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第4.2课《声光小贺卡与多层级控制》教学设计
课题 声光小贺卡与多层级控制 单元 第四单元 学科 信息科技 年级 六年级
核心素养目标 信息意识：意识到声音传感器接收声音信息后，经处理能转化为控制灯光的指令，进而明白生活中众多类似的信息交互与处理场景。计算思维：理解多层级控制实现方法时，能将复杂的声光贺卡控制问题分解，通过不断调试优化，培养算法设计与问题解决能力。数字化学习与创新：学会改变灯光颜色变化逻辑，让灯光根据音乐节奏切换不同颜色，或添加新功能，通过不断尝试，提升数字化创新能力。信息社会责任：制作过程中选择环保材料，避免对环境造成污染；若将制作成果分享，要确保不传播有害信息。
教学重点 认识多层级控制的实现方法。
教学难点 明确多层级控制原理并完成声光贺卡模型设计与制作。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 第4.2课 声光小贺卡与多层级控制1、观看视频。2、活动背景：老师像园丁一样辛勤地浇灌祖国的花朵，帮助我们健康成长。每逢教师节,同学们都会亲手制作小贺卡,写上感恩的话语和美好的祝福送给老师。怎样给图文并茂的贺卡增加彩灯和音乐效果，让贺卡在声光的配合下更加生动有趣 3、活动目标1.理解多层级控制的实现方法。2.体验多层级控制的实现过程。 课程新知导入。学习本课学习目标。 帮助学生初步理解本课研究内容。帮助学生学习更有目标性。
讲授新课 新知讲解：一、声光贺卡的基本工作原理声光小贺卡应该具备以下基本功能：(1)打开贺卡音乐声响起，彩灯点亮。(2)灯光亮度会随着音乐的音量变化。(3)彩灯闪烁的节奏也会随着音乐节奏的快慢而变化。(4)合上贺卡音乐关闭，彩灯也关闭。声光贺卡通过声音传感器捕捉音乐信号，经放大器放大后，再经整流、滤波形成直流信号，该信号强度反映音量大小。信号通过模拟 - 数字转换器转换为数字信号，进而控制 LED 灯的亮度或闪烁频率，实现灯光随音量变化。开动脑筋小组讨论，想一想：1.如何实现打开贺卡播放声音 答：在贺卡中嵌入微型音乐芯片和扬声器；设置触发开关（如光敏/压力传感器），打开时接通电路播放声音；使用可编程电子贺卡，通过代码控制音频播放。2.如何实现彩灯亮度及闪烁节奏与音乐的音量和节奏相关联 答：使用音频分析模块提取音乐的音量和节奏特征；通过PWM（脉宽调制）控制LED亮度与音量成正比。较为复杂的控制系统可以分解为几个控制步骤。主控板麦克风获取的声音强度值的大小范围为0~4095，LED灯亮度值的大小范围为0~9。如果要用声音强度值控制LED灯亮度需要将声音强度值转换到 LED 灯亮度值范围之内。开动脑筋在生活中也有类似转换的例子：假如立定跳远2米计100分，跳了1.5米应该得75分。连续踢毽子 15 次计 100分，得80分应该至少踢了12个。探究实践尝试通过声音控制 LED灯的闪烁。运行程序，尝试用不同音量和速度，对着主控板麦克风唱一首儿歌记录观察到的现象。声音音量高，LED 灯亮度高。声音音量低，LED 灯亮度低。声音变化快，LED 灯变化快。声音变化慢，LED 灯变化慢。二、设计与制作声光贺卡模型贺卡模型需要采用多层级控制方式。①通过光线传感器接收光信号，控制扬声器播放音乐。②通过麦克风采集音乐声音，并将声音强度值转换成对应亮度值。③通过亮度值控制 LED 灯的亮度。探究实践1.实验目的：制作声光小贺卡，体验多层级控制方式。2.实验设计3.实验准备：主控板、编程计算机、白纸板。4.实验过程(1)编写程序。(2)将主控板夹在对折的纸板中，打开纸板，运行程序，验证功能。设计与制作声光贺卡模型注意事项元件选择：选择与 LED 灯匹配的电压和型号，采用小型、低电压 LED 灯。电池安装：纽扣电池正确安装，注意正负极，更换时确保电源关闭。工具使用：裁剪卡纸时，安全使用剪刀和刻刀，避免划伤。材料保管：导电材料避免与水接触和过度弯折，防止短路或断裂。三、提升练习声光贺卡的 LED灯亮度随 音乐音量 变化。小组讨论，声光贺卡还有哪些可以改进的地方，设计改进方案并进行分享。答：可改进灯光颜色和模式，增加颜色变换效果，或设置多种闪烁模式。还可优化电路，采用节能元件，延长电池寿命。四、开拓视野（1）长沙梅溪湖音乐喷泉湖南省长沙市梅溪湖的音乐喷泉，是亚洲最大的音乐喷泉之一。喷泉长460米，通过一条弧线贯穿4个圆形组团，共采用200个三维喷头、10套摇头灯、2000盏LED灯。喷泉可随着音乐的节奏律动，声、光、水、色有机交融，流光溢彩，美轮美奂，成为长沙一道亮丽的风景。（2）音乐喷泉运行原理音乐信号先经音频处理单元分析，提取节奏、频率和音量等特征。同时，PLC 可接收风速、水位等传感器数据。PLC 将接收到的数据与预设逻辑匹配，决定喷头的激活状态及展示效果，然后向水泵、阀门和灯光等执行器发送信号，使其根据信号调整操作，实现与音乐同步的喷泉效果。 五、课堂练习完成课件24—25页的课堂练习题。六、拓展延伸1、更多类型传感器人体红外传感器：利用热释电效应工作，能检测人体散发的红外线。当有人靠近时，传感器接收红外辐射变化，输出电信号触发电路。在声光装置中，可用于感应式贺卡，人靠近时自动点亮灯光并播放音乐，适用于节日贺卡、迎宾指示牌等场景，增强互动性。湿度传感器：通过湿敏元件感知环境湿度变化，将湿度信号转为电信号。在潮湿环境中，信号触发特定灯光（如蓝色闪烁），可应用于防潮提示贺卡（如提醒保存书画）、植物生长监测装置，搭配灯光颜色变化直观反映湿度状态。2、编程控制拓展循环语句：for 循环可设定灯光按 “亮 3 秒灭 2 秒” 规律循环闪烁，while 循环能实现持续检测声音信号。通过嵌套循环，还能让多组 LED 灯按顺序交替闪烁，模拟流水灯效果，使灯光变化更具节奏感。函数封装：将 “灯光渐变”“声音采样” 等功能封装成函数，调用时只需函数名，减少重复代码。精准联动：通过定时采样声音信号（如每 10ms 采集一次音量），用条件语句判断音量区间，对应控制灯光亮度等级。结合中断函数，在声音峰值时立即触发灯光闪烁，实现声音与灯光的毫秒级同步。 初步了解声光贺卡工作原理。进行思考。完成实践探究。进行声光贺卡模型设计。学习相关注意事项。完成提升练习。学习更多知识内容。完成练习题。进行知识拓展。 认识本课主要研究内容，帮助学生认识声光贺卡。引导学生思考所提问题，调动学生课堂参与度和积极性，提高学生解决问题的能力。引导学生学会通过声音控制led灯光闪烁情况，明白具体的控制原理和编程设计，并领悟本课所学知识。学习完相关理论知识后，引导学生进行声光贺卡模型设计和制作，考察学生对本课知识点掌握情况。明确制作声光贺卡模型时的注意内容，帮助设计更加合理化。考察学生学以致用的能力，深化对本课知识内容的理解和掌握。完善所学知识。巩固所学知识，考察学生对本课内容的掌握情况。拓宽学生知识面。
课堂小结 声光小贺卡与多层级控制1.进行新知引入2.声光贺卡的基本工作原理3.设计与制作声光贺卡模型4.完成课堂练习5.进行知识拓展 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
课后作业 尝试为声光贺卡增加一种灯光控制模式；设计一个简单的多层级控制小装置，如可调节亮度和颜色的小夜灯。 布置作业 拓展学生的学习能力
课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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