7.1 常用输入设备 (教案) 《计算机原理》(电工版第五版)【上好课】

《计算机原理》(电工版第五版) 教案 课 题 常用输入设备 课 型 理论 课 时 2 授课班级 授课时间 授课教师 教材分析 本节重点介绍键盘和鼠标两类最常用的输入设备：键盘部分重点讲解键盘的组成、按键分类及矩阵扫描工作原理（键位编码、行扫描、列识别、消抖处理）；鼠标部分重点讲解机械式鼠标和光电式鼠标的工作原理、优缺点对比及光电式鼠标的发展。输入设备是人与计算机交互的第一道关口，理解其工作原理对后续学习打印机、显示器等输出设备及接口技术具有重要的铺垫作用。 学情分析 中职计算机应用专业学生已学习了I/O系统概述、各种I/O控制方式，对计算机与外部设备的数据交换有了一定的理论基础。学生对键盘、鼠标等日常输入设备非常熟悉，但对"键盘如何识别按键""鼠标如何检测移动"等内部工作原理知之甚少，充满好奇心。键盘矩阵扫描、鼠标光电检测等知识涉及电气信号、时序与算法，相对抽象，需要结合实物拆解、动画视频和动手实践来降低理解门槛。学生动手能力较强、好奇心旺盛，适合采用"拆解实物—观看动画—动手实践"的方式激发学习兴趣。 学习目标 知识目标： 1.理解键盘和鼠标的基本工作原理； 2. 掌握有触点与无触点键开关的区别及去抖动方法； 3.了解微型计算机键盘的接口电路及鼠标的分类与工作特性。 技能目标： 1.能分析键开关的机械抖动现象并提出硬件或软件消抖解决方案； 2.能清晰描述非编码键盘的逐行逐列扫描识别过程； 3.能区分机电式与光电式鼠标的核心定位机制与信号处理原理。 素养目标： 1.通过输入设备原理的探究，理解硬件设计中精度、成本与可靠性的工程权衡逻辑； 2. 培养对计算机人机交互技术的工程认知，建立严谨的系统思维与技术探究精神，提升解决实际硬件问题的科学素养。 学习重难点 重点： 1.键盘矩阵扫描工作原理（行扫描、列识别、键位编码、消抖）； 2.机械式鼠标与光电式鼠标的工作原理及优缺点对比； 3.常见输入设备的分类及应用。 难点： 1.键盘矩阵扫描中行、列坐标与键位编码的对应关系； 2.光电式鼠标的光学成像与位移检测原理； 3.机械式与光电式鼠标在定位精度、适用表面上的本质差异。 教学方法 案例分析、讲授法、小组讨论法 课前准备 1.查找键盘内部构造、鼠标拆解、光电鼠标成像原理等图片和视频资料，课堂演示使用。 2.准备键盘、机械鼠标、光电鼠标实物（或拆解部件），课堂展示与演示。 3.学生课前预习7.1节内容，思考"键盘按下按键后电脑是如何知道是哪个键的"。 2.学生课前预习。 教学媒体 电子课件、多媒体视频 教学过程 教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图 活动一： 创设情境 生成问题 【课程导入】 1.生活设问导入：展示老式滚球鼠标与现代光电鼠标对比图，抛出核心问题：早年机械鼠标必须搭配鼠标垫，现在光电鼠标桌面、书本都能使用，背后硬件原理有什么区别？顺势引出键盘、鼠标两大类核心输入设备课题。 2.下发课堂任务单，逐条解读三维学习目标（知识、技能、素养），标注本节课重难点：键开关分类、消抖方法、两种鼠标定位原理。 【新知识传授】 1.播放配套教学短片：薄膜/机械/静电容键盘拆解视频、机械鼠标内部滚球光栅结构实拍、光电鼠标成像DSP处理动画。 2.梳理本节课三大学习板块：键盘结构与工作原理、鼠标分类与传感机制、拓展类输入设备。 【练一练】1（口头问答） 看完短片思考作答：1、按键按下产生5-10ms电压波动叫什么现象？2、光电鼠标依靠什么部件捕捉桌面纹理实现定位？ 1.领取课堂任务单，通读三层学习目标，用笔标记课堂重难点内容。 2.完整观看配套教学视频，同步记录键盘轴体、鼠标内部核心零件画面信息。 3.主动举手回答导入与视频配套口头提问，结合视频画面说出基础概念。 4.跟随教师标注课件核心知识点，搭建本节课基础学习框架。 1.利用鼠标使用差异创设生活化疑问，贴合学生日常上机体验，快速集中课堂注意力，激发探究硬件原理的兴趣。 2.任务单前置，学习目标清晰，学生听课更有方向。 3.拆解、实操类短片将看不见的内部硬件动作可视化，降低输入设备底层原理理解难度，为理论讲解做好铺垫。 活动二： 调动思维 探究新知 【新知识传授】 1.模块一：键盘核心知识 ①输入设备基础概念：人机交互桥梁，将人为操作转为电信号； ②键开关两大类别：有触点（薄膜、机械轴）、无触点（静电容），分别拆解结构、优缺点； ③按键抖动成因，硬件RC消抖、软件延时消抖两种方案； ④键盘PS/2串行通信接口、行列扫描识别原理。 【练一练】1（书面课堂习题） 1.简答题：薄膜键盘与机械键盘在成本、使用寿命上的区别？ 2.单选题：消除按键抖动低成本通用方案是（A.RC硬件滤波 B.软件延时20ms C.更换电容轴 D.增加扫描行数） 1.认真听讲，在草稿纸上临摹薄膜键盘分层结构图、机械轴剖面简图。 2.独立完成书面习题，完成后同桌互相核对答案，交流错题理解难点。 3.遇到消抖逻辑、键开关分类混淆时主动举手请教老师。 4.自主整理课堂笔记，搭建键盘完整知识框架。 1.由概念到实物分层讲解，由浅入深，完全匹配课件图文、例题内容，符合中职硬件课程认知规律。 2.随堂习题和课件课堂练习完全对应，当堂检测键盘基础知识点掌握情况，快速定位薄弱环节。 3.同桌互查、互助梳理，引导学生自主梳理键盘硬件内在逻辑。 活动三： 调动思维 探究新知 【新知识传授】 1.模块二：鼠标核心知识 ①鼠标三大类型：机电滚球鼠标、光电鼠标、轨迹球鼠标； ②机电鼠标：滚球、光栅轮、脉冲计数定位完整流程； ③光电鼠标：LED光源、光学传感器、DSP图像比对运算原理； 2.模块三：拓展输入设备简要讲解：触摸屏、扫描仪、手写板、麦克风、摄像头基础传感逻辑。 3.布置小组实操探究任务： ①小组绘制机械鼠标光栅结构、光电鼠标成像流程简易示意图； ②小组小型辩论：电竞场景选光电鼠标，工业设备选用轨迹球鼠标的原因。 【练一练】2（小组讨论简答） 小组交流作答：1、机械鼠标为什么容易出现定位不准、卡顿问题？2、DSP芯片在光电鼠标中承担什么工作？ 4.课堂巡视各组，指导绘图，纠正光栅脉冲、光电成像记忆错误，鼓励小组交换辩论观点、互相补充。 1.认真记录两类鼠标内部结构、定位流程，跟随教师对比两者优劣。 2.4人一组分工完成硬件绘图、辩论素材整理工作。 3.小组内部交流讨论题答案，统一发言逻辑。 4.推选小组代表上台展示绘图、分享辩论结论，听取其他小组观点并修正自身认知错误。 5.绘图、原理理解遇到卡点主动向教师求助，小组内互相总结记忆口诀。 1.理论搭配手绘、小组辩论任务，把鼠标复杂传感原理落地，锻炼绘图、逻辑表达实操能力。 2.小组合作、互评互查，培养协作、自主纠错的学习习惯。 3.上台展示锻炼专业表达，互评过程加深鼠标、拓展输入设备全部知识点记忆。 4.教师全程巡查找错，及时纠正脉冲计数、光电成像高频易错点，培养严谨硬件分析思维。 活动四： 巩固练习 素质提升 【知识点总结】 1.整体梳理本节课完整知识脉络：输入设备定义→键开关分类&消抖→键盘扫描与PS/2接口→机电/光电鼠标原理→触摸屏、扫描仪等拓展输入设备。 2.点评各小组硬件绘图、辩论发言成果，集中指出高频易错点：混淆有/无触点轴、分不清光栅脉冲作用、记错DSP功能。 3.布置课后作业：绘制"常用输入设备"完整思维导图；完成课件配套选择、简答题；回家观察键盘、鼠标实物结构。 【分组讨论】课堂拓展话题 讨论主题：办公室办公、电竞游戏、工业机床三种场景，分别适合哪一类鼠标与键盘，从精度、寿命、成本三点分析选型差异。 学生活动：1.各组交换习题答案核对纠错；2.围绕场景话题开展分组讨论；3.分析不同设备使用效率、存在使用痛点；4.探讨各类输入设备技术改进方向；5.课后绘制思维导图梳理知识；6.结合课堂原理思考未来智能输入设备发展趋势。 1.跟随教师完整复盘全课知识点，补充完善手绘硬件图、课堂笔记，标记计算、概念易错点。 2.认真听取小组成果点评，修正绘图、概念理解中的错误。 3.全员参与分组话题讨论，结合本节课所学输入设备知识梳理选型方案，整理小组统一结论。 4.记录课后作业，规划完成顺序。 5.课后独立完成思维导图、全套练习题、实物观察任务。 1.课堂整体复盘，梳理完整输入设备知识脉络，实现当堂知识点检测与巩固。 2.针对性点评绘图、概念高频错误，纠正键盘、鼠标底层硬件认知误区。 3.结合办公、电竞、工业真实应用场景拓展讨论，对接微机运维、嵌入式岗位实操需求，提升学生工程应用素养。 4.思维导图、习题、实物观察多层作业，全面巩固本节课全部核心考点，完整匹配课件所有教学板块。 整体目标：当堂完成知识检测与巩固，实现理论联系实操。 课堂小结 作业布置 课堂小结： 作业布置： 1.绘制输入设备完整思维导图（包含输入设备分类、键盘矩阵扫描流程、机械/光电鼠标原理对比）。 2.完成课件配套键盘扫描、鼠标原理选择题和简答题。 板书设计 7.1 常用输入设备 一、输入设备概述 · 作用：人机交互，把操作/数据转成电信号 · 分类：键盘、鼠标、扫描仪、触摸屏等 二、键盘 1.键开关：有触点（薄膜、机械轴） | 无触点（静电容） 2.消抖：硬件RC消抖 | 软件延时消抖 3.接口与扫描：PS/2接口 · 行列扫描识别 三、鼠标 1.机电滚球鼠标：滚球→光栅轮→脉冲计数 2.光电鼠标：LED光源→光学传感器→DSP图像比对 四、拓展输入设备：触摸屏、扫描仪、手写板等 教学反思 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $