全國電子工業(yè)版初中信息技術(shù)第四冊第1單元1.1活動(dòng)2《感測盆栽的環(huán)境數(shù)據(jù)》教學(xué)設(shè)計(jì)課題：科目：班級：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：單位：一、設(shè)計(jì)意圖本教學(xué)設(shè)計(jì)以《感測盆栽的環(huán)境數(shù)據(jù)》為主題，旨在讓學(xué)生通過實(shí)踐操作，了解電子傳感器的基本原理和在實(shí)際應(yīng)用中的意義。結(jié)合全國電子工業(yè)版初中信息技術(shù)第四冊第1單元的知識(shí)點(diǎn)，通過學(xué)生親手搭建傳感器電路，讓學(xué)生體驗(yàn)信息技術(shù)在生活中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)分析三、教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)，

①掌握電子傳感器的基本原理和作用，理解其在環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測中的應(yīng)用。

②熟悉電路圖的識(shí)別和搭建方法，能夠根據(jù)傳感器特性連接電路。

③學(xué)習(xí)使用編程語言對傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理和分析。

2.教學(xué)難點(diǎn)，

①理解不同類型傳感器的特性和應(yīng)用場景，并能根據(jù)需求選擇合適的傳感器。

②精確搭建電路，避免由于電路連接錯(cuò)誤導(dǎo)致的傳感器無法正常工作。

③在編程過程中，正確設(shè)置變量和算法，實(shí)現(xiàn)對環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和合理處理。四、教學(xué)資源軟硬件資源：Arduino板、各種類型的傳感器（如溫度傳感器、濕度傳感器等）、連接線、面包板、電源模塊。

課程平臺(tái)：學(xué)校信息課程教學(xué)平臺(tái)或在線教育平臺(tái)。

信息化資源：相關(guān)教學(xué)視頻、傳感器工作原理介紹文檔、編程語言教程、電路圖設(shè)計(jì)軟件。

教學(xué)手段：多媒體教學(xué)設(shè)備（投影儀、電腦）、實(shí)物教具展示、小組合作學(xué)習(xí)。五、教學(xué)流程1.導(dǎo)入新課

詳細(xì)內(nèi)容：

教師通過展示生活中的電子設(shè)備圖片（如智能手機(jī)、智能家電等），引導(dǎo)學(xué)生思考這些設(shè)備如何實(shí)現(xiàn)智能化。接著，教師提出問題：“這些設(shè)備是如何獲取周圍環(huán)境信息的？”以此來引出本節(jié)課的主題——《感測盆栽的環(huán)境數(shù)據(jù)》。

用時(shí)：5分鐘

2.新課講授

①傳感器基本原理

詳細(xì)內(nèi)容：

教師介紹傳感器的基本概念，解釋傳感器如何將環(huán)境中的物理量（如溫度、濕度）轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并展示不同類型的傳感器實(shí)物，讓學(xué)生直觀了解其外觀和功能。

用時(shí)：10分鐘

②電路搭建方法

詳細(xì)內(nèi)容：

教師講解電路圖的識(shí)別方法，通過演示如何使用面包板搭建簡單的電路，引導(dǎo)學(xué)生掌握電路搭建的基本步驟，包括連接電源、傳感器和輸出設(shè)備等。

用時(shí)：10分鐘

③編程語言應(yīng)用

詳細(xì)內(nèi)容：

教師介紹Arduino編程語言的基本語法，演示如何通過編程控制傳感器數(shù)據(jù)采集和顯示。同時(shí)，給出一個(gè)簡單的代碼示例，讓學(xué)生跟隨操作，體驗(yàn)編程樂趣。

用時(shí)：10分鐘

3.實(shí)踐活動(dòng)

①搭建傳感器電路

詳細(xì)內(nèi)容：

學(xué)生按照課本提供的電路圖，分組合作搭建溫度和濕度傳感器電路，教師巡回指導(dǎo)，幫助學(xué)生解決搭建過程中遇到的問題。

用時(shí)：15分鐘

②數(shù)據(jù)采集與處理

詳細(xì)內(nèi)容：

學(xué)生通過編寫代碼，使傳感器采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在電腦屏幕上。教師提醒學(xué)生在編程過程中注意數(shù)據(jù)的合理處理和顯示。

用時(shí)：10分鐘

③電路優(yōu)化與改進(jìn)

詳細(xì)內(nèi)容：

學(xué)生根據(jù)實(shí)際情況，對電路進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，如調(diào)整電路連接、改進(jìn)代碼邏輯等，提高傳感器的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

