紅外遙控小夜燈的設計與制作

教學背景

《中小學綜合實踐活動課程指導綱要》提出，學生應達到創意物化目標，可以運用一定的操作技能解決生活中的問題，將一定的想法或創意付諸實踐，能夠設計、制作、裝配和改進較為復雜的制品和用品，從而發展實踐創新意識和審美意識，提高創意實現能力。

教學目標

知識與技能：

1.了解紅外遙控的工作原理；

2.學會用程序捕捉紅外遙控器信號；

3.通過動手實踐、小組討論，學會用程序來處理紅外遙控信號。

過程與方法：通過對小夜燈的分析，體驗分析問題、解決問題的一般過程。

情感態度與價值觀：本節課通過實現紅外遙控小夜燈的作品，讓學生發現和解決生活中的問題，并提高學生利用信息技術進行數字化產品的設計與制作的能力。

教學準備

本節課從生活實際問題出發，引導學生結合生活實際設計作品，激發學習興趣。師生共同討論、思考探究，逐步細化研究范圍。教師引導學生了解技術原理、實現創意、觀察實驗現象，最后交流評價，學生之間通過相互點評加深對知識點的認識。

教學過程

一、觀看視頻，問題導入

播放一個小夜燈的視頻，并進行一段生活現象的描述，引出小夜燈的概念。

二、師生討論，思考探究

教師帶領學生了解小夜燈的分類。分類的方式有很多，本節課重點討論小夜燈的開關類型。提出問題：如果我是一名設計師，我會如何設置小夜燈的開關？

教師指定討論范圍，學生們提出自己的想法，比如聲控、光控等。每個學生提出后，其他學生討論可行性，教師最終將學生的討論內容引向無線遙控。

教師準備無線遙控相關資料的學案，學生進行閱讀，回答下面的問題：1.無線遙控由哪兩部分構成？2.無線遙控系統按傳輸控制指令信號的載體分哪幾類？3.紅外遙控的基本原理是什么？4.紅外遙控的優缺點有哪些？

遙控系統相關資料：遙控系統一般由發射器和接收器兩部分組成，按傳輸控制指令信號的載體分為無線電遙控、紅外線遙控、超聲波遙控。紅外線遙控的發射電路是采用紅外發光二極管來發出經過調制的紅外光波，接收電路由紅外接收二極管、三極管或硅光電池組成，它們將紅外發射器發射的紅外光轉換為相應的電信號。

采用紅外技術發射不可見光波的系統有著明顯的缺點：一方面在發射器和接收器之間不能有障礙物，另一方面有效作用距離也受到限制。由于紅外線遙控不具有像無線電遙控那樣穿過障礙物去控制被控對象的能力，所以，在設計家用電器的紅外線遙控器時，不必像無線電遙控器那樣，每套都要有不同的遙控頻率或編碼。同類產品的紅外線遙控器，可以有相同的遙控頻率或編碼，這給大批量生產以及在家用電器上普及紅外線遙控提供了極大的方便。由于紅外線為不可見光，因此對環境影響很小，再因為紅外光波動波長遠小于無線電波的波長，所以紅外線遙控不會影響其他家用電器，也不會影響鄰近的無線電設備。

學生利用教師提供的材料自學相關知識，通過回答問題，對所學知識進行梳理，并從所給套件中找到紅外遙控器和紅外接收管，從外觀上識別紅外接收管及迷你遙控器。

三、新知講解，實現創意

教師先讓學生通過實驗了解如何使用紅外接收管及遙控器，最后設計一個任務，以學案輔助，讓學生進行創意實現環節。

1.紅外接收管的連線規則。紅外接收管有三根引腳，如下圖所示，當半圓向下時，從左向右分別是接信號端口、GND、5V。

2.程序的編寫。打開Mixly軟件，從“通信”模塊下找到紅外接收模塊，并更改相應參數。

3.上傳數據。

4.通過串口監視器查看代碼。

學生動手連接線路并將程序下載到單片機，通過按遙控器上不同的按鈕查看串口監視器的代碼，尋找規律，并回答以下問題：如何確認遙控器上哪個按鍵被按下了？為什么別人的遙控器命令也會接收到？

學生觀察自己的串口監視器，自己每按遙控器上的一個按鍵，就會看到一行代碼，通過觀察代碼，查找規律；有時學生沒按，也會收到代碼，討論情況產生的原因。

在串口監視器中觀察，正確接收的話，每個按鈕都有一個特定的16進制的代碼，以FD開頭。同類產品的紅外線遙控器，有相同的遙控頻率或編碼，在一定范圍內，會接收到別人的遙控器指令。

5.利用已掌握的紅外遙控知識，小組討論設計一個實驗，利用紅外遙控控制三色LED的開關。（三色LED的接線可參考學案，當在Mixly程序中輸入16進制數時，要在輸入的數字前面加上“0x”）

四、作品展示，總結提升

教師展示學生的作品及其功能。

現在的小夜燈被賦予了更多的功能，如何實現？（可考慮加入其他傳感器或控制燈光顏色的多變實現）

教學反思

在課程前期，我們希望學生可以通過自主學習，了解無線遙控相關知識，學習并歸納總結。如果讓學生直接通過網絡自主搜索歸納總結教學資料，我們發現學生思維過于發散，很難找到我們需要學生了解的內容。為此，在提供學生自學資料時，教師應先對教學資料進行搜集整理，提供篩選過的、與知識相關的資料，讓學生根據學習資料能夠快速了解到與本節課程相關的知識，讓學生在學習本課知識的同時，在一定范圍內發散思考，拓展知識范圍，同時還能培養學生的概括能力，進行二次學習。

本教學設計強調學生應達到創意物化的目標，強調學生可以運用一定的操作技能解決生活中的問題，并通過設計、制作或裝配等方式將一定的想法或創意付諸實踐，制作和不斷改進較為復雜的制品和用品，發展實踐創新意識和審美意識，提高創意實現能力。

教學評價

本節課教師通過引導學生進行紅外遙控小夜燈的設計制作，逐步培養學生的創客思想和技術支持能力。在課堂中，教師注重了學生成果的設計意識，從小夜燈分類和功能這種解決生活問題的角度出發，引發學生關注生活，形成技術解決生活問題的設計意識。在學習中，教師能夠提出技術解決的原理、功能、對比、實現方式等問題，讓學生帶著問題開展學習，突出了學習中的問題意識。學生對問題的解決中，教師提供了相應的學案，引發學生進行自主學習，培養學生的學習意識，也有效地保障了作品制作過程的推進。在展示點評環節，教師除了對學生的學習過程和學習成果進行評價外，還能夠提出新題讓學生思考，加強了知識的延伸。在這節課中，教師除了知識的傳授外，更關注了學生意識培養、問題解決過程體驗，在體現問題解決、創意物化方面，有比較具體的呈現。（點評人：馬濤，北京市信息技術特級教師，海淀區教育網絡與數據中心主任）