第2单元第2节 丰富多样的传感器（2）教学设计 　2025—2026学年川教版（2024）信息科技 八年级上册

第二单元第二节 丰富多样的传感器 第2课时 传感器的选择与数据读取 素养目标 （一）信息意识 能根据 “应用场景”“功能需求” 准确选择适配的传感器（如高温环境选耐高温传感器），理解 “场景决定选型” 的核心原则。 能认识到传感器 “性能参数”（如测量范围、精度）对应用效果的影响，感知 “精准选型” 对物联网系统功能实现的重要性。 （二）计算思维 能分析 “传感器选择” 的逻辑流程：明确需求→确定被测物理量→筛选传感器类型→对比性能参数→确定最终选型，具备 “分步解决问题” 的思维。 能理解 “传感器与主控板连接→数据读取→数据显示” 的技术流程，初步掌握 “硬件连接 + 程序逻辑” 的协同思维。 （三）数字化学习与创新 能利用教材中的 “传感器选择案例”“硬件连接示意图”，小组合作完成简单的传感器与主控板连接模拟操作（如温度传感器连接）。 能尝试使用简易编程工具（如基于 Python 的传感器数据读取程序），模拟传感器数据的读取与显示，体验 “技术实践” 的创新过程。 （四）信息社会责任 了解传感器选型不当可能带来的问题（如测量范围不足导致数据不准、成本过高导致资源浪费），树立 “科学选型、节约资源” 的意识。 认识到 “数据读取准确性” 对物联网系统的影响（如消防系统温度数据不准可能导致误报警或漏报警），理解 “技术严谨性” 的责任。 学习重点 1、重点： （1）传感器的选择原则：根据 “应用场景”（如高温 / 潮湿环境）、“功能需求”（如测量范围、精度）、“性能参数”（如可靠性、成本）选择适配的传感器，结合教材案例掌握选型方法。 （2）传感器的数据读取与显示：理解 “传感器→主控板→显示设备” 的硬件连接逻辑，以及 “程序编写→循环读取→数据输出” 的软件流程，结合教材实验掌握基础操作。 2、难点： （1）传感器 “性能参数” 的场景适配：如 “测量范围” 的选择（检测火灾温度选 - 55℃~125℃的 DS18B20，而非 0℃~50℃的 DHT11），理解 “参数匹配需求” 的核心逻辑，避免抽象化。 （2）传感器与主控板的协同工作：用通俗语言 + 示意图讲解 “硬件接线（如 VCC 接电源、GND 接地、信号接主控板引脚）”“程序指令（如初始化传感器、循环读取数据）”，避免陷入复杂的硬件 / 编程细节。 教学过程 一、导入 1.复习提问：“上节课我们学了温度传感器的原理，谁能说说它怎么把温度变成电信号？如果想监测‘实验室的液体温度’，能用普通的空气温度传感器吗？为什么？” 2.引出新内容：“不同场景需要不同的传感器，选对传感器才能保证功能实现 —— 今天我们就学习‘怎么选传感器’，还要动手模拟‘怎么读传感器的数据’，为搭建消防系统做准备。” 素养目标 （1）教师解读目标：“我们要知道选传感器的‘三个依据’（场景、需求、参数），能为具体场景选对传感器；还要会连接传感器和主控板，能读懂它采集的数据，甚至能改改程序让数据显示更清楚。” （2）强调实践价值：“选对传感器、读对数据，是消防自动喷淋系统‘不误报、不漏报’的关键，大家要认真学哦！” 二、自主学习 1、发放 “自主学习任务单”，引导学生阅读教材（传感器的选择、数据读取与显示部分），完成以下任务： 学习模块 关键问题 传感器的选择 1. 教材中选择传感器的依据有哪些？（至少答出 2 点） 2. 不同温度传感器（BMP388、DHT11、DS18B20）的测量范围有什么差异？ 数据读取与显示 1. 读取传感器数据需要哪些硬件？ 2. 温度传感器监测温度的程序逻辑是什么？ 实践思考 消防自动喷淋系统需要监测火灾温度，该选哪种温度传感器？理由是什么？ 2、提供辅助资源：在班级群分享 “不同温度传感器参数对比表”“传感器与主控板接线示意图”，帮助学生理解。 三、高效点拨 1. 传感器的选择：三大依据（结合教材案例） （1）依据 1：应用场景与环境： 教材案例：“液体介质温度监测需用防水、防腐蚀的液体温度传感器”，举例：实验室测硫酸温度，不能用普通空气温度传感器（会被腐蚀）； 延伸：高温场景（如火灾监测）选耐高温传感器（DS18B20，-55℃~125℃），潮湿场景（如农业大棚）选防水传感器； （2）依据 2：功能需求与测量范围： 教材 “温度传感器类型与测量范围” 表 温度传感器类型 测量范围 适配场景 BMP388 0℃~65℃ 普通环境温度监测（如室内） DHT11 0℃~50℃ 常温、湿度监测（如家居） DS18B20 -55℃~125℃ 高低温环境（如火灾、工业） PT100 -20℃~400℃ 高温工业场景（如锅炉） 案例：消防自动喷淋系统需监测火灾温度（可能超过 100℃），排除 DHT11（上限 50℃），选 DS18B20（上限 125℃），体现 “测量范围覆盖需求”； （3）依据 3：性能参数与成本： 教材提到 “选择需考虑性能参数（精度、可靠性）、成本、系统兼容性”，举例：医疗体温检测选高精度红外温度传感器（精度 0.1℃），而教室环境监测选普通温湿度传感器（精度 0.5℃），平衡 “精度需求” 与 “成本”。 2.传感器的数据读取与显示：硬件 + 软件（结合教材实验） （1）硬件连接（教材图 2-2-9）： 核心组件：传感器（如温度传感器）、主控板（如 Arduino）、电源、显示设备（如电脑终端）； 接线逻辑：“传感器 VCC 接主控板 5V 电源→传感器 GND 接主控板 GND 地线→传感器信号引脚（S）接主控板数字引脚（如 D2）→主控板通过数据线接电脑”； 类比：“就像‘手机（传感器）→充电线（接线）→充电宝（主控板电源）→手机屏幕（显示数据）’。” （2）软件流程（教材图 2-2-10、2-2-11）： 算法设计（流程图）：“开始→初始化传感器→循环读取温度值→显示温度值→等待 1 秒→重复读取”； 程序示例（教材 Python 代码）： 初始化：pinpong初始化板型、端口，BMP388传感器初始化（告诉主控板 “要读哪个传感器”）； 循环读取：while True（无限循环），print(读取的温度值)（显示数据），等待1秒（避免数据刷屏）； 实践模拟：教师用 “Arduino 仿真软件” 演示，改变虚拟环境温度，让学生观察终端数据变化，理解 “数据实时读取”。。 四、当堂训练 1、“消防系统传感器选择” 方案设计：小组合作，针对 “消防自动喷淋系统监测火灾” 场景，完成下表。 场景需求 选择的传感器类型 选型理由（结合测量范围、环境适配） 硬件连接建议（传感器→主控板引脚） 监测火灾温度（0℃~150℃） DS18B20 温度传感器 测量范围 - 55℃~125℃，覆盖火灾温度；耐高温，适配火灾环境 信号引脚接主控板 D4，VCC 接 5V，GND 接地 监测火灾烟雾 烟雾传感器（MQ-2） 可检测烟雾、可燃气体，灵敏度高，适合火灾预警 信号引脚接主控板 A0（模拟引脚） 2、数据读取程序修改：基于教材 Python 代码，小组讨论如何 “让温度数据保留 1 位小数显示”“当温度超过 55℃时打印‘高温预警’”，教师巡视指导，选取小组展示修改后的代码，讲解关键指令（如round(温度值,1)保留小数）。 五、课堂小结 1、传感器选择：三大依据（场景环境、功能需求、性能成本），核心是 “适配”； 2、数据读取：硬件（传感器→主控板→显示）+ 软件（初始化→循环读取→显示），核心是 “协同”； 3、单元衔接：传感器选择与数据读取是 “消防自动喷淋系统” 搭建的基础，下节课将进入 “系统搭建” 实践。 六、课后作业 1、查阅资料，了解 “烟雾传感器（MQ-2）” 的测量范围、性能参数，撰写 300 字说明，分析它为什么适合消防系统烟雾监测。 七、板书设计 丰富多样的传感器（第二课时） 核心内容 案例支撑 一、传感器的选择 1. 依据：场景环境（防水 / 高温）、功能需求（测量范围）、性能成本（精度 / 价格）2. 关键：适配场景，避免浪费 消防系统选 DS18B20（耐高温）、液体温度选防水传感器 二、数据读取与显示 1. 硬件：传感器→主控板→显示设备2. 软件：初始化→循环读取→显示→等待3. 工具：Python 编程、仿真软件 温度传感器连接主控板、Python 读取温度数据 三、消防系统应用 1. 温度监测：DS18B202. 烟雾监测：MQ-2 烟雾传感器3. 逻辑：选型→连接→读取→预警 消防自动喷淋系统传感器方案设计 总结 传感器：选得对、读得准，是物联网系统功能实现的基础 —— 八、课后反思 学科网（北京）股份有限公司 $