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（第三课时）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，以超声波传感器在智能交通中的应用为核心，通过对比路边地磁停车与地下超声停车场场景，引导学生建立“需求匹配传感器”认知，梳理从场景分析到选型依据的知识脉络，搭建生活到技术的学习支架。 该资料以智能交通为主线，融合讨论学习、知识链接、实验室实操等环节，通过双模式编程（图形化+Python）和分组实验，培养计算思维与数字化学习能力，规范接线和数据记录强化信息社会责任，助力教师高效教学，提升学生技术应用与创新意识。

超声波传感器主要用于短距离测距，在汽车尾部安装多个超声波传感器，能迅速感知周边障碍物的距离，在倒车时就能及时发出警报，让我们在实验室里模拟倒车雷达的工作过程。实验准备组装在一起的智能开发版和扩展版超声波传感器、USB数据线、杜邦线编程软件。实验过程用杜邦线连接扩展板和超声波传感器。注意连线的规范。一般来说我们使用红线连接电源VCC接口，用黑线连接地线GND接口。Trick echo所连接的扩展版数字接口编号可以自己选择，请记录trick和echo的接口编号，启动编程软件，在扩展模块中添加外接传感器。加载HCS204超声波传感器。接下来我们开始编写程序。首先初始化超声波传感器，设定触发和回响的端口编号。然后定义变量X用来存放超声波传感器测量的距离值，并将测量单位设置为厘米，最后用循环语句实现连续测量超声波传感器到物体的距离，并在显示屏上显示出来。用USB数据线连接智能开发板和计算机。打开扩展版电源开关。在编程软件中选择所要连接的设备。将程序下载至智能开发版中并运行。当物体靠近超声波传感器时，观察显示屏上的数值。请你利用实验器材测量物体的距离或高度，完善表格。如何适时发出避障的提示呢？我们可以通过编程实现，当距离小于30厘米时，智能开发板集成的蜂鸣器即可发出警示音。 智能开发板集成的传感器是有限的，为了拓展智能开发板的功能，我们还可以将智能开发板和扩展板相连，利用扩展版的各种接口外接各类传感器，完成更加丰富的实验。首先我们利用螺丝将螺丝柱固定到扩展板上。将智能开发板的各螺丝孔与之对齐，并使用螺丝将智能开发板和扩展板安装在一起。安装完成后，我们可以套上硅胶保护套，对设备进行保护。 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（第三课时） 教学目标 1.信息意识 依托生活・科技・社会路边地磁停车、地下超声停车、智能交通摄像头场景，建立需求匹配选型认知：不同交通场景匹配适配传感器；认清超声波传感器是倒车雷达、智能避障的核心采集硬件，理解按需选传感是物联网稳定采集数据的前提。 2.计算思维 拆解超声波发射—反射—接收—计时算距离测距逻辑；梳理倒车雷达实验完整流程：硬件接线→软件加载扩展模块→图形/代码编程→测距实测→阈值报警拓展；形成“场景需求→选传感→拆解原理→编程实现→实测校验”的结构化解决思维。 3.数字化学习与创新 分组完成超声波模拟倒车雷达全流程实操，熟练掌握扩展板接线、扩展模块添加、双模式编程（图形化+Python）；自主思考增加蜂鸣器阈值报警功能，举一反三拓展超声波水位、测距等创新应用。 4.信息社会责任 体会智能传感助力智慧交通缓堵、安全行车的民生价值；规范插接开发板、传感器线路，严谨记录实测数据；明白智能摄像头本地数据处理可保护交通出行隐私，树立数据安全、规范实操的责任意识。 教学重点 不同智能交通场景传感器选型依据；超声波传感器测距原理；模拟倒车雷达完整实验操作步骤。 教学难点 Trig发射、Echo接收接口程序引脚匹配；理解时间换算距离的计算逻辑；拓展编写距离阈值报警程序。 教学方法 案例对比法、讨论学习法、实验室实操探究、分层编程教学、原理类比法 教学准备 1.硬件：每组智能开发板、扩展板、HC-SR04 超声波传感器、杜邦线、Type-C数据线、课桌/标尺待测物体 2.软件：图形化编程平台、Python 编程环境 3.素材：地磁/超声停车系统示意图、超声波原理动画、实验接线图、图形代码对照截图 4.学具：接口功能记录表 2-2、测距数据表 2-3、实验结论草稿、思考交流答题纸 教　学　过　程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 一、情境对比导入（5min）【生活・科技・社会】 1.出示图2-15路边地磁停车、图 2-16地下超声停车场两张交通场景图，提问：同样是检测车位空满，为什么一个用地磁、一个用超声波？ 2.引出课题：按需选择传感器，实操模拟倒车雷达超声波测距系统。 观察两张停车系统示意图，对比场景环境差异，猜想两种传感器适配条件，聚焦本课智能交通选型与倒车雷达实验任务。 紧扣单元智能交通主线，落实生活・科技・社会场景，唤醒“需求匹配硬件”的信息意识。 二、新知 1：传感器的场景选型（12min）【讨论学习】 1.对比讲解两类停车传感适配逻辑：露天路面用地磁（抗风雨、埋地安装）；室内车库用超声波（空间封闭、顶部安装测距）； 2.组织讨论学习：抛出问题 “智能交通避障可选哪些传感器？倒车雷达标配哪一种？”； 引导小组梳理红外、超声、图像三类避障传感优劣；明确倒车雷达主流为超声波传感器。 小组研讨交通避障传感器方案，对比红外/超声/图像适用场景，确定倒车雷达超声波选型理由，填写选型对比要点。 落实教材讨论学习板块，构建 “场景环境→需求→传感器匹配” 的分层对比计算思维。 三、新知 2：超声波测距原理（10min）【知识链接】 1.打开知识链接板块，拆解超声波完整工作链路：发射端送出声波→遇障碍物反射→接收端回收→往返时间换算距离； 2.对照倒车雷达实物，说明车尾多组超声传感器同步测距、距离越近警报越急的实用逻辑。 记录声波发射-反射-接收-计时测距四步原理，理解时间与距离换算关系，明白多传感器协同避障逻辑。 落实知识链接，把抽象测距原理具象化，夯实底层数据采集计算思维。 四、新知 3：实验室 —模拟倒车雷达实操实验（33min）【实验室实践学习】 1.播放视频《模拟倒车雷达工的作过程》后讲解实验目标：复刻倒车雷达测距功能，OLED屏实时显示距离； 2.播放视频《组装智能开发板和扩展板》后分步演示标准化操作： ①硬件组装：开发板+扩展板插接，按表2-2规范连接 VCC/Trig/Echo/GND 四根杜邦线，核对接口编号； ②软件配置：编程软件“扩展”库添加 hcsr04超声波模块； ③程序编写：对照图2-19，分别演示图形化积木、等效Python代码，着重强调 Trig/Echo引脚编号必须和接线一致； ④下载运行，先空载看基线数值； ⑤实测采集：测量课桌高度、同学身高、自定义物体，填写表2-3； 3.引导填写实验结论，抛出两道思考交流题：如何加避障警报、超声其他生活应用；巡回排查接线反、引脚写错、模块未加载等故障。 1.观看视频后小组分工：接线员、编程员、数据记录员； 2.观看视频后严格对照表格接线、填写接口功能；3.完成图形 /代码双模式程序编写下载； 4.多次测量三组物体，如实记录测距数据，估算传感器量程范围； 5.小组讨论报警程序修改思路、拓展超声应用场景。 落实教材实验室实践学习，完整数字化硬件 + 编程实操；锻炼故障调试、变量实测、逻辑迁移的数字化创新能力；规范接线、如实记录数据，培养严谨实操的信息社会责任。 五、拓展升华+课堂小结+课后任务（5min）【生活・科技・社会】 1.解读末尾生活・科技・社会板块：智能摄像头本地AI处理减轻云压力、多设备协同治拥堵点明传感正向智能化、微型化升级； 2.全课小结：场景选型→超声测距原理→倒车雷达实验全流程； 3.课后任务：画出家用超声波测距应用（如液位仪、扫地机）简易工作框图，标注发射接收环节。 研读智能交通摄像头智能升级内容，整理课堂笔记，绘制课后应用框图。 升华科技强国、智慧交通大局认知；整合全课传感选型与采集逻辑，延伸数字化绘图实践，巩固四大素养。 板书设计 探索1 传感技术（第3课时）传感器选择+倒车雷达实验 一、智能交通传感器按需选型 1.路边停车：地磁传感器（埋地、耐户外环境） 2.地下车库：超声波传感器（顶部测距、室内适配） 3.倒车雷达：HC-SR04超声波传感器（短距避障） 二、超声波测距原理（知识链接） Trig发射声波→遇障碍反射→Echo接收声波→测往返时间→计算距离 三、倒车雷达实验五步 1.接线：VCC电源、Trig发射、Echo接收、GND接地 2.软件：添加hcsr04扩展模块 3.编程：图形化/Python，引脚编号匹配接线 4.下载运行，OLED显示距离 5.多组实测，记录量程数据 四、拓展：阈值报警、扫地机/液位仪等超声应用 生活·科技·社会：智能传感A化，赋能智慧交通 素养：规范实操设备，严谨采集数据，守护出行安全 教学反思 亮点 1.完整覆盖教材讨论学习、知识链接、实验室实践学习、生活・科技・社会四大指定板块，严格贴合课本停车示意图、实验表格、程序截图素材； 2.全程锚定单元“智能交通”项目主线，停车系统、倒车雷达、交通摄像头三大交通场景贯穿始终，项目连贯性极强； 3.分层编程兼顾学情：基础薄弱学生用图形积木，学有余力学生研读 Python代码，分层达成实操目标； 4.实验分工清晰，人人参与硬件接线、编程、数据记录，动手实践充分；两道思考交流题有效锻炼迁移创新计算思维。 不足 1.部分小组容易混淆Trig和Echo接线引脚，导致测距数值始终异常； 2.学生能看懂基础测距程序，但自主添加蜂鸣器距离报警代码时逻辑拆解困难。 改进 1.课前张贴超大接线对照示意图，实验前用 2 分钟统一识别四根线功能与引脚定义； 2.下节课开篇发放报警程序修改模板，标注“判断距离 < 阈值→触发蜂鸣”的积木/代码位置，降低拓展难度。 学科网（北京）股份有限公司 $