作者简介：刘学瑞 天津市滨海新区塘沽第五中学信息技术教师。在学校科技教学工作中，专注于机器人设计课程及移动应用开发课程的研究，多次带领学生参加全国比赛，并在比赛中取得优异的成绩。现阶段致力于“基于Arduino开源硬件的创客活动走进课堂”的项目研究。

学习背景
“设计人数统计器”主要是利用红外传感器解决生活中的问题。涉及的知识技能包括：了解红外传感器的特性；理解条件循环；能利用红外传感器实现计数功能。从教学内容看，红外传感器本身就是创客应用的重点，而条件循环则是学生计算思维培养的关键内容。同时，制作人数统计器又需要学生综合应用之前学过的串口监视器和分支语句知识，进行问题探究，这也进一步提升了学生解决问题的能力。

学情分析
本节课的授课对象是初一学生。他们思维活跃，且在小组中乐于相互帮助，因此课堂中可以采用两人合作的方式完成任务。在本节课之前的几节课中，学生已经掌握了声音传感器、光线传感器等部分传感器的使用；同时也掌握了简单程序的编写；能实现实际生活中的简单创客实践，如声控灯、电子门铃等。

教学目标及重难点
知识与技能：1.认识红外传感器，了解其特性及应用原理；（教学重点）2.能自主探究红外传感器感应信息变化，并用红外传感器制作人数统计器。（教学重点）
过程与方法：通过“试误”“实验”等探究的过程，对问题进行逐层分析直至最终解决，培养学生的计算思维以及动手、动脑能力。（教学难点）
情感态度与价值观：感受计算机思维在生活中的运用，培养学生的动手和思考能力。

教学准备
教学策略：为了达成本节课的教学目标，教师可以在教学中将创客教育和传统教学相融合，以项目任务为驱动，引导学生通过实验探究、小组互助等形式完成创客体验。
教学资源：本节课的硬件资源为Arduino中级学习套件，软件资源采用的是mixly0.991 win7版本以及教师课件和学生学案等。

教学过程
一、问题分析、引入新知
1.教师为学生展示人数统计在生活中的应用场景（如图1）。

图1

2.师生通过分析，理解人数统计器的作用:实时统计人数；明确本节课学习内容：制作一个可以检测人是否通过的智能装置。
设计意图：本环节一方面让学生感受真实问题的价值，体验开发、设计解决现实问题的乐趣；另一方面有意识地培养学生将所学的知识技能应用到生活中的意识和思维。

二、实验探究、了解特性
1.认识红外传感器
教师简单介绍红外传感器特性：可以检测前方是否有障碍物。

2.连接所需硬件
教师引导学生将所需要的基本硬件找出来（如图2），并根据提供的接线方式（如图3），尝试完成硬件连接。

图2

图3

3.分析算法，探究原理
师生通过分析人数统计器的算法，聚焦难点：红外传感器如何判断人是否通过？围绕问题，教师组织学生动手实践：利用串口监视器将红外传感器的返回值打印出来。通过对打印结果的比较分析，总结红外传感器的特性（如图4）：红外传感器遇到障碍物时返回低电位，无障碍物返回高电位。
 

图4

设计意图：本环节主要帮助学生初步体验红外传感器的简单应用，在实践中进一步加深对其特征和原理的认识。

三、程序实现、理解条件循环
1.编写代码，发现问题
学生根据前面分析的流程图，开始编写程序，设计人数统计器（如图5）。但很快学生会发现程序无法实现准确计数功能，汇总出现的问题：计数出现混乱，当遮挡住红外传感器的时候，计数仍在不停地增加。
 

图5

2.分析问题，寻求解决方法
首先，教师引导学生寻找问题产生的原因。学生通过观察分析问题产生原因：人通过传感器的时间相对于计算机高速运作而言，是非常“长”的。因此，当人“通过”红外传感器时，程序已经循环了很多次，由此造成重复计数。接着，师生讨论，明确问题解决的两个关键点：第一点，设置等待延迟。第二点，应用条件循环。
要让程序在人还未离开时，红外传感器暂停计数，就需要在程序中加入条件循环语句和延迟等待（如图6）。条件循环语句的作用是当满足条件时执行循环体内的程序。因此，可利用条件循环结构（如图7），来判断人是否离开了红外传感器。如果人还未离开传感器，那么就执行循环体内的程序，进行延迟等待；当人离开红外传感器后，程序就会跳出循环继续执行。
 

图6

图7

3.修改程序，实现计数统计
学生修改程序，通过条件循环设计，完成人数统计器的制作。
设计意图：本环节通过学生自己发现问题、分析问题直至最终解决问题，不仅完成人数统计任务，有效突破教学难点；更主要的是培养了学生的计算思维，让学生在信息技术学习中通过动手实践操作、动脑思考讨论，参与了问题解决，而这些又将进一步提升学生解决问题的能力。

四、个性创作、拓展发挥
学生讨论，提出自己的个性化改进方案，如：加入清零功能和声音提示功能等。
设计意图：本环节鼓励学生创新与创造，而这也是创客教育的理念。通过前面的问题分析，学生模仿完成了基本的人数统计器。但为了解决生活中的各种问题需求，这里通过加入个性化设计方案，进一步调动学生的创新意识，这样不仅使得学生的作品更具创新性，更重要的是渗透给学生迭代完善作品的思想。

五、展示交流、应用延伸
1.以小组为单位展示作品，师生共同评价。
2.师生围绕生活中的红外传感器应用进行拓展延伸，如：地铁站的闸机、车库门口的栏杆等。
设计意图：本环节一方面通过展示交流分享作品，开拓学生的思路，帮助学生分析存在的问题以便进一步完善作品；另一方面利用现实中的应用案例进行拓展，培养学生对生活中技术应用价值的思考，有利于他们逐步树立应用技术解决问题的意识。