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第4.1课《节日小彩灯与多输出控制》教学设计
课题 节日小彩灯与多输出控制 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：能意识到多输出控制技术在生活中的广泛应用，主动关注彩灯控制背后的信息传递与处理逻辑，认识到技术对信息呈现的影响。计算思维：通过设计彩灯控制程序，体验编程实现多输出控制和多级控制，了解模块化设计思想和实现方式，优化控制逻辑以实现预期效果。数字化学习与创新：理解控制多个输出的方法，认识多输出控制和多级控制，尝试创新彩灯效果，培养数字化环境下的实践与创新能力。信息社会责任：在制作过程中关注电路安全规范，避免因电路故障引发安全问题；理解技术应用的边界，合理使用彩灯等设备。
教学重点 理解控制多个输出的方法，认识多输出控制和多级控制。
教学难点 能够模拟LED灯逐个点亮的系统。
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4.1课 节日小彩灯与多输出控制1、单元学习目标（1）初步理解实现多输出控制和多级控制的基本方法。（2）体验编程实现多输出控制和多级控制。（3）初步了解模块化设计思想和实现方式。人们常用绚丽的灯光营造浓厚的节日氛围。随着时代的发展:灯光的造型与表现形式也越来越丰富。例如，常用于悬挂装饰的长串小彩灯，展现中国传统文化底蕴的花灯，声、光、图案和文字联动的大型主题式灯光秀等。这些彩灯背后的控制原理是什么 如何实现不同的灯光效果呢 让我们一起来探究计算机这位灯光调控师的奥秘。2、观看视频。3、活动背景：某班正在筹备“迎新年”主题班会，为了烘托节日气氛，同学们打算自己动手设计闪亮的小彩灯。怎样点亮彩色的灯光 如何控制小彩灯有规律地变换颜色和闪烁呢 4、活动目标1.理解控制多个输出的方法。2.了解设置 LED 灯颜色的方法。 学习本单元学习目标。课程新知导入。 帮助学生明确本单元学习任务。帮助学生初步理解本课研究内容。
讲授新课 新知讲解：一、小彩灯基本工作原理如果仔细观察节日小彩灯，就能发现一些基本规律：(1)小彩灯往往由多个小灯泡共同组成。(2)灯泡的颜色多种多样。(3)有些小灯泡的颜色会变化。(4)小灯泡的点亮或熄灭有一定的规律。开动脑筋小组讨论，描述生活中的小彩灯有哪些变化效果。答：小彩灯有闪烁、渐变、追逐、跳变、明暗交替等效果，营造出多样节日氛围。灯泡的颜色变化和亮灭的规律决定了彩灯的呈现效果。例如，悬挂的彩灯同时闪烁，或者从左至右依次逐个点亮等效果，都可以通过控制灯的颜色、亮灭的时间来实现。多输出控制多输出控制：指一个控制系统同时驱动多个输出设备（如多个灯泡）。原理是通过控制器（如单片机）的多个 I/O 接口，按预设逻辑向不同输出端发送电信号，实现设备独立或协同工作。多级控制多级控制：将控制过程分为多个层级，上层控制下层，如总控制器控制分控制器，分控制器再控制设备。原理是通过层级间的信号传递与指令解析，实现复杂系统的分层管理和精准控制。信息链接走马灯是中国传统节日灯饰，最早出现于秦汉，常见于元宵、中秋等节日。灯内点有蜡烛，蜡烛产生的热气流推动轮轴转动。轮轴上有剪纸，烛光将剪纸的影子投射在屏上，图像便不断变换，产生走动效果。因为大多数走马灯是将剪纸制作成古代武将骑马的图画，投射的影像会产生武将骑马你追我赶的效果，故名走马灯。二、设计与制作走马灯模型通过对彩灯的控制，能让彩灯逐个点亮，产生类似走马灯的效果，应用非常广泛。以控制实现“从左至右逐个点亮”的 LED彩色走马灯为例，体验控制不同 LED 灯的颜色、点亮时间和交替点亮的基本过程。信息链接LED 灯的颜色有两种设置方式：探究实践利用主控板的按钮作为输入设备，三个LED灯模拟彩灯，搭建简单的小彩灯模型。通过编程控制LED灯，模拟“从左至右逐个点亮”的走马灯效果。1.实验目的：模拟“从左至右逐个点亮”的彩色走马灯效果，体验多个输出的控制。2.实验设计按下 A 键启动小彩灯灯号0灯号1灯号2颜色点亮时间颜色点亮时间颜色点亮时间红0.5 秒绿0.5 秒蓝0.5 秒循环显示，直到按下B键，关闭彩灯3.实验准备：主控板、编程计算机。4.实验过程(1)编写程序。(2)运行程序，验证功能。通过不同的输入，如触摸不同的按键，选择不同的控制程序，可以输出多种彩灯效果。触摸点彩灯主题描述彩灯控制描述P闪烁小彩灯发出不同颜色的光，并不停地闪烁M音乐律动彩灯随音乐节奏变换颜色和亮度W呼吸效果灯光柔和渐变，模拟呼吸频率设计制作走马灯模型的困难及解决办法困难：灯光明暗过渡生硬。解决：用 PWM 调光技术，通过调整电流占空比实现平滑渐变。困难：旋转结构卡顿。解决：优化轴承润滑，减轻灯座重量，确保旋转轴同心度。三、提升练习1.以下关于主控板 LED 灯的说法错误的是( A ）A.主控板 LED 灯的颜色只有三种B.主控板 LED灯可以分别控制C.主控板 LED 灯可以显示不同颜色2.“SOS”是国际通行求救信号，设计程序，实现用灯光传送“SOS”莫尔斯电码信号。四、课堂练习完成课件26—28页的课堂练习题。五、拓展延伸1、电路基础与安全彩灯电路负载计算：串联时总电阻为各彩灯电阻之和，总电流由电源电压和总电阻决定；并联时总电流为各彩灯工作电流之和。负载计算需确保总电流不超过电源及导线额定电流。电路过载危害及防护：过载会导致导线过热，引发绝缘层熔化，甚至火灾。防护措施包括合理设计电路负载，安装保险丝，其额定电流略大于电路正常工作电流，过载时熔断切断电路，也可使用空气开关，跳闸后能复位重复使用。2、传感器与智能控制光敏电阻的应用：光敏电阻阻值随光照强度变化，光线暗时阻值大，触发电路导通，彩灯自动亮灯；光线亮时阻值小，电路断开，彩灯关闭。此过程中，光敏电阻作为输入设备检测光线，将光信号转为电信号，控制彩灯输出亮灭状态。人体红外传感器的应用：有人经过时，传感器检测到人体红外辐射，输出触发信号，使彩灯变换效果（如闪烁、变色）；无人时无信号，彩灯保持原状态。传感器作为输入端感知人体活动，将红外信号转为控制信号，联动彩灯输出端改变效果。输入与输出联动逻辑：传感器采集外部信息（光、人体活动）作为输入，经控制器处理后，向彩灯发出指令作为输出，实现 “输入信号→控制器处理→输出动作” 的闭环，让彩灯根据环境变化自动响应，体现智能化控制的核心逻辑。 初步认识小彩灯的变化规律。完成思考。学习什么是多输出控制和多级控制。学习信息链接。设计模型。完成实践探究。完成提升练习。完成练习题。进行知识拓展。 认识本课主要研究内容，帮助学生认识小彩灯的灯光变化，引入所学知识内容。提高学生课堂参与度和兴趣。逐步介绍多输出控制和多级控制，引导学生学习各自的运行原理。介绍什么是走马灯，解析走马灯中灯光变化的规律和原理，拓宽所学，让知识点内容更加有趣。引导学生在实践中体会和掌握本课所学知识点，了解LED灯变色的原理，提高学生动手能力。逐步讲解如何让LED灯进行“从左到右逐个点亮”的控制实践，在实践中考察学生知识点理解能力和掌握情况。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。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 节日小彩灯与多输出控制1.进行新知引入2.小彩灯基本工作原理3.设计与制作走马灯模型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 设计一个基于多输出控制的春节主题彩灯方案，说明效果、所需元件及实现步骤。 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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