4.1 认识常见的传感器 教学设计-2023-2024学年高中通用技术粤科版（2019）选择性必修1 电子控制技术

普 通 高 中 教 科 书 《通用技术》选择性必修1 电子控制技术 第四章　传感器与继电器 第 一 节 认识常见的传感器 教学设计 教学背景 党的二十大报告指出，“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略”。 通用技术是一门与科学技术息息相关的学科。回顾人类的发展历程，从石器时代、青铜时代、蒸汽机时代直到当今的信息时代，技术进步改变着人类的生活和生产方式。我们的生活、工作、生产处处都要用到技术，例如我们手中拿的圆珠笔和钢笔就是多次技术改造的结果，使我们足不出户就可以了解世界的电视机也是技术发明的成果。认识技术、善用技术，已成为现代人必须具备的素质。 教学目标： 知识与技能目标: 1.认识常见的传感器，如温度传感器、光传感器等。 2.能用多用电表检测传感器的特性。 　　教学内容分析: 本章以电子控制系统的基本组成部分为主线，介绍常用电子元器件及晶体管、模拟电路和数字电路、传感器与继电器。 我们用眼睛观察多彩的世界，用耳朵聆听大自然美妙的声音。感觉器官使我们时刻感觉到外部世界的复杂变化，并通过大脑控制或调整自身的状态，以适应环境的变化。那么，电子控制系统又是通过什么来获取外部信息，最终完成控制任务的呢？ 学情分析: 　　作为高中生，对生活中的技术产品，依据已有的知识和生活经验有了一定的评价意识和评价标准；在学习过程中，学生也已经理解了技术，只是对这些技术的理解和运用是感性的、不全面的。 教学重难点: 认识常见的传感器，如温度传感器、光传感器等。 能用多用电表检测传感器的特性。 教学策略: 本节课教学主要由教师通过实物和多媒体手段设置学习情境，并加以引导，让学生在过程中自主探究、自主建构设计原则知识并形成能力。以为主线案例，其他实物和图片为辅线案例，贯穿教学始终。 教学准备: 展示用的图片、其他技术产品、多媒体课件。 　　教学过程: 　　情景倒入: 老师：本节课我们学习《通用技术》选修1第三章模拟电路与数字电路第 一 节 认识常见的传感器。 一、什么是传感器 案例 1．当我们走近自动门（图4-1）（参见教材P52）时，门会自动开启。门怎么会知道有人走近呢？ 2．当电冰箱（图4-2）（参见教材P52）内的温度降到我们预先调定的温度值时，制冷系统会停止工作；当温度升高，超过设定温度值时，制冷系统又会重新工作。电冰箱的控制系统是如何感知温度高低的呢？ 3 ． 当我们到超市购物，结账时收银员只需用条码扫描器（图4-3）（参见教材P52）对准货物上的条码扫描一下，就知道货物的名称和价格，这是怎么做到的呢？ 原来自动门控制系统中检测是否有人走近的装置，电冰箱控制系统中检测温度的装置，都是传感器。传感器是能够感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。 电子控制系统是目前应用最广泛的控制系统，大多数的传感器都是将被测的非电信号转换成电信号输出。图4-4（参见教材P53）所示的框图描述了传感器的功能。 传感器所感受的是非电信号，这些非电信号有温度、湿度、亮度、位移、力等物理量，也有与空气中的有害气体、水中的污染物质等相关的化学量，甚至还有酶、微生物等与生物相关的生物量。传感器能够将这些信号全部转换成便于输出和处理的电信号。 思考 你使用过感应式水龙头（当手靠近水龙头时，水会自动流出来；手离开时，水即停止流出）（图4-5）（参见教材P53）洗手吗？试想一下它是怎样工作的。 二、传感器在电子控制中的作用 为什么一定要用传感器来完成检测信息的工作呢？因为电子控制系统的控制过程是由电子电路来完成的，电子电路能处理的只有电信号。比如在自动门和电冰箱的例子中，人是否走近、温度是高是低，这些信息都不是电信号，必须将这些非电信号转换成电信号才能用电子电路来处理，实现电子控制（图4-6）（参见教材P53）。 案例 如图4-7（参见教材P53）所示，机器人是最典型的电子控制系统。 传感器作为电子控制系统中外界信息的入口，就好比人的感觉器官，它使电子控制系统有了眼睛、耳朵、鼻能够看得见、听得到、嗅得出，能对各种信息做出反应。 如果将计算机比作机器人的大脑，那么传感器就是机器人的感觉器官。没有功能正常的感觉器官，大脑就不能发挥其应有的作用。 分析 你知道哪些采用了传感器的电子控制实例？分析传感器在其中起到的作用。 三、认识传感器 传感器一般由敏感元件和输出部分组成。敏感元件是传感器中能直接感受被测信息并把它转换成电信号的部分，是传感器的核心。 1.温度传感器 我们的生活与温度密切相关，经常需要根据不同的目的对温度进行控制。电冰箱、空调就是我们常用控制温度的家用电器，而这些电器的工作都离不开温度传感器。 温