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。教學內容從項目情境出發，逐步深入，先分別介紹電機、繼電器和超聲波傳感器，再拆解項目實施過程，包括超聲波模塊和繼電器模塊的使用，最后搭建完整腳本。整個教學過程注重實踐操作，旨在提高學生的動手能力和解決問題的能力。
學習目標 信息意識：學生將能夠識別并理解超聲波傳感器在家用電器自動化控制中的應用價值，意識到信息技術在日常生活和節能減排中的重要作用，從而培養起對信息技術的敏感度和關注度。計算思維：學生將通過模塊化學習和腳本搭建，掌握利用編程邏輯處理超聲波傳感器數據、控制繼電器開關風扇的方法，鍛煉抽象思維、邏輯推理和問題解決能力，形成計算思維的基本框架。數字化學習與創新：學生將利用數字化工具和資源（如編程軟件、超聲波傳感器等）進行實踐操作，通過項目式學習探索自動化控制技術的實現方式，培養數字化環境下的學習能力和創新意識，為未來的技術創新打下基礎。信息社會責任：學生將了解信息技術在節能減排、資源優化等方面的應用，認識到信息技術在促進社會可持續發展中的責任，從而樹立起利用信息技術為社會服務的意識，積極踐行信息社會責任。
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PPT展示生活中常見的電風扇，提問學生：“大家有沒有想過，如果電風扇能夠在我們靠近時自動開啟，離開時自動關閉，那該多方便呢？”引入物聯網技術在家電自動化中的應用，激發學生興趣。簡短介紹超聲波傳感器的基本概念，并指出其在家電自動化中的潛在用途。 認真觀看PPT，思考教師提出的問題。小組討論，分享自己對家電自動化的想法和期待。 通過生活實例，讓學生直觀感受到物聯網技術的便利。激發學生對超聲波傳感器和家電自動化的好奇心和探索欲。
講授新課 環節一：電機與繼電器的介紹教師活動：使用PPT和實物展示電機和繼電器的外觀、工作原理和應用場景。講解電機驅動風扇轉動的基本原理，以及繼電器作為電氣開關的作用。提問：“大家想想，如何通過編程來控制電機的轉動和停止呢？”環節二：超聲波傳感器的工作原理教師活動：使用PPT和動畫演示超聲波傳感器的工作原理，包括發射超聲波、接收反射波和計算距離的過程。講解超聲波傳感器在測距、避障等方面的應用。展示超聲波傳感器與微控制器（如micro:bit）的連接方式。環節三：編程實現超聲波傳感器控制風扇教師活動：展示編程代碼，解釋如何使用超聲波傳感器獲取距離信息，并根據距離信息控制繼電器的開關，從而控制風扇的轉動和停止。強調編程中的關鍵步驟和注意事項，如設置正確的接口、初始化變量、編寫條件判斷語句等。演示如何將代碼上傳到微控制器（如micro:bit）進行測試。代碼示例：python復制代碼# 導入必要的庫 from microbit import * import urm10 # 假設urm10是一個用于讀取超聲波傳感器數據的庫 # 初始化變量 fan_pin = pin2 # 控制風扇的繼電器連接到pin2 distance_threshold = 50 # 設置距離閾值（單位：厘米） while True: # 讀取超聲波傳感器距離 distance = urm10.read(0, 1) # 假設urm10.read(0, 1)返回超聲波傳感器與前方物體的距離 # 根據距離控制風扇 if distance < distance_threshold: fan_pin.write_digital(1) # 打開風扇 else: fan_pin.write_digital(0) # 關閉風扇 # 為了避免頻繁讀取和判斷，可以添加一個短暫的延時 sleep(1000) # 延時1秒 認真聽講，觀察PPT和實物展示。思考并嘗試回答教師的問題。認真觀看PPT和動畫演示。小組討論超聲波傳感器的工作原理和應用場景。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。 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。通過實際操作，讓學生掌握利用超聲波傳感器控制風扇的方法。培養學生的編程能力和解決問題的能力。
課堂練習 發布課堂練習任務，要求學生小組合作，利用所學知識設計一個能夠自動感應人靠近并開啟風扇的裝置。提供必要的材料和工具，如micro:bit、超聲波傳感器、繼電器、風扇等。巡視指導，及時解答學生遇到的問題。 小組合作，設計并搭建裝置。編寫和調試代碼，實現自動感應和控制風扇的功能。展示作品，分享設計思路和遇到的問題及解決方法。 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 總結本節課的知識點，包括電機、繼電器、超聲波傳感器的工作原理及應用，以及編程實現超聲波傳感器控制風扇的方法。強調物聯網技術在家電自動化中的重要作用。鼓勵學生在日常生活中多觀察、多思考，發現更多物聯網技術的應用場景。 認真聽講，回顧本節課的知識點。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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