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，通過模塊拆解和腳本搭建，讓學生掌握超聲波傳感器控制風扇的方法。整個教學過程注重實踐操作，旨在培養學生的創新思維和解決問題的能力，同時提高學生的信息技術素養。
學習目標 信息意識：學生能夠認識到信息技術在日常生活中的廣泛應用，如通過超聲波傳感器實現智能家居的自動化控制。培養學生觀察生活中信息科技應用的敏銳度，理解技術如何改善生活質量并減少資源浪費。計算思維：學生通過編程和模塊拆解，學會將復雜問題分解為更小的、可管理的部分，如將風扇自動控制系統分解為超聲波測距和繼電器控制兩個模塊。培養邏輯推理和問題解決能力，能夠根據超聲波傳感器獲取的數據，設計并實現自動開關風扇的邏輯。數字化學習與創新：學生掌握使用編程語言和工具（如microbit）進行數字化創作的能力，通過實踐學習超聲波傳感器和繼電器的使用方法。鼓勵創新思維，嘗試在原有基礎上改進或創新設計，如優化風扇控制邏輯，提高系統響應速度或增加其他功能。信息社會責任：學生理解信息技術應用對環境和社會的影響，如通過自動感應風扇減少電能消耗，體現對可持續發展的貢獻。培養在信息技術使用過程中遵守法律和道德規范的意識，確保技術應用合法、安全、有益于社會。
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 展示情境：播放一段視頻或展示一些圖片，展示市場上常見的電風扇及其使用場景，特別是手動控制的電風扇在無人使用時仍持續運轉的情景。提出問題：引導學生思考如何設計一個能夠自動感應人靠近并開啟，人離開則自動關閉的電風扇裝置，以減少電能浪費。引入課題：明確本節課的主題——利用超聲波傳感器控制風扇，并簡要介紹超聲波傳感器在智能家居中的應用。 觀看視頻或圖片，思考教師提出的問題。嘗試提出自己的初步想法或解決方案。 通過情境展示和問題提出，激發學生的學習興趣和好奇心。引導學生關注實際問題，培養解決問題的能力。
講授新課 環節一：電機與繼電器介紹教師活動：展示實物：展示電機和繼電器的實物，并簡要介紹它們的基本結構和功能。講解原理：通過PPT或板書，詳細講解電機的工作原理（如直流電機、交流電機等）和繼電器的控制原理。演示操作：演示如何連接電機和繼電器，以及如何通過控制繼電器來開啟或關閉電機。環節二：超聲波傳感器工作原理及使用教師活動：展示傳感器：展示超聲波傳感器的實物，并介紹其基本結構和功能。講解原理：通過PPT或板書，詳細講解超聲波傳感器的工作原理（如發射超聲波、接收反射波、計算距離等）。演示編程：在編程環境中演示如何連接超聲波傳感器，并編寫代碼來讀取傳感器與前方物體之間的距離。python復制代碼# 示例代碼：讀取超聲波傳感器距離 from microbit import * import urm10 # 假設urm10是超聲波傳感器的庫 while True: Dist = urm10.read(0, 1) # 讀取傳感器距離 display.scroll(str(Dist)) # 在顯示屏上顯示距離 sleep(1000) # 延時1秒環節三：利用超聲波傳感器控制風扇教師活動：講解思路：介紹如何利用超聲波傳感器讀取的距離來控制風扇的開啟和關閉。演示腳本搭建：在編程環境中演示如何搭建完整的腳本，包括超聲波傳感器讀取距離、判斷距離是否小于設定閾值、控制繼電器開關風扇等步驟。python復制代碼# 示例代碼：利用超聲波傳感器控制風扇 from microbit import * import urm10 import pin THRESHOLD = 50 # 設定距離閾值（單位：厘米） fan_pin = pin.Pin(2) # 假設使用Pin2控制繼電器 while True: Dist = urm10.read(0, 1) # 讀取傳感器距離 if Dist < THRESHOLD: fan_pin.write_digital(1) # 打開風扇 else: fan_pin.write_digital(0) # 關閉風扇 sleep(1000) # 延時1秒 觀察實物，聽教師講解。嘗試在筆記本上記錄電機和繼電器的基本知識和工作原理。跟隨教師演示，嘗試自己連接電機和繼電器。觀察實物，聽教師講解。嘗試在筆記本上記錄超聲波傳感器的工作原理和代碼示例。跟隨教師演示，嘗試自己編寫代碼來讀取傳感器距離。聽取教師講解，理解控制風扇的思路和步驟。跟隨教師演示，嘗試自己搭建完整的腳本。在搭建過程中，遇到問題及時提問或尋求幫助。 使學生了解電機和繼電器的基本知識和工作原理。通過實物演示，增強學生的實踐操作能力。使學生了解超聲波傳感器的工作原理和使用方法。通過編程實踐，增強學生的編程能力和對傳感器的應用能力。使學生掌握利用超聲波傳感器控制風扇的方法。通過實踐操作，增強學生的動手能力和問題解決能力。
課堂練習 布置任務：要求學生根據所學知識，自己設計一個能夠自動感應人靠近并開啟，人離開則自動關閉的電風扇裝置。提供資源：提供必要的硬件資源（如電機、繼電器、超聲波傳感器等）和編程環境。巡回指導：在學生練習過程中，巡回指導，解答疑問，提供幫助。 根據任務要求，自己設計并搭建裝置。在搭建過程中，遇到問題及時提問或尋求幫助。完成裝置后，進行測試和調試，確保裝置能夠正常工作。 通過實踐練習，鞏固所學知識。培養學生的創新思維和實踐能力。
課堂小結 總結知識點：回顧本節課所學的主要知識點，包括電機與繼電器的介紹、超聲波傳感器的工作原理及使用、利用超聲波傳感器控制風扇的方法等。評價作品：對學生的作品進行評價和展示，肯定學生的努力和成果，指出存在的問題和改進的方向。布置作業：要求學生進一步完善自己的作品，并思考如何將超聲波傳感器應用到其他智能家居設備中。 聽取教師總結，回顧所學知識。展示自己的作品，并聽取教師和同學的評價和建議。思考并規劃下一步的改進和完善工作。 通過總結回顧，鞏固所學知識。通過作品展示和評價，增強學生的自信心和成就感。通過布置作業，引導學生進一步拓展和應用所學知識。
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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