资源简介

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2单元 任务三《编程实践把眼护》教学设计
课题 编程实践把眼护 单元 第二单元 学科 信息技术 年级 六年级
核心素养目标 信息意识：能够感知护眼灯反馈系统中各模块的功能边界与潜在风险，理解模块故障、协同失效与灯光稳定运行的关联。计算思维：能够梳理护眼灯反馈系统的模块化拆分流程链条，理解 “模块划分 — 独立开发 — 系统整合” 的实现逻辑。数字化学习与创新：能够借助流程图、实验数据等工具，分析反馈控制的优势，构建系统拆分与优化的认知思路。信息社会责任：能够了解反馈控制对灯光稳定护眼的重要性，树立规范设计模块、保障系统稳定的责任意识。
教学重点 一、光线稳定才护眼二、流程设计我来辨三、编程实践来体验四、图示分析效果显
教学难点 图示分析效果显
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 一、新知引入播放视频光线稳定才护眼学生A：昨天，我家的灯突然闪烁，忽明忽暗。老师：在忽明忽暗的灯光下学习，容易引起视觉疲劳。学生B：我家用的是护眼灯，亮度一直很稳定。老师：实验主控板可以模拟护眼灯的这一特性，我们一起试试吧!老师：蚂蚁选择最优觅食路径是正反馈调节结果还是负反馈调节结果呢 学生B：蚂蚁会在觅食路径上分泌信息素。实验目标:编写程序控制实验主控板的RGB灯，使其亮度与设置的目标值尽量一致。小贴士RGB灯中每个颜色通道的取值都是0~255的整数，通过改变每个颜色通道的取值，可以调整灯的亮度。学生B：既然可以设置RGB灯的亮度，那么使该亮度等于我们设置的目标值就可以了，这个实验很简单!你同意小欣的想法吗 为什么 观看视频，结合灯光闪烁案例讨论，思考仅固定亮度能否实现稳定护眼效果。 从生活用眼场景切入，引发思考，让学生感知稳定光线与反馈控制的关联。
讲授新课 新知讲解：一、流程设计我来辨学生A：我们感受的亮度应该是RGB灯的亮度叠加环境光的亮度。学生B：按照你这么分析，仅仅让RGB灯的亮度等于目标值是不够的，还得考虑环境光的亮度。学生A：对，可怎么得知环境光的亮度呢 老师：还记得光强传感器吗 它可以感知光并返回亮度。利用光强传感器的值，我们可以获知RGB灯的亮度与环境光的亮度之和，这就是我们感受到的亮度。如图所示。护眼灯模拟系统会使用光强传感器检测光的亮度，然后在系统内与目标值进行比较，确定输人RGB灯的亮度，从而对RGB灯进行控制，这是一个典型的反馈系统。请根据该图，分析护眼灯模拟系统的流程图。算法将目标值设为 50，并将 RGB 灯最初的亮度赋值为 0。点亮 RGB 灯后，将光强传感器的值赋值给变量 当前值，该变量受 RGB 灯的亮度及环境光的亮度的影响。如果该变量小于目标值，则将 RGB 灯的亮度增加 1，否则 判断当前值是否大于目标值，若是则将 RGB 灯的亮度减 1；若当前值等于目标值，则不做调整。流程图是否正确 如果不正确，说出你的理由。二、编程实践来体验思考:当环境光很亮时，光强传感器感知的亮度很大，导致“当前值远大于目标值”，流程图所示的算法会降低RGB灯的亮度。假设RGB灯的亮度已经降为0了，此时算法会怎么样 学生B：算法依然会将亮度减1。学生A：但是亮度已经是最小值了，减1不能再次降低RGB灯的亮度。老师：这时候我们可以对判断条件1进行修改，变成“当前值>目标值且亮度>0”。学生B：修改后，只有当亮度>0时，才会对亮度进行减1的操作。思考:算法给目标值赋值为50，该值可以根据用户的需求修改。假设该值设置得比较大，如300，试分析会出现什么问题，我们应该怎么解决。环境光比较暗会导致 “当前值远小于目标值”，根据流程图，算法会 增加 RGB 灯的亮度。假设 RGB 灯的亮度已经为 255 了，增加变量 亮度 也不能提升 RGB 灯的亮度。