資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
《3.1傳感器與檢測技術》教學設計
教學內容分析
本節課是2022年電子工業出版社出版的八年級上冊第三單元第1課。本節課分為三個活動：“認識生活中的傳感器”“體驗傳感器的數據采集”“傳感器檢測功能的應用”三部分內容組成。學生通過小組合作探究學習逐步掌握本節課的知識點，具備一定的小組合作能力、探究能力、創新能力等，提升信息社會責任，綜合提升信息素養。
教學目標及核心素養指向
1、認識生活中的傳感器（信息意識、計算思維） 2、了解并體驗傳感器的數據采集（信息意識、計算思維、數字化學習與創新） 3、根據課本指引的過程，實現傳感器檢測功能的應用（信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任）
教學重難點
教學重點： 認識生活中的傳感器 認識生活中的傳感器的類別 了解并體驗傳感器的數據采集 設計原因：了解生活中的傳感器和類別是本節課的主要內容，知識點的滲透需要作為重點內容。 教學難點： 根據課本指引的過程，實現傳感器檢測功能的應用 設計原因：能實現傳感器檢測功能的應用在操作上對學生來說比較困難，所以此部分對學生來說難度較高，應作為難點內容。
教學過程
1、情境導入（3分鐘）
教師活動 學生活動
情境引入：馬寧生日的時候，爸爸送給他一個智能手環作為生日禮物。手環說明書上寫著:“智能手環可以實時檢測運動量、心率、睡眠質量。還可以使用手機實時查看運動量，檢測走路和跑步的效果”馬寧有些好奇，智能手環是如何檢測并得到佩戴者的運動狀態與心率數據的呢 要解決這個問題，需要先學習物聯網感知層的關鍵技術-傳感器與檢測技術。 學生聽教師引導生活中的案例,學生討論，回答提問
設計意圖： 激發學生對傳感器與檢測技術的學習興趣并快速進入學習狀態。
2、新知講授（35分鐘）
教師活動 學生活動
活動1：認識生活中的傳感器 知識講解 傳感器是一種檢測裝置，能檢測外界信息，并將信息轉化為數字信號或模擬信號輸出。智能手環內置了能實現多種功能的若干種傳感器，可以采集佩戴者的運動與健康數據。 在智能手環的傳感器中，加速度傳感器可以判斷佩戴者是否在移動，從而達到計步的目的;溫度傳感器可以通過與佩戴者皮膚的直接接觸，測量皮膚的表層溫度;光學心率傳感器可以實時檢測佩戴者的心率;光線傳感器可以感知周圍光線情況，并通知處理芯片自動調節顯示器背光亮度。智能手環中的部分傳感器及功能如圖3.1.1所示。 在物聯網的感知層中，傳感器檢測技術是核心技術之一。人體通過感覺器官從外界獲取信息。而單靠人體自身的感覺器官研究自然現象及其規律，是遠遠不夠的。傳感器可以應用于人體無法忍受的溫度、高壓、輻射等惡劣環境，還可以檢測出人體不能感知的微弱磁、離子射線等信息。傳感器的出現和發展，讓物體也有了“觸覺、味覺和嗅覺”讓物體慢慢“活”了起來。可以說，傳感器是人類感覺器官的延伸，因此，傳感器又稱為“電五官”。 傳感器與人類五大感覺器官及其功能的類比如圖3.1.2 所示。 傳感器的使用隨處可見。自動門利用紅外傳感器感知人體的紅外波，煙霧報警器利用氣敏傳感器測量煙霧濃度;電子秤利用力敏傳感器測量物體的重量。 目前傳感器已經廣泛應用到工業生產、海洋探測、環境保護、醫學診斷等各個領域，幾乎每一個現代化項目都離不開傳感器。 尤其在物聯網應用中，將傳感器連接到設備，并通過網絡讓設備互連，使人們可以更加全面地了解設備獲取的信息，或讓設備自動執行某些功能。 活動2：體驗傳感器的數據采集 知識講解 在物聯網應用中，傳感器的作用就是采集各種各樣的數據。而不同的傳感器采集到的數據也不同。按照采集到的數據的類型，可以把傳感器分為數字型傳感器和模擬型傳感器。 數字型傳感器只采集0和1兩種狀態組成的數據，如按鍵傳感器; 模擬型傳感器能采集發生連續變化的數據，如能根據環境中光線的不同，采集光線數據的光線傳感器。 我們使用的智能開發板就集成了一些常見的傳感器，如圖3.1.3所示。 用傳感器采集數據的一般過程 1.打開編程軟件，用數據線連接計算機與智能開發板。 2.