第二单元探索1 物联网的传感技术设计一款智能书包 教学设计 2025-2026学年苏科版初中信息科技八年级上册

该初中信息科技教学设计聚焦物联网传感技术，以学生书包超重案例导入，从智能书包功能需求出发，引导认识传感器工作原理，通过超声波传感器测距实验，结合linkboy模拟器模拟设计，构建“生活问题-技术原理-实践应用”的学习支架。 特色在于以真实问题驱动培养信息意识，通过补全流程图、计算距离培养计算思维，利用linkboy模拟器和小组PK提升数字化学习与创新能力，课后视频拓展激发持续探究。助力学生提升技术应用与创新能力，帮助教师落实核心素养，增强课堂互动性。

物联网的传感技术——设计一款智能书包教案 授课教师 授课班级 八年级 课 次 1 教学主题 物联网的传感技术——设计一款智能书包 单元课时 1 教学目标 知识技能 （1）认识常见的传感器，培养学生对传感器技术的兴趣和好奇心，提高对信息技术的敏感度和应用意识。在设计比拼与展示评价中培养思辨能力和表达输出能力，在探究驱动的实践学习中，形成与智慧社会共生共存的数字化胜任力。 素质养成 （1）通过自主探究、小组合作等方式，学会利用传感器进行数据采集操作，培养学生的逻辑思维和问题解决能力。 （2）鼓励学生利用linkboy等数字化工具进行创新实践，提升其创新能力和技术应用能力。认识迭代是一种持续优化改进的思维方式，在智能书包优化提升过程中让头盔更加符合科学设计，实现知识与方法的整合、运用和迁移，形成迭代思想和创新意识。 （3）从传感器广泛应用于智慧社会的生活实例中，体会科技的变 革与现实意义，培养热爱科学的精神和信息社会责任感。 教学重点 传感器的工作原理、物联网的基本概念、数据的收集与应用 教学难点 传感器的精确应用、数据处理和分析、创新应用的思考 教具准备 课件、linkboy模拟器、模型 教学方法 讲解、演示、自主探究、小组合作。 教学过程 教学设计 时间 教学内容 1、 智联生活，感知“智能书包” 3min 活动 教师：在开始这节课之前，老师问大家一个问题：每次上学、回家你们必带的东西是什么？那其中最重的是什么？ 学生：书包。 教师：到底有多重呢，你们称过吗？一位做好事不留名刘同学给了我们答案，这是他回家要背的书包，我们可以看到一共是多少公斤。已知刘同学50公斤，大家可以计算一下，他的书包重量占了他体重的百分之多少？ 那你们知道科学合理地占比应该是多少吗？一项研究表明，学生的书包重量应该控制在其体重的10%以下，很明显是超重了。 这样会带来什么影响呢？我们来看一则新闻。浙江省11岁的小然，就因书包太重，腰椎曲度完全消失，腰椎呈僵硬状态的直位，被诊断出最小年纪的腰肌劳损患者。不仅如此，书包太重还可能在紧急情况下影响学生的避险能力，甚至导致出车祸的悲剧发生。 大家有没有什么好的解决方法？很好，书包减重是一个方法。 很多城市陆续出台了相应的“书包减负”政策，但作为学生，有很多东西是必须要带的，其实很难给书包做到真正的减负。 那如果我们换个角度呢，可不可以不用背书包，摆脱束缚，让书包“自动跟着你走”呢？确保它能躲避障碍物就好了。 这就需要给书包安装一些智能设备，装上智能设备的书包就变成了什么书包啦？没错，这节课我们就来学习物联网的传感技术，来设计一款独属于你的智能书包。它不仅能帮助我们减轻负担，还能在紧急情况下提供避险功能。 教学内容 2、 深度认知，解密“智能书包” 15min 活动 教师：要设计这样一款智能书包，就需要一些硬件设备，才能实现这样的功能，那就是传感器。 课本打开第24页，老师找一位同学为大家介绍一下什么是传感器。 学生：传感器是一种检测装置，能将感受到的信息，如温度、湿度、压力、光照等物理量，按照一定规律转换为电信号或其他所需形式的信号输出，以满足信息的显示、传输和处理等需求。 展示传感器工作的原理图，教师带领学生总结工作流程。 转换元件 敏感元件 电信号 被测量 传感器基本部分 教师：生活中常见的传感器有很多种，老师给大家找到了一些传感器应用，看看你们认识多少？ 并思考，如果将这些传感器与人体的五感进行类比，大家思考一下它们分别延伸的我们哪个器官？ 学生回答。 总结：我们可以看出，传感器是人类器官的延伸，能感知外界信息。 教师：要想知道智能书包需要哪些传感器，那需要先思考“一款智能书包需要具备哪些功能？” 教学内容 三、创意设计，打造“智能书包” 18min 活动 探究一：体验超声波传感器 教师：如果让书包有视觉感知距离功能，需要用到哪类传感器？ 