第二单元第二节《丰富多样的传感器》 教学设计 2025-2026 学年川教版（2024）初中信息科技 八年级上册

学科教学设计 课题 第二单元 第二节 丰富多样的传感器 课型 新 教材分析 本课程内容采用四川省教育科学研究所编著的《信息科技》（2025年）八年级上册，是初中学生信息科技教材。本教材包含“万物互联奥秘“物联网的感官系统”“物联系统的构建”“校园安防系统设计”，采取项目主题方式开展教学活动，活动融合趣味性、实践性和探究性，通过学习了解物联网与互联网的异同、知道物联网技术发展前沿应用、感受物联网中数据采集、传输、处理、通信和反馈过程、体验物联网实验实践流程、设计搭建简易物联网应用系统等主要内容，主要培养学生信息素养。本节通过查阅资料，了解传感器的类型和工作原理。通过分析传感器应用实例，学会根据实际情况选择传感器。能够连接传感器与主控板，并通过实验平台读取和显示数据。。 核心素养目标 1.知识目标：能准确说出传感器的定义和组成部分，理解传感器工作原理。清楚温度传感器、超声波传感器的工作原理，能列举位移、速度、温度等常见传感器类型及其对应的人体感官类比关系。掌握选择传感器的基本原则，能结合具体案例（如温度测量场景、消防自动喷淋系统）说明为何选择特定传感器。 2.能力目标：通过查阅资料，提升信息筛选与归纳能力，能自主整理不同传感器的特点与应用范围。学会将温度传感器与主控板正确连接，能根据实验需求设计简单流程图，编写基础程序实现数据读取与显示，培养动手操作和编程思维。在实践活动中，能完整完成“采集数据-选传感器-硬件连接-算法设计-写代码-记数据”的流程，提升解决实际问题的能力。 3.情感目标：感受传感器在生活、科技领域的广泛应用，激发对信息科技的兴趣和探索欲望。在小组合作实践中，培养团队协作意识和沟通能力，体会科技实践的乐趣与成就感。认识到科技与生活的紧密联系，树立“用科技改善生活”的观念，增强创新意识。 教学 重点 难点 1．重点：传感器的定义、组成及温度传感器、超声波传感器的工作原理。常见传感器类型及其与人体感官的对应关系，传感器选择的基本原则。温度传感器与主控板的连接方法，基础程序编写与数据读取显示。 2．难点：理解传感器工作原理，尤其是超声波传感器的测距原理。结合实际场景（如消防自动喷淋系统）准确选择合适的传感器，并解释选择理由。根据实验需求设计流程图，将算法思路转化为可执行的代码，实现数据的准确读取与记录。 教学 媒体 教学文档、WPS软件、多媒体教学系统 教师活动 学生活动 新课引入 1.播放视频：内容涵盖智能家居（如温湿度传感器控制空调）、工业生产（如压力传感器监测设备）、医疗领域（如心率传感器）中传感器的应用场景。 2.提问引导：“视频中哪些设备用到了传感器？它们能实现什么功能？大家想知道这些‘智能设备的眼睛和耳朵’是如何工作的吗？” 3.引出课题：通过学生的回答，总结传感器的重要性，正式引入“丰富多样的传感器”课题。 1.认真观看视频，记录视频中出现的传感器应用场景。 2.积极思考教师提问，举手分享自己发现的传感器应用及功能。 一、传感器的原理 1.定义：是指能感受被测量信号并按照一定的规律转换成可用输出信息的器件或装置。 2.分析传感器组成：通过示意图展示传感器由“敏感元件、转换元件、信号调节与转换电路”三部分组成。 3.介绍具体传感器 （1）温度传感器：展示实物，讲解其通过敏感元件感知温度变化，将温度信号转化为电压/电流信号的过程，结合体温计、空调温控的例子说明应用。 （2）超声波传感器：用动画演示其“发射超声波-接收反射波-计算距离”的工作原理，结合倒车雷达的应用场景，帮助学生理解。 4.互动提问：“温度传感器能将什么转化为电信号？超声波传感器主要用于测量什么？” 1.认真倾听教师讲解，结合生活实例理解传感器定义和组成，在笔记本上记录关键知识点。 2.观察温度传感器实物，理解其工作原理；观看超声波传感器动画，跟随教师思路分析测距过程。 3.思考并回答教师提问，检验对知识点的理解程度，及时纠正错误认知。 二、传感器的类型 1.教师：“我们人类靠眼睛看、耳朵听、皮肤感受温度，传感器也有类似‘感官’，大家能对应起来吗？”引导学生将传感器与人体感官建立联系。 2.人的身体感官与传感器 人体感官 传感器类型 功能 应用场景 眼睛 视觉传感器 识别图像 监控摄像头 耳朵 听觉传感器 接收声音 声控灯 皮肤 温度传感器 感知温度 体温计 3.传感器类型 传感器类型 作用 应用场景 位移传感器 能精确检测物体在空间中的位置变化（包括直线位移和角位移），将位移量转化为可测量的电学信号 电梯运行 机床加工 自动化生产线 速度传感器 感知物体运动速度的大小和方向，将速度信号转换为电学信号，可分为线速度传感器和角速度传感器 汽车行驶 轨道交通 体育训练 温度传感器 感受环境或物体的温度变化，将温度物理量转化为易于测量和处理的电学信号（如电压、电流） 智能家居 医疗设备 工业生产 力矩传感器 测量物体在转动过程中受到的力矩大小，将力矩信号转化为电学信号，可用于检测扭矩、转速等参数 汽车发动机 工业机器人 医疗器械 压力传感器 感受气体、液体或固体对其施加的压力，将压力信号转换为可读取的电学信号，可检测绝对压力、相对压力和差压 汽车领域 医疗健康 工业控制 加速度传感器 检测物体在三维空间中的加速度（包括直线加速度和角加速度），将加速度信号转化为电学信号，可判断物体的运动状态（如静止、加速、减速、倾斜） 智能手机 汽车安全 无人机 1.