資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
超聲波傳感器 教學設計
課題 超聲波傳感器 單元 第二單元 學科 信息科技 年級 八年級
教材分析 本教材以生活中的萬物互聯為背景，通過設計自動感應風扇項目，引導學生學習電機、繼電器和超聲波傳感器的相關知識。內容設計貼近生活實際，易于激發學生興趣。同時，通過模塊拆解和腳本搭建的方式，逐步引導學生掌握超聲波傳感器的工作原理及其編程應用，注重學生實踐能力的培養，體現了理論與實踐相結合的教學理念，有助于學生提升信息科技素養。
學習目標 信息意識：學生將增強對日常生活中信息技術應用的認識，理解超聲波傳感器在智能家居和自動化控制中的重要性，形成主動探索和利用信息技術解決問題的意識。計算思維：通過分析超聲波傳感器的工作原理和繼電器控制風扇的邏輯，學生將培養抽象思維、邏輯推理和算法設計能力，學會將復雜問題分解為小模塊，并依次解決。數字化學習與創新：學生將掌握利用編程工具（如microbit）進行實踐操作的方法，通過編寫代碼實現超聲波傳感器與風扇電機的聯動控制，提升數字化工具的應用能力和創新能力。信息社會責任：學生將認識到信息技術在節能減排、資源高效利用等方面的潛力，通過設計自動感應風扇項目，體驗并實踐綠色、可持續的信息技術應用，增強對信息社會責任的認識。
重點 通過學習,了解溫濕度傳感器的工作原理及使用。
難點 認識串口打印的可視化顯示；掌握通過程序使傳感器獲取環境溫濕度的方法。
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 通過展示一段視頻或圖片，介紹當前市場上電風扇的使用現狀，特別是手動控制的電風扇在無人使用時仍然運行的問題。提出問題：“如何設計一個能夠自動感應人體靠近并開啟，離開時自動關閉的風扇呢？”引導學生思考并討論可能的解決方案，引出超聲波傳感器的概念。 觀看視頻或圖片，認真聽取教師的問題。分組討論，提出自己的見解和想法。聽取其他組的意見，進行交流和互動。 激發學生的學習興趣和好奇心，引導他們關注生活中的實際問題。通過討論和交流，培養學生的團隊協作能力和表達能力。
講授新課 環節一：電機與繼電器的介紹教師活動：展示電機和繼電器的實物或圖片，介紹它們的基本結構和功能。講解電機如何驅動風扇轉動，以及繼電器如何作為開關控制電路的通斷。演示電機和繼電器的連接方法，并強調安全注意事項。環節二：超聲波傳感器的工作原理教師活動：展示超聲波傳感器的實物或圖片，介紹其工作原理。講解超聲波傳感器如何發射超聲波并接收反射回來的信號，從而計算與前方物體的距離。演示超聲波傳感器與編程板的連接方法，并展示如何讀取距離數據。python復制代碼# 超聲波傳感器讀取距離示例代碼 # 假設使用的是urm10庫，且傳感器連接到控制板的0號接口 from microbit import * import urm10 while True: Dist = urm10.read(0, 1) # 讀取距離數據 display.scroll(str(Dist)) # 在顯示屏上顯示距離數據 sleep(1000) # 每隔1秒讀取一次環節三：利用超聲波傳感器控制風扇教師活動：講解如何利用超聲波傳感器讀取的距離數據來控制風扇的開啟和關閉。演示如何通過編程實現這一功能，包括設置距離閾值、判斷距離與閾值的關系以及控制繼電器的開關。引導學生思考如何優化代碼，提高程序的穩定性和可靠性。python復制代碼# 超聲波傳感器控制風扇示例代碼 # 假設使用的是urm10庫，且傳感器連接到控制板的0號接口 # 繼電器連接到控制板的pin2接口 from microbit import * import urm10 THRESHOLD = 50 # 設置距離閾值（單位：厘米） while True: Dist = urm10.read(0, 1) # 讀取距離數據 if Dist < THRESHOLD: # 判斷距離是否小于閾值 pin2.write_digital(1) # 打開繼電器，啟動風扇 else: pin2.write_digital(0) # 關閉繼電器，停止風扇 sleep(500) # 每隔0.5秒檢測一次距離 觀察實物或圖片，認真聽取教師的講解。記錄電機和繼電器的基本結構和功能。嘗試模仿教師的演示，進行簡單的連接操作。觀察實物或圖片，認真聽取教師的講解。記錄超聲波傳感器的工作原理和連接方法。嘗試編寫簡單的代碼，讀取超聲波傳感器與前方物體的距離。認真聽取教師的講解和演示。嘗試編寫完整的代碼，實現超聲波傳感器控制風扇的功能。進行代碼調試和優化，確保程序能夠正確運行。 幫助學生建立對電機和繼電器的初步認識。引導學生思考編程在控制電機轉動和停止中的應用。幫助學生深入理解超聲波傳感器的工作原理。培養學生的邏輯思維能力和團隊協作能力。認真聽講，觀察教師的編程演示。小組內分工合作，嘗試編寫和調試代碼。遇到問題及時請教教師或同學。
課堂練習 提供一些練習題或實驗任務，如調整距離閾值、優化代碼結構等。巡視課堂，解答學生的疑問，指導他們完成練習。 根據練習題或實驗任務的要求，進行實踐操作和代碼編寫。與同學交流心得和經驗，共同解決問題。向教師請教不懂的問題，獲取幫助和指導。 通過實際操作，鞏固所學知識。培養學生的團隊協作能力和創新能力。
課堂小結 總結本節課的主要知識點和技能點，強調超聲波傳感器在智能家電中的應用價值。回顧學生的表現，表揚他們的進步和成就。布置課后作業或下節課的預習任務。 認真聽取教師的總結和評價。記錄課后作業或預習任務的要求。與同學分享本節課的學習收獲和感受。 幫助學生鞏固所學知識，形成完整的知識體系。激發學生的學習興趣和探索欲，為后續學習打下基礎。
板書 超聲波傳感器一、項目情境二、項目準備
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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