用時(shí)：10分鐘

4.學(xué)生小組討論

①傳感器類型選擇

舉例回答：

小組討論：本實(shí)驗(yàn)中，為什么要選擇溫度和濕度傳感器？其他類型的傳感器是否也可以滿足需求？

②電路搭建技巧

舉例回答：

小組討論：在搭建電路過程中，如何避免由于連接錯(cuò)誤導(dǎo)致的傳感器無法正常工作？

③編程邏輯設(shè)計(jì)

舉例回答：

小組討論：在編程過程中，如何設(shè)置變量和算法，實(shí)現(xiàn)對環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和合理處理？

5.總結(jié)回顧

詳細(xì)內(nèi)容：

教師引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)傳感器的基本原理、電路搭建方法和編程應(yīng)用。同時(shí)，針對本節(jié)課的重難點(diǎn)，如傳感器類型選擇、電路優(yōu)化與改進(jìn)等，進(jìn)行具體分析和舉例，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)。

用時(shí)：5分鐘

總計(jì)用時(shí)：45分鐘六、教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-傳感器原理與種類：介紹不同類型傳感器的原理、工作方式和應(yīng)用領(lǐng)域，如溫度傳感器、濕度傳感器、光敏傳感器、聲音傳感器等。

-電路設(shè)計(jì)與分析：提供電路設(shè)計(jì)的基本原則和技巧，包括電路元件的選擇、電路圖的繪制、電路測試方法等。

-編程語言應(yīng)用：探討Arduino編程語言的高級特性，如串口通信、PWM控制、中斷處理等，以及如何利用這些特性進(jìn)行更復(fù)雜的傳感器數(shù)據(jù)處理。

-數(shù)據(jù)處理與分析：介紹數(shù)據(jù)處理的基本方法，如數(shù)據(jù)的濾波、統(tǒng)計(jì)、可視化等，以及如何利用這些方法對傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析。

-傳感器應(yīng)用案例：分享一些實(shí)際應(yīng)用案例，如智能家居系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、健康監(jiān)測設(shè)備等，展示傳感器在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。

2.拓展建議：

-學(xué)生可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)不同類型傳感器的具體應(yīng)用，如研究土壤濕度傳感器在農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)中的應(yīng)用，或者研究溫度傳感器在冷鏈物流中的監(jiān)控作用。

-通過在線課程或圖書，學(xué)習(xí)電路設(shè)計(jì)軟件的使用，如Multisim、LTspice等，進(jìn)行電路仿真和設(shè)計(jì)。

-鼓勵(lì)學(xué)生參與開源硬件項(xiàng)目，如RaspberryPi、BeagleBoneBlack等，通過實(shí)際項(xiàng)目來提高編程和電路設(shè)計(jì)能力。

-組織學(xué)生進(jìn)行小組項(xiàng)目，設(shè)計(jì)一個(gè)基于傳感器的實(shí)用產(chǎn)品，如智能溫濕度控制器、自動(dòng)灌溉系統(tǒng)等，通過實(shí)踐來加深對傳感器技術(shù)的理解。

-鼓勵(lì)學(xué)生參加科技競賽或創(chuàng)新活動(dòng)，如全國青少年科技創(chuàng)新大賽，通過競賽來提升解決問題的能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。

-提供一些與傳感器技術(shù)相關(guān)的在線論壇和社區(qū)，如Arduino論壇、ElectronicsStackExchange等，讓學(xué)生能夠交流學(xué)習(xí)心得，獲取更多技術(shù)支持。七、板書設(shè)計(jì)1.本文重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：

①傳感器基本原理

②電路搭建方法

③編程語言應(yīng)用

2.關(guān)鍵詞：

①傳感器

②電信號(hào)

③電路圖

④Arduino編程

⑤數(shù)據(jù)采集

⑥數(shù)據(jù)處理

3.重點(diǎn)句子：

①“傳感器是將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的裝置?！?/p>

②“電路搭建需要遵循一定的步驟，包括連接電源、傳感器和輸出設(shè)備。”

③“Arduino編程是實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)采集和處理的關(guān)鍵技術(shù)?！卑?、教學(xué)評價(jià)與反饋1.課堂表現(xiàn)：

學(xué)生在課堂上的參與度、提問和回答問題的積極性是評價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度的重要指標(biāo)。教師將觀察學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)，包括是否能夠主動(dòng)參與討論、提出問題、回答問題以及是否能夠按照教學(xué)要求完成操作任務(wù)。例如，學(xué)生能否在教師的引導(dǎo)下，正確識(shí)別傳感器類型并解釋其工作原理，以及能否在搭建電路時(shí)遵循正確的步驟。

2.小組討論成果展示：

小組討論是培養(yǎng)學(xué)生合作能力和解決問題能力的重要環(huán)節(jié)。教師將評估學(xué)生在小組討論中的表現(xiàn)，包括是否能夠有效溝通、分工合作、共同解決問題。成果展示環(huán)節(jié)，教師將觀察每個(gè)小組是否能夠清晰、準(zhǔn)確地展示他們的項(xiàng)目成果，包括電路設(shè)計(jì)、編程實(shí)現(xiàn)和環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測的效果。