單擊編程軟件的輸入模塊，在這個模塊中可以看到智能開發板包含的所有傳感器的主要功能，如圖 3.1.4所示。 3.編寫用聲音傳感器采集聲音數據并打印(即顯示)所采集的聲音數據的循環結構程序。將程序上傳到智能開發板開將聲但傳感器采集的數據輸出到計算機的控制臺上,改變環境(如對著聲音傳感器說話)，觀察數據的變化。 活動3：傳感器檢測功能的應用 知識講解 光線傳感器能夠檢測環境中的光線值，它最常見的應用就是自動調節屏幕亮度。手機、筆記本電腦、智能手環都有這樣的功能，當光線傳感器檢測到環境中的光線較亮時,為了讓人們更清楚地看到屏幕上顯示的內容就會自動調高屏幕的亮度。 智能開發板上也有光線傳感器，我們可以用光線傳感器來代替傳統的開關，制作一個光線感應燈。當檢測到環境光線不足時，智能開發板自動把 RGB 燈打開，如圖 3.1.7 所示。 光線感應燈程序設計 當智能開發板上的光線傳感器檢測到環境比較昏暗時(本例中以光線值 1000作為判斷標準，當光線值小于1000時，可視為環境昏暗:否則視為環境明亮，具體判斷標準可根據實際情況調整),就打開開發板上的RGB燈; 當檢測到光線比較明亮時，就關閉RGB燈。根據以上功能設計的光線感應燈程序流程圖和程序如圖 3.1.8所示。 請同學們根據當前的光線環境調整光線明暗判斷值，將編寫的光線感應燈程序刷入智能開發板中,并對光線感應燈的效果進行測試(如用手擋住光線傳感器，制造昏暗環境)，觀察智能開發板的RGB 燈會不會隨著光線環境的變化自動實現開和關。 傳感器網絡 傳感器網絡是由許多在物理空間上分布的自動裝置組成的一種物聯網絡，這些裝置可以使用傳感器協同監測環境狀況，如溫度、聲音、振動、壓力、運動或污染等。 用沉降傳感器、風速風向傳感器、索力傳感器等，可以有效地構建一個三維立體的防護監測網絡，用于監測橋梁、高架橋、高速公路等道路環境，如圖 3.1.9所示。對于許多老舊的橋梁，橋墩長期受到水流沖刷，可以把相關的傳感器放置在橋墩底部，用以監測橋墩結構及其被水侵蝕的程度等信息;也可以把相關的傳感器放置在橋梁兩側或底部，實時搜集橋梁的溫度、濕度、振動幅度等信息。根據監測結果，橋梁工程師可以及時維護、維修橋梁，避免事故，減少損失。 學生通過教師的講解，以小組合作的方式，開展探討交流，完成任務 活動1：認識生活中的傳感器 實踐探究 傳感器的應用在現實生活中隨處可見。請查閱相關資料，列舉各種傳感器的作用，以及它們在生活中的應用場景，并完成表。 活動2：體驗傳感器的數據采集 請同學們分析智能開發板上傳感器的類型，完成表3.1.2。 活動3：傳感器檢測功能的應用 項目活動 活動內容 1.馬寧在看智能手環的說明書時，發現手環內嵌了許多傳感器，請同學們查詢資料，了解智能手環上有哪些傳感器，這些傳感器的作用是什么 并判斷智能手環上的傳感器是數字型傳感器還是模擬型傳感器，完成表 3.1.3。 2.以小組為單位交流討論，如果讓你設計一款智能手環，你會使用什么傳感器
設計意圖: 培養學生獨立思考的能力，提高核心素養。
3、課堂小結（7分鐘）
教師活動 學生活動
總結本課內容： 活動1：認識生活中的傳感器 活動2：體驗傳感器的數據采集 活動3：傳感器檢測功能的應用 學生一同回答并梳理知識
設計意圖： 幫助學生梳理本節課知識，加深學生對知識的理解。
中小學教育資源及組卷應用平臺
21世紀教育網(www.21cnjy.com)
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
21世紀教育網(www.21cnjy.com)(共27張PPT)
情境導入：
本單元項目式 主題：分析智能手環的關鍵技術
馬寧生日的時候，爸爸送給他一個智能手環作為生日禮物。手環說明書上寫著:“智能手環可以實時檢測運動量、心率、睡眠質量。還可以使用手機實時查看運動量，檢測走路和跑步的效果”馬寧有些好奇，智能手環是如何檢測并得到佩戴者的運動狀態與心率數據的呢
要解決這個問題，需要先學習物聯網感知層的關鍵技術-傳感器與檢測技術。
《3.1傳感器與檢測技術》
2023年電子工業出版社 八年級上冊
-第3單元 物聯網的關鍵技術 -
珠珠老師
信息科技 課件
2022新版課標內容
1
活動1：認識生活中的傳感器
2
活動2：體驗傳感器的數據采集
3
活動3：傳感器檢測功能的應用
《目錄》
信息科技
01
認識生活中的傳感器
活動1
01.知識點講解
傳感器是一種檢測裝置，能檢測外界信息，并將信息轉化為數字信號或模擬信號輸出。智能手環內置了能實現多種功能的若干種傳感器，可以采集佩戴者的運動與健康數據。
在智能手環的傳感器中，加速度傳感器可以判斷佩戴者是否在移動，從而達到計步的目的;溫度傳感器可以通過與佩戴者皮膚的直接接觸，測量皮膚的表層溫度;光學心率傳感器可以實時檢測佩戴者的心率;光線傳感器可以感知周圍光線情況，并通知處理芯片自動調節顯示器背光亮度。智能手環中的部分傳感器及功能如圖3.1.1所示。
活動1：認識生活中的傳感器
01
01.知識點講解
活動1：認識生活中的傳感器
01
傳感器的應用在現實生活中隨處可見。請查閱相關資料，列舉各種傳感器的作用，以及它們在生活中的應用場景，并完成表。
實踐探究
傳感器名稱 功能 應用場景
01.知識點講解
活動1：認識生活中的傳感器
01
知識點
在物聯網的感知層中，傳感器檢測技術是核心技術之一。
人體通過感覺器官從外界獲取信息。而單靠人體自身的感覺器官研究自然現象及其規律，是遠遠不夠的。傳感器可以應用于人體無法忍受的溫度、高壓、輻射等惡劣環境，還可以檢測出人體不能感知的微弱磁、離子射線等信息。傳感器的出現和發展，讓物體也有了“觸覺、味覺和嗅覺”讓物體慢慢“活”了起來。可以說，傳感器是人類感覺器官的延伸，因此，傳感器又稱為“電五官”。
01.知識點講解
活動1：認識生活中的傳感器
01
傳感器與人類五大感覺器官及其功能的類比如圖3.1.2 所示。
01.知識點講解
活動1：認識生活中的傳感器
01
傳感器的使用隨處可見。自動門利用紅外傳感器感知人體的紅外波，煙霧報警器利用氣敏傳感器測量煙霧濃度;電子秤利用力敏傳感器測量物體的重量。
目前傳感器已經廣泛應用到工業生產、海洋探測、環境保護、醫學診斷等各個領域，幾乎每一個現代化項目都離不開傳感器。
尤其在物聯網應用中，將傳感器連接到設備，并通過網絡讓設備互連，使人們可以更加全面地了解設備獲取的信息，或讓設備自動執行某些功能。
02
體驗傳感器的數據采集
活動2
01.知識點講解
在物聯網應用中，傳感器的作用就是采集各種各樣的數據。而不同的傳感器采集到的數據也不同。按照采集到的數據的類型，可以把傳感器分為數字型傳感器和模擬型傳感器。
數字型傳感器只采集0和1兩種狀態組成的數據，如按鍵傳感器;
模擬型傳感器能采集發生連續變化的數據，如能根據環境中光線的不同，采集光線數據的光線傳感器。
活動2：體驗傳感器的數據采集
02
01.知識點講解
活動2：體驗傳感器的數據采集
02
我們使用的智能開發板就集成了一些常見的傳感器，如圖3.1.3所示。
01.知識點講解
活動2：體驗傳感器的數據采集
01
請同學們分析智能開發板上傳感器的類型，完成表3.1.2。
實踐探究
傳感器名稱 功能 應用場景
傳感器 數字型 模擬型
聲音傳感器
光線傳感器
按鍵傳感器
01.知識點講解
活動2：體驗傳感器的數據采集
02
知識點
用傳感器采集數據的一般過程
1.打開編程軟件，用數據線連接計算機與智能開發板。
2.單擊編程軟件的輸入模塊，在這個模塊中可以看到智能開發板包含的所有傳感器的主要功能，如圖 3.1.4所示。
01.知識點講解
活動2：體驗傳感器的數據采集
02
3.編寫用聲音傳感器采集聲音數據并打印(即顯示)所采集的聲音數據的循環結構程序。將程序上傳到智能開發板開將聲但傳感器采集的數據輸出到計算機的控制臺上,改變環境(如對著聲音傳感器說話)，觀察數據的變化。
03
傳感器檢測功能的應用
活動3
01.知識點講解
活動3：傳感器檢測功能的應用
03
光線傳感器能夠檢測環境中的光線值，它最常見的應用就是自動調節屏幕亮度。手機、筆記本電腦、智能手環都有這樣的功能，當光線傳感器檢測到環境中的光線較亮時,為了讓人們更清楚地看到屏幕上顯示的內容就會自動調高屏幕的亮度。
01.知識點講解
活動3：傳感器檢測功能的應用
03
