資源簡介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺
超聲波傳感器 教學(xué)設(shè)計(jì)
課題 超聲波傳感器 單元 第二單元 學(xué)科 信息科技 年級 八年級
教材分析 本教材分析指出，《超聲波傳感器》一課通過項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生探索電機(jī)、繼電器與超聲波傳感器的應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容結(jié)合實(shí)際生活情境，旨在解決電風(fēng)扇資源浪費(fèi)問題，提升學(xué)生信息技術(shù)實(shí)踐能力。通過拆解模塊、編程控制，學(xué)生不僅掌握超聲波傳感器的工作原理，還能學(xué)會利用傳感器數(shù)據(jù)控制風(fēng)扇，實(shí)現(xiàn)知識的綜合應(yīng)用與創(chuàng)新。
學(xué)習(xí)目標(biāo) 信息意識：學(xué)生能夠認(rèn)識到信息技術(shù)在日常生活中的廣泛應(yīng)用，如通過超聲波傳感器實(shí)現(xiàn)智能家居的自動化控制。培養(yǎng)學(xué)生觀察生活中信息科技應(yīng)用的敏銳度，理解信息科技如何改善生活質(zhì)量并減少資源浪費(fèi)。計(jì)算思維：學(xué)生將通過項(xiàng)目實(shí)踐，學(xué)習(xí)如何將復(fù)雜問題分解為更小的、可管理的模塊，如超聲波探測和繼電器控制。通過編程解決實(shí)際問題，學(xué)生能夠理解并運(yùn)用邏輯判斷、循環(huán)等計(jì)算思維的核心概念。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：學(xué)生將掌握使用編程工具和硬件設(shè)備進(jìn)行數(shù)字創(chuàng)作的能力，如通過編程控制超聲波傳感器和繼電器。鼓勵學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新和實(shí)驗(yàn)，通過修改腳本和硬件連接，探索不同的解決方案，以優(yōu)化風(fēng)扇的自動感應(yīng)控制。信息社會責(zé)任：學(xué)生將認(rèn)識到信息科技的使用對社會和環(huán)境的影響，如通過自動感應(yīng)風(fēng)扇減少電能消耗，體現(xiàn)環(huán)保意識。培養(yǎng)學(xué)生負(fù)責(zé)任地使用信息技術(shù)的態(tài)度，確保技術(shù)的應(yīng)用符合倫理和法律要求，同時關(guān)注其對社會的積極影響。
重點(diǎn) 通過學(xué)習(xí),了解溫濕度傳感器的工作原理及使用。
難點(diǎn) 認(rèn)識串口打印的可視化顯示；掌握通過程序使傳感器獲取環(huán)境溫濕度的方法。
教學(xué)過程
教學(xué)環(huán)節(jié) 教師活動 學(xué)生活動 設(shè)計(jì)意圖
導(dǎo)入新課 通過PPT展示生活中常見的電風(fēng)扇，提問學(xué)生：“大家有沒有想過，如果電風(fēng)扇能夠在我們靠近時自動開啟，離開時自動關(guān)閉，那該多方便呢？”引入“智能家居”和“物聯(lián)網(wǎng)”的概念，簡述這些技術(shù)如何改變我們的生活。指出本節(jié)課將利用超聲波傳感器、電機(jī)和繼電器等元件，設(shè)計(jì)一個能夠自動感應(yīng)并控制風(fēng)扇的裝置。 認(rèn)真觀看PPT，思考教師提出的問題。嘗試提出自己對智能家居和物聯(lián)網(wǎng)的理解或應(yīng)用實(shí)例。對即將學(xué)習(xí)的內(nèi)容表示出興趣和期待。 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和好奇心。引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到學(xué)習(xí)這些內(nèi)容的重要性和實(shí)用性。
講授新課 環(huán)節(jié)一：1. 項(xiàng)目情境近年來，隨著科技水平和人們生活質(zhì)量的不斷提高，家用電器在款式、功能等方面不斷得到優(yōu)化。然而，市場上的電風(fēng)扇很多都是手動控制的，如果人離開或者溫度降低，風(fēng)扇仍然會運(yùn)作，這無疑是一種資源的浪費(fèi)。為了減少電能的消耗，我們可以設(shè)計(jì)一個自動感應(yīng)裝置，當(dāng)有人靠近時自動開啟風(fēng)扇，若人離開則自動關(guān)閉風(fēng)扇。2. 項(xiàng)目準(zhǔn)備本項(xiàng)目將要用到電機(jī)、繼電器和超聲波傳感器。我們需要先了解這些零件的基本知識和功能：電機(jī)：用于驅(qū)動風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動。繼電器：作為電子開關(guān)，用于控制電機(jī)的啟動和停止。超聲波傳感器：用于探測前方物體的距離。3. 項(xiàng)目實(shí)施本項(xiàng)目我們將分為兩個模塊進(jìn)行學(xué)習(xí)：獲取超聲波傳感器和物體的距離，以及利用繼電器控制風(fēng)扇。最后進(jìn)行完整腳本的搭建。（1）模塊拆解超聲波模塊：在編程界面選擇好超聲波傳感器與控制板的連接接口，就能探測出超聲波傳感器和前方物體之間的距離。示例程序如下：python復(fù)制代碼# -*- coding: utf-8 -*- from microbit import * import urm10 Dist = urm10.read(0, 1)繼電器模塊：將繼電器和風(fēng)扇電機(jī)進(jìn)行連接，這樣我們可以通過控制繼電器開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對風(fēng)扇轉(zhuǎn)動和停止的控制。示例程序如下：python復(fù)制代碼# -*- coding: utf-8 -*- pin2.write_digital(1) # 打開 pin2.write_digital(0) # 關(guān)閉（2）腳本搭建學(xué)習(xí)了以上知識后，我們就可以實(shí)現(xiàn)探測風(fēng)扇與人之間的距離，并根據(jù)距離遠(yuǎn)近自動開關(guān)風(fēng)扇。請學(xué)生根據(jù)流程圖6-8進(jìn)行動手實(shí)踐。環(huán)節(jié)二：超聲波傳感器的講解與編程教師活動：展示超聲波傳感器的實(shí)物，并介紹其工作原理（發(fā)射超聲波，遇到障礙物后反射回來，通過計(jì)算時間差來確定距離）。演示超聲波傳感器與編程板的連接方法，并講解編程代碼（如上面提到的代碼片段）。強(qiáng)調(diào)超聲波傳感器在智能家居中的應(yīng)用價值，如自動門、自動避障小車等。環(huán)節(jié)三：腳本搭建與項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)教師活動：引導(dǎo)學(xué)生回顧前面學(xué)習(xí)的內(nèi)容，并給出完整的項(xiàng)目流程圖（如流程圖6-8）。講解如何根據(jù)流程圖搭建腳本，包括超聲波傳感器模塊、繼電器模塊以及兩者之間的邏輯控制。示范如何編寫腳本，并解釋每個部分的作用和含義。 認(rèn)真聽講，觀察實(shí)物和PPT上的圖片。嘗試復(fù)述電機(jī)的種類和主要功能。小組內(nèi)討論繼電器的作用，并嘗試在圖紙上畫出繼電器的連接方式。認(rèn)真觀察超聲波傳感器的實(shí)物和連接方式。嘗試?yán)斫獠?fù)述超聲波傳感器的工作原理。在編程界面上輸入教師提供的代碼，并嘗試運(yùn)行，觀察結(jié)果。認(rèn)真聽講，觀察教師示范的腳本搭建過程。小組內(nèi)分工合作，根據(jù)流程圖搭建自己的腳本。嘗試運(yùn)行腳本，觀察風(fēng)扇的自動開關(guān)效果，并進(jìn)行調(diào)試和改進(jìn)。 幫助學(xué)生了解電機(jī)和繼電器的基礎(chǔ)知識。培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。幫助學(xué)生掌握超聲波傳感器的基礎(chǔ)知識。培養(yǎng)學(xué)生的編程能力和實(shí)踐能力。幫助學(xué)生將前面學(xué)習(xí)的知識整合起來，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的完整功能。培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和解決問題的能力。
課堂練習(xí) 給出一些練習(xí)題，如修改腳本中的某些參數(shù)，觀察風(fēng)扇的開關(guān)距離是否發(fā)生變化；或者設(shè)計(jì)一個能夠自動調(diào)整風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的腳本等。巡視學(xué)生的練習(xí)情況，給予必要的指導(dǎo)和幫助。 認(rèn)真完成練習(xí)題，嘗試修改腳本并觀察結(jié)果。小組內(nèi)交流討論，分享自己的發(fā)現(xiàn)和心得。向教師請教不懂的問題，尋求幫助。 鞏固和加深對所學(xué)知識的理解。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決問題的能力。
課堂小結(jié) 總結(jié)本節(jié)課所學(xué)的內(nèi)容，包括電機(jī)、繼電器、超聲波傳感器的基礎(chǔ)知識以及項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)過程。強(qiáng)調(diào)超聲波傳感器在智能家居中的重要作用和價值。鼓勵學(xué)生在課后繼續(xù)探索和實(shí)踐，嘗試將所學(xué)知識應(yīng)用到其他領(lǐng)域。 認(rèn)真聽講，回顧本節(jié)課所學(xué)的內(nèi)容。嘗試總結(jié)自己的收獲和心得。對教師的鼓勵和建議表示贊同和感謝。 幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識，形成完整的知識體系。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和探索精神。
板書 超聲波傳感器一、項(xiàng)目情境二、項(xiàng)目準(zhǔn)備
21世紀(jì)教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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