学生：超声波传感器。 教师：有一种动物也是利用超声波传感器来捕捉信息的。你们知道是什么吗？ 学生：蝙蝠。 教师：没错，科学家利用蝙蝠“回声定位”这一原理发明了什么？ 学生：雷达。 教师：那我们类推一下超声波传感器的工作原理。书本打开第32页。老师找一位同学为大家介绍一下。 学生：超声波传感器的工作原理是反射声波，用于测量距离。传感器发出声波，如果前面有物体，它们会被反射回来。通过测量声波的往返时间，就可以计算出传感器与障碍物之间的距离。 教师：老师给大家画了个示意图，这样就一目了然了。 障碍物 发射器 L 接收器 假设从发射器发射超声波到接收器接收到发射波的时间差为T（单位：S），已知超声波在空中的传播速度为多少？有没有同学知道？340m/s，则可以用以下式计算得到被测物体的距离： L = 340 × T/2 = 170 × T TTTT= 老师给大家一个T值，我们进行一个小的组间PK，看谁算的又快又准。假设T等于3S，那么被测物体的距离是多少？ 学生计算并回答。 教师:有了超声波传感器，这些数据就不需要我们计算，是可以自动感测到的。 探究二：使用超声波传感器设计智能书包——模拟障碍物与书包之间距离。 教师：我们先来简单梳理一下智能书包在使用超声波传感器的过程。既然我们摆脱束缚，让书包自动跟随，那就要保证书包和障碍物之间处于一个安全距离内，如果小于这个安全距离，那书包应该做出什么反映呢？ 教师出示书包测距流程图，让学生补全流程图的内容。 学生自己判断，学会分析问题。 教师：通过上面的流程图，大家猜一猜整个过程需要用到哪些设备呢？ 学生：有源蜂鸣器、超声波传感器、控制器。 教师：将三个设备连接起来后，大家想一想如何通过调整你与书包之间的距离，设置提醒标志。 距离 危险程度 提醒声音 小于30 十分危险 大于等于30 危险性小 教师示范模拟过程，并将编写好的程序连接到UNO板上进行测试。学生上机操作并进行小组PK。 实验发现： 通过刚才的示范和测试，我们发现超声波传感器能够很好地测量与物体之间的距离，并将数据传递给控制器（UNO）进行判断是否报警。刚刚我们是给了一个大于等于30或小于30的区间距离，大家想一下，如果书包能实时显示距离，那我们是不是就能很好的判断了。接下来，我们就来进一步探究如何使用超声波传感器来自动显示你与书包之间的距离。 探究三：使用超声波传感器设计智能书包——自动显示障碍物与书包之间的距离。 教师示范模拟过程，并将编写好的程序连接到UNO板上进行测试。学生上机操作并进行小组PK。 教师：播放视频。展示智能书包的“自动跟随”功能。 教学内容 四、归纳总结，感悟“智能书包” 2min 活动 教师：这节课我们学习了一些传感器，其中重点了解了超声波传感器，并为实现更好的减负，利用其工作原理和功能亲自设计一款智能书包。针对其功能AI创作了一首七言律诗。老师找一位同学读一下。 《智行随影》 作者：AI 智能书包显奇能，超声传感展神通。 自动跟随无羁绊，精准测距有奇功。 人来人往皆相避，路远山遥自可通。 学子负笈无忧虑，轻松前行乐无穷。 这首《智行随影》描写了怎样的画面？ 学生回答。 展望未来，我们有理由相信，通过我们的创新思维和不懈努力，更多先进的技术创新能够丰富并便利我们的日常生活。 教学内容 五、熟练运用，优化“智能书包” 2min 活动 教师播放视频“大雄的智能书包”。学生课后思考哆啦A梦在大雄的书包里都安装了哪些传感器？ 总结与反思 “物联网的传感器--设计一款智能书包”一课，立足新课标，课堂以生活中学生书包实际案例为导入，从物联网三层架构中的底层感知层出发，带领学生认识传感器，到结合人的感觉器官带领学生理解传感器及其工作原理和分类，再到传感器数据采集，整个过程通过学生实际操作动手体验，充分调动了学生的参与度和学习积极性。 通过三个环节的层层探究，利用跨学科思维加深学生对传感器的认识，体验传感器信息的获取、数据的传输过程，激发学生对传感器知识的学习兴趣。 探究一“体验超声波传感器”，通过和物理学科融合，旨在让学生感受超声波传感器如何进行间距识别；探究二“模拟障碍物与书包之间距离”，旨在让学生感受超声波传感器如何获取信息；探究三“自动显示障碍物与书包之间的距离”，旨在开拓学生的创新思维。 本节课的不足之处：因为课堂时间关系，所以本节课作品采用了半成品模型的形式，学生深入思考时间不够，后续课程中可以尝试让学生完成程序编写后，对设计的书包功能及外观进行迭代升级。 1 学科网（北京）股份有限公司 $