智能開發板上也有光線傳感器，我們可以用光線傳感器來代替傳統的開關，制作一個光線感應燈。當檢測到環境光線不足時，智能開發板自動把 RGB 燈打開，如圖 3.1.7 所示。
01.知識點講解
活動3：傳感器檢測功能的應用
03
光線感應燈程序設計
當智能開發板上的光線傳感器檢測到環境比較昏暗時(本例中以光線值 1000作為判斷標準，當光線值小于1000時，可視為環境昏暗:否則視為環境明亮，具體判斷標準可根據實際情況調整),就打開開發板上的RGB燈;
當檢測到光線比較明亮時，就關閉RGB燈。根據以上功能設計的光線感應燈程序流程圖和程序如圖 3.1.8所示。
01.知識點講解
活動3：傳感器檢測功能的應用
03
請同學們根據當前的光線環境調整光線明暗判斷值，將編寫的光線感應燈程序刷入智能開發板中,并對光線感應燈的效果進行測試(如用手擋住光線傳感器，制造昏暗環境)，觀察智能開發板的RGB 燈會不會隨著光線環境的變化自動實現開和關。
01.知識點講解
活動3：傳感器檢測功能的應用
03
傳感器網絡
傳感器網絡是由許多在物理空間上分布的自動裝置組成的一種物聯網絡，這些裝置可以使用傳感器協同監測環境狀況，如溫度、聲音、振動、壓力、運動或污染等。
01.知識點講解
活動3：傳感器檢測功能的應用
03
用沉降傳感器、風速風向傳感器、索力傳感器等，可以有效地構建一個三維立體的防護監測網絡，用于監測橋梁、高架橋、高速公路等道路環境，如圖 3.1.9所示。對于許多老舊的橋梁，橋墩長期受到水流沖刷，可以把相關的傳感器放置在橋墩底部，用以監測橋墩結構及其被水侵蝕的程度等信息;也可以把相關的傳感器放置在橋梁兩側或底部，實時搜集橋梁的溫度、濕度、振動幅度等信息。根據監測結果，橋梁工程師可以及時維護、維修橋梁，避免事故，減少損失。
01.知識點講解
項目實施
本單元項目式 主題：分析智能手環的關鍵技術
馬寧在看智能手環的說明書時，發現手環內嵌了許多傳感器，請同學們查詢資料，了解智能手環上有哪些傳感器，這些傳感器的作用是什么 并判斷智能手環上的傳感器是數字型傳感器還是模擬型傳感器，完成表 3.1.3。
活動內容
01.知識點講解
項目實施
本單元項目式 主題：分析智能手環的關鍵技術
2.以小組為單位交流討論，如果讓你設計一款智能手環，你會使用什么傳感器
活動內容
傳感器名稱 作用 類型
《總結》
信息科技
1
活動1：認識生活中的傳感器
2
活動2：體驗傳感器的數據采集
3
活動3：傳感器檢測功能的應用
《感謝觀看》
- Thank for Viewing -
珠珠老師
2023年電子工業出版社 八年級上冊(共1張PPT)
學習單
1
活動1：認識生活中的傳感器
班級：8年__班
組別：______
2
活動2：體驗傳感器的數據采集
3
活動3：傳感器檢測功能的應用
實踐探究
思考與討論
思考與討論中小學教育資源及組卷應用平臺
《3.1傳感器與檢測技術》作業設計
作業分析
作業類型 R基礎型作業 R探究型作業 實踐型作業 跨學科綜合作業
作業類別 R課時作業 單元作業 學期作業
應用場景 課前預習 R課中練習 課后作業
作業對象 R全體學生作業 學生根據情況可選作業
設計思路 通過比較、綜合、拓展，鞏固本節課知識點，舉一反三，讓學生自主探究，掌握新知，溝通交流，提升協作能力。
作業內容
【難度等級：★★】 1.手機里也有各種各樣的傳感器，請同學們查閱資料并進行歸納，說說手機里有哪些常用的傳感器，這些傳感器的作用分別是什么。 【難度等級：★★】 2.根據傳感器采集數據的不同，傳感器可以分為:________________和_____________ 【難度等級：★★★★★】 3.為了抗擊疫情，各公共場所都配備了監測體溫的裝置。請用溫度傳感器與智能開發板制作一款可以快速檢驗體溫的人體測溫儀，使用的硬件與主要指令如圖 3.1.10 所示.
中小學教育資源及組卷應用平臺
21世紀教育網(www.21cnjy.com)
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
21世紀教育網(www.21cnjy.com)

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