积极思考教师的类比问题，尝试将传感器与人体感官对应，初步建立认知。 2.认真观看表格，跟随教师填写内容，记录不同传感器的类型、功能及应用场景，补充自己想到的对应关系。 三、传感器的选择 1.选择原则：根据实际需求（测量对象、精度要求、使用环境等）选择合适的传感器。 教师：若需要快速测量人体体温，选择红外测温传感器；若需要长期监测环境温度，选择温度记录仪。 2.案例解读 以温度传感器为例，分析三个应用场景： （1）红外测温枪：用于快速测量人体表面温度，选择红外温度传感器，理由是“非接触式、测量速度快”。 （2）液体温度仪：用于测量液体温度，选择接触式温度传感器，测量精度高。 （3）湿度记录仪：用于同时监测温湿度，选择温湿度一体化传感器，能同时采集两种数据，满足长期记录需求。 3.实践探究：提出问题“消防自动喷淋系统需要在火灾发生时自动喷水，应该选择什么传感器？为什么？” （1）分析需求：火灾发生时会出现高温、烟雾等现象，传感器需能感知这些信号并触发喷淋。 （2）小组讨论：给3分钟时间，小组内分析应选择的传感器（如温度传感器、烟雾传感器），并说明选择理由。 （3）成果展示：邀请各小组代表发言，教师点评，总结“消防自动喷淋系统通常结合温度传感器和烟雾传感器，双重触发，提高可靠性”。 1.认真倾听并记录。 2.跟随教师分析温度传感器的案例，对比不同场景下传感器的选择差异，理解选择理由与场景需求的关联。 3.参与实践探究，先独立思考消防自动喷淋系统的需求，再加入小组讨论。 4.小组代表积极发言，分享讨论结果。 四、数据的读取与显示 1.明确任务：以温度传感器为例，带领学生完成“传感器与主控板连接-程序编写-数据读取显示”的流程。 2.硬件连接 （1）展示主控板和温度传感器，讲解其功能。 （2）示范连接过程：边操作边强调“引脚对应准确、接线牢固，避免短路”，之后让学生自主连接，教师巡视指导，及时纠正错误连接。 3.程序编写教学 （1）算法设计（流程图）：绘制流程图，步骤为“初始化传感器→读取温度数据→判断数据是否有效→若有效，显示数据；若无效，提示错误→重复读取”，引导学生理解流程逻辑。 （2）编写代码：打开编程软件（如Python），讲解基础代码结构，逐行解释代码含义，之后让学生跟随编写代码。 4.数据读取与记录 （1）指导学生将编写好的程序上传到主控板，打开串口监视器，观察不同环境温度下的数据变化。 （2）让学生记录3组不同环境下的温度数据，填写在实验记录表中。 1.认真观察教师展示的引脚图，倾听连接方法讲解，明确各引脚的对应关系和接线注意事项。 2.按照教师示范，自主完成温度传感器与主控板的连接。 3.理解流程图的逻辑的步骤，跟随教师在编程软件中编写代码，逐行理解代码含义，确保代码编写正确。 4.上传程序，打开串口监视器，观察温度数据变化，按要求记录不同环境下的温度数据，完成实验记录。 五、实践活动 1.布置任务：参考教材P56内容，以小组为单位，完成“测量教室不同位置的光照强度”实践活动，流程：采集数据需求分析-选择传感器-硬件连接-算法设计-编写代码-记录数据。 2.分组与分工：将学生分为4-5人一组，明确组内分工。 3.指导与巡视 （1）传感器选择：确认小组是否选择光照传感器，若选择错误，引导分析需求（测量光照强度），纠正选择。 （2）硬件连接：检查接线是否正确，避免短路或引脚接错。 （3）算法设计与编程：帮助小组梳理流程图逻辑，解决编程中的语法错误。 （4）数据记录：提醒小组记录不同位置（如窗边、教室中间、角落）的光照数据，确保数据真实有效。 4.成果展示：活动结束后，各小组派代表展示实践成果（包括传感器选择理由、流程图、代码、数据记录），教师进行点评，肯定优点，指出不足。 小组讨论，明确组内分工。按分工完成硬件连接、算法设计（绘制流程图）、代码编写，组内成员相互配合。 到教室不同位置测量光照强度，记录数据，整理实践成果，准备展示。 六、小结 1.回顾传感器的定义与组成、常见类型及与人体感官的对应关系、选择原则、数据读取与显示方法。 2.总结学生在实践活动中表现出的动手操作、编程、团队协作能力，肯定学生的进步。 板书设计 第二节 丰富多样的传感器 一、传感器的原理 1.定义：通常由敏感元件和转换元件组成路 2.常见传感器：温度传感器 超声波传感器 二、传感器的类型 三、传感器的选择 1.原则：根据需求（测量对象、精度、环境） 2.案例：红外测温枪（红外）、液体温度仪（接触式） 3.探究：消防喷淋→温度+烟雾传感器 四、数据读取与显示（温度传感器） 1.连接 2.流程图 3.代码 五、实践活动 教学反思： 学科网（北京）股份有限公司 $