資源簡介

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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 本課《超聲波傳感器》在第二單元《生活中的萬物互聯》中起著承上啟下的作用，不僅介紹了電機、舵機的基本特性和功能，還深入探討了超聲波傳感器的工作原理及應用。通過編程實踐，學生將學會如何利用超聲波傳感器控制風扇，從而加深對物聯網技術中傳感器與執行器協同工作的理解，為后續學習打下堅實基礎。
學習目標 信息意識：學生將認識到電機、舵機以及超聲波傳感器在物聯網技術中的廣泛應用，理解這些組件在智能家居、自動化控制等領域的重要性，提升對物聯網技術信息的敏感度和關注度。計算思維：學生將深入理解超聲波傳感器的工作原理，掌握如何通過編程實現傳感器數據的讀取和處理，以及如何利用這些數據控制電機或舵機的動作。通過這一過程，學生將培養邏輯思維、問題解決能力和計算思維能力。數字化學習與創新：學生將學會利用編程工具和資源，通過編寫代碼實現超聲波傳感器與電機或舵機的聯動控制。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超聲波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，學生將學會在編程和控制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，為構建安全、和諧的物聯網環境貢獻力量。
重點 通過學習,認識電機、舵機的特點和功能；了解超聲波傳感器的工作原理及使用。
難點 通過編程,掌握利用超聲波傳感器控制風扇的方法。
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 情境導入：播放一段智能家居的視頻，展示風扇如何根據人的距離自動調節轉速。提問：“視頻中風扇是如何知道人的距離并自動調節的呢？”引導學生思考并討論。揭示課題：根據學生的討論結果，引出今天的課題——“超聲波傳感器”，并簡要介紹超聲波傳感器在智能家居中的應用。 觀看視頻，積極思考并討論教師提出的問題。聆聽教師的介紹，初步了解超聲波傳感器的應用。 通過生動的視頻情境，激發學生的學習興趣和好奇心。引導學生從實際生活中發現問題，為學習超聲波傳感器打下基礎。
講授新課 環節一：超聲波傳感器的基本原理開始課程時，通過一個簡短的視頻或動畫展示超聲波傳感器在日常生活中的應用實例（如自動門、汽車倒車雷達等），激發學生興趣。引導學生討論他們所見的技術背后可能涉及的科學原理，然后介紹超聲波的概念及其傳播特性。使用模型或實物展示超聲波傳感器，并解釋其工作流程：發射超聲波→遇到障礙物反射回來→接收器捕捉反射波→計算距離。深入講解超聲波傳感器的工作頻率、檢測范圍以及如何根據回波時間計算距離等關鍵參數。通過實驗演示（例如，使用簡易裝置模擬超聲波測距過程），讓學生直觀感受超聲波傳感器的功能。超聲波定義、性質；超聲波傳感器構造與工作原理；超聲波的應用領域；距離測量公式。環節二：電機與舵機的基礎知識展示不同類型電機和舵機實物，對比它們之間的差異，包括外觀、功能特點等。詳細說明直流電機的工作原理，包括電樞繞組、磁場作用下的旋轉機制。對于舵機，則重點講述其內部結構（如齒輪系統）、控制方式（PWM信號調節角度）及應用場景。組織小組活動，讓學生動手組裝簡單的電路來驅動小型電機或舵機，體驗不同電壓下電機轉速變化或舵機角度調整的過程。介紹一些實際案例，比如機器人中如何利用電機和舵機實現精確移動與轉向。電機種類及工作原理；舵機構造與控制方法；電機/舵機在自動化設備中的作用。環節三：編程基礎入門從零開始教授基本編程概念，如變量、條件語句、循環結構等。以Python語言為例，編寫簡單程序來控制LED燈閃爍，為后續學習打下基礎。逐步引入更復雜的邏輯，比如使用if-else語句判斷條件執行相應操作。提供一系列編程練習題，鼓勵學生嘗試修改現有代碼以完成特定任務。解釋為何需要掌握編程技能才能更好地利用傳感器數據進行決策制定。編程語言基礎；條件分支與循環控制；函數定義與調用；面向對象思想簡介。環節四：超聲波傳感器與風扇控制實踐介紹Arduino開發板及其與超聲波傳感器連接的方法。分步驟指導學生如何編寫程序讀取超聲波傳感器數據，并將其轉換成可用于控制風扇速度的信息。設置具體情境任務，如當人靠近時降低風扇轉速，遠離則增加轉速。鼓勵團隊合作解決問題，在實踐中加深對理論知識的理解。課堂上預留足夠時間供學生測試自己編寫的程序，及時給予反饋幫助改進。Arduino平臺概覽；超聲波模塊接口與通信協議；基于距離的風扇控制算法設計。 觀看動畫，認真聆聽教師的講解。積極參與小組討論，分享自己的觀點。觀察實物，聆聽教師的講解。思考教師提出的問題，并積極回答。認真觀看教師的示范，理解編程邏輯。自己動手編程，遇到問題及時請教教師或同學。 通過動畫演示和講解，幫助學生深入理解超聲波傳感器的工作原理。培養學生的團隊協作能力和表達能力。通過實物展示和講解，幫助學生直觀認識電機和舵機。培養學生的思考能力和表達能力。通過示范和實踐，幫助學生掌握編程控制風扇的方法。培養學生的動手能力和解決問題的能力。
課堂練習 布置練習：布置與超聲波傳感器相關的編程練習題目，要求學生獨立完成。巡回輔導：在學生完成練習的過程中，巡回輔導，及時解答學生的疑問。 認真完成練習題目，遇到問題及時請教教師或同學。相互討論、交流解題思路和方法。 通過練習，幫助學生鞏固所學知識。培養學生的獨立思考能力和解決問題的能力。
課堂小結 總結知識點：回顧本節課所學的知識點，包括電機、舵機的特點和功能、超聲波傳感器的工作原理及應用、編程控制風扇的方法等。強調重點難點：強調本節課的重點和難點，提醒學生注意。布置作業：布置與本節課內容相關的作業題目，要求學生課后完成。 認真聆聽教師的總結，回顧所學知識。記錄作業題目，準備課后完成。 通過小結，幫助學生梳理所學知識。鞏固學生的記憶和理解。為下一節課的學習打下基礎。
板書 超聲波傳感器一、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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