第二单元物联网的数据采集-探寻智能交通中的感知技术+探索 1 物联网的传感技术+视频+教学设计（第二课时）2026-2027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，涵盖传感器分类、结构原理及数据采集实验。通过倒车雷达、噪声监测仪等生活场景导入，衔接上节课“传感器=物联网五官”的类比，构建“生活场景-传感器类型-应用”的知识支架，明确探究任务。 特色在于紧扣“智能交通”主线，采用图形化与Python双编程模式分层教学，实验分工实操并引导迁移（如声音传感器程序修改适配光敏）。通过讨论学习法和实验实操法，培养信息意识、计算思维与数字化学习能力，提升学生实操与迁移能力，为教师提供丰富资源和清晰教学流程。

课时编号 备课时间 上课时间 课　　题 第二单 探索1 物联网的传感技术（第二课时） 教学目标 1.信息意识 依托生活・科技・社会噪声监测仪、智能交通倒车雷达等实景，认识红外、温度、气敏、图像、压力、光敏、声音七大类常见传感器；清晰感知传感器 “物理量→电信号” 的数据采集本质，建立标准化物联数据采集认知。 2.计算思维 拆解传感器敏感元件采集→转换元件变电信号两层工作结构；通过声音传感器编程实验，梳理 “硬件连接→串口匹配→图形 / 代码编程→调试采集→对比变量” 完整实验逻辑；能迁移逻辑推导光线传感器程序修改方案。 3.数字化学习与创新 完成分组声音传感器编程实操实验，熟练掌握智能开发板连线、软件配置、图形化/代码双模式编程；自主探究不同传感器结构原理，能举一反三修改程序适配光敏等其他传感设备。 4.信息社会责任 理解传感器精准采集数据是智能交通、环境监测安全运行的基础；规范操作开发板硬件与程序，养成爱护实验器材、保障采集数据真实可靠、重视传感数据隐私安全的责任意识。 教学重点 六大基础传感器的分类与应用场景；声音传感器两层结构工作原理；声音数据采集完整实验流程。 教学难点 理解敏感元件与转换元件的协同转换逻辑；图形化代码与 Python 代码对应关系；迁移实验思路修改程序适配其他传感器。 教学方法 讨论学习法、实验实操法、分层编程教学法、类比迁移法 教学准备 1.硬件：每组一套智能开发板、Type-C 数据线、多媒体投影、噪声监测仪实物图 2.软件：配套图形化编程软件、Python 编程环境 3.素材：六大传感器实物图、声音传感器原理示意图、实验步骤流程图、程序对照图 4.学具：实验记录表、程序修改草稿、传感器分类笔记 教　学　过　程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 一、复习导入（5min）【生活・科技・社会】 1.回顾上节课：传感器=物联网五官，类比人体五大感官； 2.出示倒车雷达、道路噪声监测仪图片提问：它们分别依靠什么传感器采集数据？ 引出本课：传感器分类、原理与声音采集实验。 回忆五官对应传感器，结合交通场景猜想设备内部传感元件，明确本课实操探究任务。 衔接上节课知识，立足智能交通单元主线场景，唤醒传感采集技术的信息意识。 二、新知 1：传感器的分类（12min）【讨论学习】 1.展示图2-7六种标准传感器：红外、温度、光敏、气敏、压力、图像； 2.组织讨论学习：小组合作辨认每类传感器外形、采集的物理量、生活/交通应用场景； 3.统一归纳分类标准：按被测物理量划分六大主流类别，补充声音传感器。 小组讨论填写分类表格，匹配每类传感器采集量与应用（如红外→倒车雷达测温测距、图像→自动驾驶摄像头）。 落实教材讨论学习板块，建立 “传感器类型 — 采集物理量 — 应用场景” 结构化对应计算思维。 三、新知 2：传感器通用结构与声音传感原理（13min）【知识链接】 1.讲解传感器通用两大组成：敏感元件（抓取物理信息）、转换元件（转为电信号）； 2.播放视频《声音传感器工作原理》后依托知识链接细致拆解声音传感器：话筒薄膜振动→微小电压变化→声信号变电信号；出示原理示意图梳理输入-计算-转换-输出全链路。 观看视频后对照示意图梳理两层元件分工，记录声音信号转换完整流程，理解所有传感器通用转换逻辑。 落实知识链接板块，把抽象转换原理具象化，夯实底层计算思维逻辑。 四、新知 3：实验室 ——声音数据采集实操实验（30min）【实验室实践学习】 1.播放视频《体验声音数据的采集过程》后讲解实验目标：复刻噪声监测仪采集逻辑，用开发板声音传感器实时读值； 2.分步演示实验全流程： ①硬件：数据线连接电脑与开发板；②软件：打开编程软件、选定对应串口； ③编程：安装采集环境声音数据程序，对照图形化模块与等效Python代码，讲解循环、读取、打印、延时指令； ④下载运行，控制台读取原始数值； ⑤变量测试：说话、拍手，记录不同环境数据，填写表 2-1； 3.引导填写实验结论；抛出思考交流问题：如何改程序测光线强度？ 巡回调试各组硬件、代码故障。 1.观看视频后小组分工：接线员、编程员、记录员； 2.完成硬件连接、串口配置、双模式程序编写下载； 3.改变声音环境，记录对比数值，总结实验规律； 4.小组研讨光敏传感器程序修改思路，书写修改要点。 落实教材实验室实践学习，完整数字化编程实操；锻炼动手调试、变量对比、逻辑迁移的数字化创新能力；在规范操作中培养设备爱护、数据真实的社会责任。 五、课堂小结 + 课后任务（5min） 1.复盘全课脉络：七大类传感器→通用两层结构→声音传感原理→完整采集实验 + 程序迁移思路； 2.课后任务：画出倒车雷达红外传感器简易工作流程图，标注敏感、转换元件。 整理课堂笔记，完成课后绘图任务，巩固分层转换逻辑。 整合单元传感知识框架，延伸场景化绘图实践，持续巩固四大核心素养。 板书设计 探索1 传感技术（第2课时） 一、传感器分类（按物理量） 红外、温度、光敏、气敏、压力、图像、声音 交通应用：红外（倒车雷达）、图像（自动驾驶）、声音（道路噪声监测） 二、通用内部结构 敏感元件→采集物理信息 转换元件→转为可处理电信号 三、声音传感器原理（知识链接） 声波→薄膜振动→电压变化→电信号 四、声音采集实验流程 接线→选串口→编程（图形/Python）→下载运行→变量对比测试 迁移：替换声音读取指令=光线传感器采集程序 素养：规范实操设备，保障采集数据真实安全 教学反思 亮点 1.完整覆盖教材讨论学习、实验室实践学习、知识链接全部指定板块，严格贴合课本图文、实验步骤、表格任务； 2.始终紧扣单元 “智能交通” 主线，倒车雷达、道路噪声监测、自动驾驶三大交通场景贯穿全程，项目连贯性强； 3.双编程模式（图形化 + Python 代码对照）适配八年级分层学情，基础弱看图形、学有余力练代码； 4.实验分工明确，人人有操作任务，动手实践充分，迁移思考题有效锻炼举一反三的计算思维。 不足 1.少数小组接线容易插反 GND、电源引脚，出现开发板无响应问题； 2.部分学生只能照搬示例代码，自主修改光敏程序时指令替换思路模糊。 改进 1.课前张贴开发板引脚对照大图，实验前统一3分钟引脚识别预习； 2.下节课发放指令替换对照表，标注 sound.read () 对应 light.read () 的修改位置，降低迁移难度。 学科网（北京）股份有限公司 $声音传感器的工作原理声音传感器采集到环境声音后，输出数字信号或者模拟信号，模拟信号能够提供连续的数据反馈，显示声音的大小。声音传感器又是如何将声波转换成电信号的呢？外界声波会引起传感器中金属薄膜振动，从而在电路中产生电流。电流经过传感器中的电阻产生电压，通过采集传感器的输出电压即可将声音信号转化为电信号。 在城市主要道路交叉口，我们常常看到噪声监测装置随时显示当前环境的噪声值。这些数据是如何采集和显示的呢？实验准备，智能开发板USB数据线编程软件。实验过程，将数据线的type c接口连接到智能开发板，USB端口连接到计算机，启动编程软件。单击连接菜单，选择相应的串口设备，在软件中连接智能开发板。首次使用的智能开发板需要执行设置按钮下的烧录固件命令，进行固件升级后才能使用。现在我们就可以开始编写程序，在窗口的左侧，我们可以根据需要选择模块中的指令进行图形化编程，也可以选择教学模式，同时查看程序代码。在输入模块中我们可以看到编程软件支持的所有传感器。智能开发板集成了声音传感器、光线传感器以及其他传感器。通过编写程序，我们就可以采集相应的数据了。打印声音指令可以通过声音传感器采集环境声音。并将采集的数据显示在控制台上，通过一直重复的循环等待一秒后可重复执行以上指令。将程序下载至智能开发版中。并运行可以看到控制台显示的数据值变化情况，改变环境声响信息科技。观察并记录数据的变化。通过实验我们发现声音传感器可以采集环境的声音并将其数字化。实验思考，如果要测量环境光线强度，我们应如何修改程序呢？