第二单元 探索 1 物联网的传感技术 教学设计2025-2026学年苏科版（2023）初中信息科技八年级上册

课时编号 006 备课时间 上课时间 课　　题 · 探索 1 物联网的传感技术 教学目标 信息意识：感知传感器在物联网及智能交通中的广泛应用，主动关注传感器技术的发展动态，理解传感器作为 “感觉器官” 对物理世界感知的重要性。 计算思维：能分析不同类型传感器（如声音、超声波、温度等）的工作原理，理解传感器数据采集、转换的过程，培养逻辑分析能力。 数字化学习与创新：通过传感器实验（声音、超声波），学会利用智能开发板等数字化工具进行数据采集与程序设计，提升数字化实践与创新能力。 信息社会责任：认识传感器技术在社会生活中的积极影响，如智能交通、智能家居等领域的应用价值，树立合理利用技术、关注技术伦理的责任意识。 教学重点 理解传感器的工作原理（敏感元件与转换元件的作用）；掌握声音传感器、超声波传感器在数据采集和智能交通场景（如倒车雷达）中的应用。 教学难点 深入分析传感器的数据采集与信号转换过程；能自主设计并完成基于传感器的实验（如模拟倒车雷达、环境声音监测）。 教学方法 讲授法、实验法、小组探究法、案例分析法。 教学准备 教师：多媒体课件、智能开发板及扩展板、声音传感器、超声波传感器、编程软件、传感器应用案例视频（如智能交通摄像头、自动驾驶传感器）。 学生：分组（4-5人一组）、课前收集生活中传感器的应用案例。 教　学　过　程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 情境导入 1.播放3分钟传感器应用集锦视频，包含：智能交通摄像头实时捕捉车流并识别违章- 自动驾驶汽车的激光雷达绘制 3D 路况模型、超声波传感器检测近处障碍物- 智能家居中温湿度传感器自动调节空调- 工业生产线上压力传感器精准控制机械臂 2.视频结束后提问："这些设备如何 ' 感知 ' 世界？传感器在物联网中像人体的哪个器官？" 1.专注观看视频，留意不同场景中传感器的形态与作用 2.结合课前收集的智能设备案例（如智能手环的心率传感器），小组内分享 3.尝试回答问题，提出猜想（如 "像眼睛和皮肤"） 1.多领域案例展示，建立传感器与智能系统的广泛联系 2.利用拟人化提问，降低抽象概念的理解难度 3.激发好奇心，自然引出 "传感器是物联网感觉器官" 的核心概念 新知探究 — 传感器的原理与分类 1. 原理解析： 展示传感器与人体感官的类比图（图2-4），讲解 "敏感元件（如麦克风膜片）+ 转换元件（如压电晶体）" 的组合。 以声音传感器为例（图2-14）， 动画演示：声波震动膜片→压电晶体产生电信号→信号放大后被采集- 追问："为什么传感器需要 ' 转换 ' 信号？"（引导理解：计算机只能处理电信号） 2. 分类讲解： 展示常见传感器实物（图2-7）：红外、温度、气敏、压力传感器等。 按被测物理量分类讲解： 温度传感器：举例温湿度计、冷链运输温度监测 气敏传感器：举例烟雾报警器、酒驾检测仪 红外传感器：举例自动门感应、夜间动物观测 提问："智能交通流量监测适合用哪种传感器？为什么？" 1. 原理学习： 记录 "敏感元件 + 转换元件" 的核心结构- 用自己的话描述声音传感器的工作流程 2. 分类学习： 分组整理不同传感器的应用场景，制作简易分类表 讨论并回答："智能交通流量监测适合红外传感器（检测热辐射）或摄像头（图像识别）" 1.类比法与实例结合，将抽象原理具象化 2.分类表制作，培养归纳总结能力 3.结合智能交通场景的提问，促进知识迁移 实验实践 1—— 声音数据采集实验 1. 实验准备： 发放实验套件：Arduino 开发板、声音传感器模块、USB 数据线、编程电脑- 展示硬件连接图，强调正负极与串口对应 2. 编程指导： 演示图形化编程（如 Mixly）：拖拽 "读取声音传感器" 和 "串口打印" 模块- 展示 Python 代码示例，解释关键语句（analogRead(A0)） 3. 实验任务： 基础任务：采集不同声音（说话、拍手、敲击桌面）的数值，记录在表2-1 进阶任务：修改程序，让数值超过阈值时 LED 灯闪烁- 巡回指导：重点解决硬件连接错误和程序逻辑问题 1. 硬件操作： 小组协作完成开发板与传感器的连接，组长检查正确性 2. 编程与采集： 尝试图形化与代码编程两种方式，观察串口监视器的数据变化 记录不同声音的数值，绘制 "声音强度 - 数值" 关系图 3. 进阶挑战： 讨论如何修改程序测量光线（提示：更换传感器为光敏电阻） 尝试修改代码，实现 LED 闪烁功能 1.硬件 + 编程结合，提升数字化实践能力 2.分层任务设计，满足不同学习水平 3. 通过 "换传感器" 的思考，深化对 "转换元件" 的理解 新知探究 —— 传感器在智能交通中的选择与应用 1. 场景分析： 展示智能交通案例（图2-15、2-16）： 智能路边停车：地磁传感器检测车辆（不受天气影响） 地下停车场：超声波传感器检测车位（精准测量短距离） 倒车雷达：超声波传感器（成本低、适合近距离） 对比分析："为什么地下停车场不用红外传感器？"（引导思考超声波在黑暗环境的优势） 2. 测距原理： 动画演示超声波测距：发射→遇到障碍物反射→接收→计算距离（公式：距离=声速×时间/ 2） 提问："如何提高测距精度？"（提示：多次测量取平均、温度补偿声速） 1. 场景讨论： 分组分析每个智能交通场景的传感器选型原因，记录关键词 举例其他智能交通场景（如测速雷达、闯红灯摄像头）的传感器应用 2. 原理学习： 推导超声波测距公式，理解 "时间差" 的关键作用 讨论："雨天超声波测距会受影响吗？为什么？" 1.案例对比分析，培养技术选型的思辨能力 2.公式推导与实际问题结合，提升逻辑思维 3.联系天气等变量，增强对技术局限性的认识 实验实践 2—— 模拟倒车雷达实验 1. 实验准备： 发放套件：Arduino 开发板、扩展板、超声波传感器（HC-SR04）、OLED 显示屏、杜邦线 展示接口对应表（表2-2），强调 Trig、Echo 引脚的连接 2. 程序编写： 演示图形化编程：拖拽 "超声波测距" 和 "OLED 显示" 模块- 展示代码示例，解释测距与显示的逻辑 3. 实验任务： 基础任务：测量课桌高度、同学身高，记录 OLED 显示数值与实际测量值的误差- 进阶任务：当距离 < 30cm 时，让开发板发出蜂鸣提示- 巡回指导：重点解决 I2C 接口连接（OLED 屏）和逻辑判断语句 1. 硬件组装：小组协作完成所有硬件连接，对照接口表检查 2. 编程与测试： 上传程序，观察 OLED 显示的测距数值- 记录不同物体的测量数据，分析误差原因（如超声波散射） 3. 进阶挑战： 讨论并修改程序，实现蜂鸣器的分级提示（如 < 30cm 快速鸣叫，<20cm 连续鸣叫） 1.模拟真实倒车场景，增强知识的实用性 2.多组件协同实验，提升系统思维能力 3.误差分析与功能拓展，培养工程实践中的问题解决能力 课堂小结与拓展 1. 知识梳理：用思维导图总结传感器的 "原理（敏感 + 转换）→分类→智能交通应用" 逻辑2. 实验反思：引导学生分享实验中的发现（如 "传感器测量有误差，需校准"） 3. 拓展展望：展示智能传感器的发展（如集成 AI 的摄像头可识别交通标志），提问："未来传感器会如何改变交通？" 1.完善个人笔记，补充知识盲点 2.在《学习反思本》中记录： 最有收获的传感器知识- 实验中遇到的困难及解决方法- 对未来传感器的想象 3.小组间交流反思内容，提出疑问 1.思维导图帮助构建知识体系 2.反思与拓展，培养元认知和创新思维3.引导关注技术发展趋势，增强信息意识 教学反思 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $