資源簡介

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第6.2課《電子圍欄與紅外傳感器》教學設計
課題 電子圍欄與紅外傳感器 單元 第六單元 學科 信息科技 年級 六年級
核心素養目標 信息意識：理解紅外線在安防、農業中的作用，聯系生活實例，感知不可見光技術的實際價值，激發對傳感器應用的探索興趣。計算思維：分解電子圍欄“檢測-判斷-報警”流程，用條件判斷編寫紅外傳感器與蜂鳴器的聯動程序，調試解決誤報、漏報等實際問題。數字化學習與創新：動手搭建電子圍欄模型，嘗試改進傳感器布局或增加警示燈光，對比牧場電子圍欄，提出校園安防的優化方案。信息社會責任：探討技術應用的倫理邊界（如電子圍欄的安全性、紅外監控的隱私問題），形成“技術設計需以人為本”的責任意識。
教學重點 掌握動物警報裝置的制作原理及其在飼養場管理中的應用，提升飼養安全與效率。
教學難點 理解動物警報裝置的工作原理，以及如何根據實際情況靈活調整裝置參數以滿足不同飼養場的需求。
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 第6.2課 電子圍欄與紅外傳感器圍欄為飼養動物提供了一個相對自由和安全的生存與生長環境，保護了它們的安全。電子圍欄利用電子信號對邊界區域進行監測和管控，實現智能控制、預警和報警，有效提高了動物生存空間的安全性。想一想：未來的農場是不是都是全自動的？雖然不能說完全不用人管，但未來的農場確實會越來越智能化。比如，有自動灌溉系統、無人機巡視農田、采摘機器人等。牧場電子圍欄也是其中的一種應用。飼養場迎來智能化革新，動物警報裝置成為新寵，它不僅實時提醒動物活動，預防逃跑與傷害，更以高效管理，為飼養場帶來前所未有的安全與秩序。飼養場智能化升級，動物警報裝置成為得力幫手，它實時監測動物動態，預防潛在風險。播放視頻《什么是電子圍欄》 課程新知導入。完成思考題。觀看教學視頻。 幫助學生理解電子圍欄的基本功能。通過問題導入引發學生思考。通過視頻吸引學生的注意力。
講授新課 新知講解：一、認識紅外傳感器電子圍欄的基本功能為了實現對飼養場地邊界的監測和管控，防止外來動物入侵，電子圍欄應該具有以下基本功能：（1）當探測到有動物靠近時會報警；（2）當有動物穿越圍欄時會報警。紅外線是眾多不可見光線中的一種，有溫度的物體都會產生紅外線雖然人眼無法看見紅外線，但使用儀器或傳感器可以探測到紅外線。紅外線被廣泛應用于探測、遙控、熱成像夜視儀等領域，例如家用電器的遙控器。紅外接近傳感器紅外接近傳感器的基本工作原理是物體能將照射到其表面的紅外光線反射回去，當物體進入傳感器前方的感應范圍時，傳感器發射的紅外線被物體反射回來，傳感器接收到反射紅外線后，產生控制輸出信號；物體離開感應范圍后解除輸出信號。紅外接近傳感器廣泛應用于智能家居、智能檢測、智能控制、機器人障礙識別等。實驗探究紅外對射傳感器設計使用紅外接近傳感器搭建動物靠近報警模型，畫出控制示意圖。紅外對射傳感器具有一對分離的紅外線發射管與接收管，發射管發射出一定頻率的紅外線，接收管接收紅外線信號。當兩者之間有障礙物時紅外線被阻隔，接收管接收不到信號，產生報警信號。信息鏈接紅外光柵由多對紅外對射傳感器按一定距離排列組成。發射端可發出多條平行的紅外光束，當有物體遮擋一條或多條光束時，接收端接收不到完整的光束信號，便會觸發報警。紅外光柵廣泛應用于安防領域。例如，家庭、工廠、倉庫、學校等場所的周界防范，可及時發現非法入侵；在電梯門保護中，能防止夾人夾物等事故的發生。二、體驗電子圍欄模型制作電子圍欄模型制作以紅外對射傳感器作為輸入設備，主控板作為控制器，主控板集成的蜂鳴器作為輸出設備，設計電子圍欄模型。實驗探究制作電子圍欄系統模型實驗目的：制作電子圍欄系統模型。實驗設計：利用紅外傳感器搭建檢測區域，當區域內有物體穿越時，控制蜂鳴器發出聲音警報，模擬電子圍欄報警功能。實驗準備：主控板、擴展板、紅外對射傳感器模塊和編程計算機。實驗過程：1、硬件搭建。將主控板插入擴展板，通過連接線將紅外對射傳感器接收端連接到P0口，將紅外對射傳感器接收端連接到P1口。實驗過程：2、編寫程序。實驗過程：3、運行調試。將程序上傳至主控板，檢查當有障礙物穿越電子圍欄時是否能發出示警聲音以及顯示相關文字。三、提升練習1.描述紅外傳感器的基本原理！紅外傳感器會發射一種人眼看不見的紅外線，當有物體靠近時，紅外線會被反射回來，傳感器里的接收部分檢測到反射光，就會發出信號。比如電子圍欄用這個原理，一有動物靠近就觸發報警啦！2.紅外對射傳感器還可以用于家居安防、校園安保等，請設計一個類似的方案，并畫出模型設計圖。四、開拓視野牧場電子圍欄牧場電子圍欄是一種先進的畜牧業管理設備，通常由通電線纜、絕緣子控制器和報警器等組成。從外觀上看，圍欄線纜沿著牧場邊界埋設或懸掛形成一道無形的屏障。其工作原理基于電擊效應，當動物觸碰線纜時，會受到輕微電擊，從而難以逃逸。這種圍欄不僅環保節能，還大大提高了牧場管理的經濟性和效率。此外，牧場電子圍欄在保護動物、防止野生動物入侵等方面也具有重要的應用價值。五、拓展延伸自動化農場中的科技應用農田里的“智能大腦”：中央電腦分析天氣和土壤數據，自動安排澆水施肥時間，讓農作物“按時吃飯”。會說話的傳感器：土壤濕度傳感器發現干旱時，會“打電話”給灌溉系統：“土壤渴了，快澆300升水！”。空中巡邏小幫手：無人機帶著攝像頭巡視農田，既能拍下生病的莊稼照片，又能精準噴灑農藥，比人工快5倍。機器人摘果子冠軍：采摘機器人用攝像頭識別成熟水果，機械手輕輕一抓，1分鐘能摘60個蘋果，還不怕累！電子圍欄護菜園：當野豬靠近菜地時，紅外傳感器立刻閃紅燈、響警報，嚇得動物們轉身逃跑。太陽能的秘密供電：農場屋頂的太陽能板白天吸收陽光發電，晚上還能給自動灌溉系統充電，就像“吃陽光的電池”。 了解紅外傳感器與電子圍欄的基本功能。動手制作電子圍欄模型。完成練習題。了解牧場電子圍欄的基本功能。了解自動化農場中的科技應用。 認識本課使用設備的基本功能。培養學生的動手能力。鞏固所學知識。引導學生了解電子圍欄，擴展學生知識點。引導學生自動化農場中的科技應用，擴展學生知識點。
課堂小結 電子圍欄與紅外傳感器1.進行新知引入2.認識紅外傳感器3.體驗電子圍欄模型制作4.完成課堂練習5.進行知識拓展 總結回顧 對本節課內容進行總結概括。
課后作業 根據本課內容，嘗試制作紅外傳感報警器。學完本節課，嘗試制作電子圍欄模型。完成PPT35-36頁的練習題。 布置作業 拓展學生的學習能力
課堂板書 觀看板書 強調教學重點內容。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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