資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
溫濕度傳感器 教學設計
課題 溫濕度傳感器 單元 第二單元 學科 信息科技 年級 八年級
教材分析 本課《溫濕度傳感器》是江西科學技術出版社信息科技八年級上冊第二單元《生活中的萬物互聯》的關鍵內容，旨在通過介紹溫濕度傳感器的工作原理、串口通信的可視化顯示以及通過程序獲取環境溫濕度的方法，引導學生深入理解物聯網技術中的傳感器應用。本課內容實用性強，有助于學生掌握物聯網技術的基礎知識，為后續的創新實踐打下基礎。
學習目標 信息意識：學生將深入理解溫濕度傳感器在物聯網技術中的重要性，認識到傳感器在環境監測、智能家居等領域的應用價值，提升對傳感器技術信息的敏感度和關注度。計算思維：學生將掌握溫濕度傳感器的工作原理，理解傳感器如何將環境參數轉換為電信號進行傳輸和處理。同時，學生將學習串口通信原理，理解數據在傳感器與計算機之間的傳輸過程，培養邏輯思維和問題解決能力。數字化學習與創新：學生將學會利用編程工具和資源，通過編寫代碼實現溫濕度傳感器的數據采集和可視化顯示。通過動手實踐，學生將提升數字化學習和創新能力，能夠靈活運用所學知識解決實際問題，為物聯網項目的創新設計提供技術支持。信息社會責任：學生將認識到在使用溫濕度傳感器等物聯網技術時，需要遵守相關的法律法規和道德規范，尊重他人的隱私和權益。同時，學生將學會在數據處理和傳輸過程中保護數據安全，確保物聯網技術的合法、安全、可靠應用。
重點 通過學習,了解溫濕度傳感器的工作原理及使用；認識串口打印的可視化顯示。
難點 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 通過多媒體展示不同環境下的溫濕度圖片或視頻，如沙漠、雨林、家庭等，引導學生觀察并思考不同環境下的溫濕度差異。提問：“你們知道這些環境下的溫濕度是如何被測量出來的嗎？”引發學生好奇心和探究欲。引出課題：“今天我們將學習一種能夠測量環境溫濕度的重要工具——溫濕度傳感器。” 觀看圖片或視頻，感受不同環境下的溫濕度差異。思考并回答教師的問題，積極參與討論。明確本節課的學習目標。 創設情境，激發學生的學習興趣。引導學生思考，明確學習方向。
講授新課 環節一：溫濕度傳感器的工作原理引入概念：首先，通過展示不同類型的溫濕度傳感器實物或圖片，介紹溫濕度傳感器在日常生活中的應用場景，如智能家居、氣象站等。解釋溫濕度對于人們生活的影響，激發學生興趣。理論講解：詳細解析溫濕度傳感器的內部構造及其工作原理。例如，可以使用DHT11作為例子，說明其是如何利用電阻變化來測量溫度和濕度的。強調關鍵部件的作用，比如感濕元件如何隨環境濕度的變化而改變阻值。3. 互動環節：組織一次小組討論，讓學生探討如果他們自己設計一個簡單的溫濕度監測系統會考慮哪些因素？鼓勵學生們提出自己的想法，并分享給全班同學。知識點內容擴充：在此過程中，不僅限于技術層面的知識傳遞，還應融入物理基礎，比如熱力學基本定律以及物質與環境之間的能量交換方式。此外，還可以簡要介紹一些常見的溫濕度單位轉換方法，幫助學生建立更全面的理解框架。環節二：認識串口打印與可視化顯示1. 演示實驗：事先準備一套完整的硬件設備（如Arduino板加上DHT11傳感器），現場連接并運行一個簡單程序，實時顯示當前教室內的溫濕度數據到電腦屏幕上。2. 代碼解讀：向學生展示用于讀取傳感器數據并向計算機發送信息的基本代碼片段。逐行解釋每部分代碼的功能，特別是關于串行通信的部分。3. 實踐操作：指導學生嘗試修改代碼中的某些參數，觀察輸出結果的變化。例如調整刷新頻率或者改變數據顯示格式等。知識點內容擴充：深入探討串行通信協議（如UART）的工作機制，包括波特率、起始位、停止位等概念。同時，也可提及更多高級功能，比如利用圖形界面庫實現更加直觀的數據展示形式。環節三：編程實現傳感器數據獲取準備工作：確保每位學生都有機會接觸實際的開發環境。分發必要的材料，如微控制器板、傳感器模塊及連線工具。逐步指導：從最基礎的電路搭建開始教起，直到編寫能夠成功讀取溫濕度數據的完整程序為止。強調每一步驟的重要性，尤其是調試技巧。3. 個性化項目：鼓勵學生根據個人興趣設計一個小項目，比如創建一個小型天氣站模型，要求能夠準確報告周圍環境條件。知識點內容擴充：除了基本的編程技能外，還應該教授一些軟件工程的最佳實踐，比如版本控制、錯誤處理策略等。同時，也可以引入物聯網平臺的相關知識，讓學生了解到如何將本地收集到的數據上傳至云端進行進一步分析。環節四：實踐操作與問題解決組織學生分組進行實踐操作，每組分配一個溫濕度傳感器和相應的設備。引導學生按照前面的講解和演示，自己編寫程序并測試獲取溫濕度數據。巡回指導，幫助學生解決實踐中遇到的問題。 觀察溫濕度傳感器的實物或圖片，了解其基本結構和部件。認真聽講，理解溫濕度傳感器的工作原理。觀看動畫視頻，加深理解。認真聽講，理解串口通信的基本概念。觀察教師演示，了解串口打印數據的可視化顯示過程。嘗試識別串口打印數據的格式和內容。認真聽講，理解編程的基本原理和步驟。觀察教師演示，了解如何通過程序獲取溫濕度數據。嘗試在代碼模板的基礎上，編寫自己的程序，并運行測試。分組進行實踐操作，相互協作完成任務。嘗試編寫程序并測試獲取溫濕度數據。 幫助學生建立對溫濕度傳感器的初步認識。通過直觀展示和動畫視頻，加深對工作原理的理解。幫助學生理解串口通信在數據傳輸中的應用。掌握串口打印數據的可視化顯示方法。培養學生的編程能力和實踐能力。掌握通過程序獲取環境溫濕度數據的方法。通過實踐操作鞏固所學知識。培養學生的團隊協作能力和解決問題的能力。
課堂練習 提供一些與本節課內容相關的練習題，如編寫一個簡單的程序來讀取溫濕度傳感器的數據并顯示出來。巡回指導，幫助學生解決練習中的問題。 認真完成練習題，鞏固所學知識。遇到問題及時請教教師或同伴。 通過課堂練習鞏固所學知識。提高學生的編程能力和問題解決能力。
課堂小結 回顧本節課的學習內容，包括溫濕度傳感器的基本概念、工作原理、串口打印的可視化顯示以及通過程序獲取環境溫濕度的方法等。總結本節課的學習重點和難點，提醒學生注意。布置課后作業，如編寫一個完整的程序來實現溫濕度數據的實時監測和記錄。 認真聽講，回顧本節課的學習內容。記錄教師總結的重點和難點。接受課后作業，并計劃如何完成。 幫助學生鞏固所學知識，明確學習重點和難點。通過課后作業進一步鞏固和提高。
板書 溫濕度傳感器一、項目情境二、項目準備三、項目實施
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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