我们可以借鉴上述方法来解决这一问题：修改程序中的判断条件②，将其变为 “当前值 < 目标值 且 亮度 < 255”。这样，只有当 RGB 灯的亮度 小于 255 时，才会增加变量 亮度 的值。学生A：如果RGB灯的亮度已经达到边界，不能再增加或者降低亮度了，那岂不是不能达到我们设定的目标了 老师：这种情况下，确实无法达到我们设定的目标。但我们已经在可以控制的范围内尽量向目标靠近了，是可行范围内的最优决策。根据上述讨论，使用图b所示的程序块在编程平台上补全程序(图a)，并观察实验效果。小贴士1.为更好地体现实验效果，可将实验主控板朝向能反光的平面，使光强传感器能更容易地捕获RGB灯的亮度，同时避免因环境光过强而无法通过调控实验主控板实现实验目标。2.为量化显示实验效果，我们在程序中增加了“打印(自动换行)[当前值]”的程序块，该程序块会将亮度以数值的形式打印出来。三、图示分析效果显图显示了将目标值设为50时，光强传感器在一段时间内检测到的值。从图中可以看出，在RGB灯的调节下，亮度从最初低于10开始一直上升，然后在50上下轻微浮动，实现了我们的实验目标。将程序中的目标值设为45~65的任何值，运行程序并尝试使用合适的软件绘制光强传感器获取的值。四、勤学好思收获多基于本次反馈效应实验，还可以设置什么样的反馈机制以便更好地控制灯光亮度 练一练在本任务的实验中，有同学提出了新的亮度控制方法:在每次调整亮度时，调整的幅度为目标值与当前值的差值。根据这一想法，他完成了后图所示的程序。将程序上传至编程平台，放置实验主控板至合适位置，运行程序。观察实验结果，使用软件绘制光强传感器的值，与前面的图作对比。说说你的发现，并分析产生该现象的原因。评价卡五、单元总结反思在本单元中，我们认识了系统的开环控制和闭环控制及它们的特点;掌握了正反馈和负反馈的特点，并能通过实验体验反馈效果。谈谈利用反馈的原理在提升学习效率、改进生活习惯等方面的经验或启示。六、课堂练习一、选择题1、RGB 灯正常亮度范围是（ ）A. 0~255 B. 1~255C. 0~100 D. 1~1002、定步长调节程序，灯光每次变化值为（ ）A. ±2 B. ±1C. ±5 D. ±103、差值式步长调节最容易出现的问题是（ ）A.卡顿 B.超调振荡C.亮度不变 D.光线变暗4、防止亮度变为负数，需增加的条件是（ ）A.亮度 > 0 B.亮度 < 255C.当前值不变 D.目标值增大二、判断题1、原始流程图未限制亮度上下限，程序会出现异常。（ ）2、固定 ±1 步长调节，灯光响应速度最快。（ ）3、设置合理区间，可避免灯光频繁闪烁。（ ）4、反馈调节仅能应用在灯光控制中。（ ）六、拓展延伸1、智能路灯的传感器2、巧用反馈促提升3、调节步长有技巧 分析护眼灯反馈系统原理，研读流程图，判断对错并说出相应判断理由。找出程序运行漏洞，补充边界判断条件，补全程序并观察实际运行效果。修改亮度目标值开展实验，采集数据绘制图表，观察亮度变化的整体规律。小组交流讨论，构思更多灯光反馈控制方案，分享自己的设计思路与想法。回顾本单元控制与反馈知识，结合学习、生活实例，分享个人收获与启示。独立完成习题，检验知识掌握情况观看视频，回答问题 理清传感器与灯光的联动逻辑，掌握反馈系统流程，锻炼读图分析能力。动手优化程序，理解亮度取值范围，提升发现问题、解决问题的编程能力。用图表直观呈现实验数据，学会可视化分析，深入理解负反馈调节的作用。拓展创新思维，尝试设计不同反馈机制，提升方案构思与语言表达能力。系统梳理单元知识点，联结生活实际，引导学生运用反馈原理指导日常行为。完成课堂练习，让学生检测学习效果进一步增加学生知识宽度
课后作业 1、请结合本课知识，简述怎样做才能避免灯光调节出现超调和亮度越界的问题。 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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