3.隨堂測試：

為了評估學(xué)生對本節(jié)課知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，教師將設(shè)計(jì)隨堂測試，包括選擇題、填空題和簡答題。測試內(nèi)容將涵蓋傳感器原理、電路搭建步驟、編程語言應(yīng)用等方面。通過隨堂測試，教師可以了解學(xué)生對知識(shí)的理解和應(yīng)用能力。

4.學(xué)生自評與互評：

教師鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自我評價(jià)和互評，以便學(xué)生能夠反思自己的學(xué)習(xí)過程和成果。學(xué)生可以評價(jià)自己在課堂上的參與度、對知識(shí)的理解程度、在小組討論中的貢獻(xiàn)等?；ピu則可以幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)同伴的優(yōu)點(diǎn)和不足，促進(jìn)相互學(xué)習(xí)和成長。

5.教師評價(jià)與反饋：

教師評價(jià)將基于學(xué)生的課堂表現(xiàn)、小組討論成果、隨堂測試成績以及學(xué)生自評和互評的結(jié)果。針對以下方面進(jìn)行評價(jià)和反饋：

-知識(shí)掌握：評價(jià)學(xué)生對傳感器原理、電路搭建和編程應(yīng)用等知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。

-技能應(yīng)用：評價(jià)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際操作的能力，如電路搭建的準(zhǔn)確性、編程代碼的合理性等。

-團(tuán)隊(duì)合作：評價(jià)學(xué)生在小組討論和項(xiàng)目實(shí)施中的合作能力和溝通效果。

-創(chuàng)新思維：評價(jià)學(xué)生在解決問題和項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新性和創(chuàng)造性。

-反思能力：評價(jià)學(xué)生自我反思和改進(jìn)的能力，以及從錯(cuò)誤中學(xué)習(xí)的能力。

教師將通過以下方式提供反饋：

-課堂即時(shí)反饋：在課堂上，教師對學(xué)生的表現(xiàn)給予即時(shí)肯定或指出需要改進(jìn)的地方。

-課后個(gè)別輔導(dǎo)：對于需要額外幫助的學(xué)生，教師將提供個(gè)別輔導(dǎo)，幫助他們理解和掌握知識(shí)點(diǎn)。

-期末總結(jié)反饋：在學(xué)期末，教師將給出全面的評價(jià)報(bào)告，包括學(xué)生的進(jìn)步和需要改進(jìn)的地方，并提供相應(yīng)的建議和資源。課后作業(yè)1.實(shí)踐作業(yè)：

設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的Arduino程序，使用溫度傳感器監(jiān)測室內(nèi)溫度，并在LCD顯示屏上顯示當(dāng)前溫度。要求程序能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：

-初始化傳感器和顯示屏。

-每隔一定時(shí)間（例如5秒）讀取溫度值。

-將讀取到的溫度值顯示在LCD屏幕上。

-當(dāng)溫度超過設(shè)定的閾值時(shí)，通過蜂鳴器發(fā)出警報(bào)。

答案示例：

```cpp

#include<LiquidCrystal.h>

#include<dht.h>

dhtDHT;

intsensorPin=2;//DHT11連接到Arduino的第2號(hào)引腳

LiquidCrystallcd(12,11,5,4,3,2);//LCD顯示屏的引腳配置

voidsetup(){

lcd.begin(16,2);//初始化LCD顯示屏

Serial.begin(9600);//初始化串口通信

DHT.setup(sensorPin);

}

voidloop(){

floattemp=DHT.read22(sensorPin);

if(isnan(temp)){

Serial.println("FailedtoreadfromDHTsensor!");

return;

}

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Temp:");

lcd.print(temp);

lcd.print("C");

if(temp>30){//假設(shè)設(shè)定的閾值為30攝氏度

digitalWrite(8,HIGH);//蜂鳴器連接到Arduino的第8號(hào)引腳

}else{

digitalWrite(8,LOW);

}

delay(5000);//等待5秒

}

```

2.分析作業(yè)：

分析以下電路圖，解釋每個(gè)元件的作用以及電路的工作原理。

答案示例：

-電阻R1：限制電流，保護(hù)傳感器。

-傳感器：將溫度變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。

-電容C1：濾波，減少噪聲。

-二極管D1：保護(hù)電路，防止反向電壓。

3.設(shè)計(jì)作業(yè)：

設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，使用多個(gè)傳感器（如溫度、濕度、光照）來監(jiān)測一個(gè)房間的環(huán)境條件。要求系統(tǒng)能夠：

-采集各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)。

-將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在LCD屏幕上。

-通過串口將數(shù)據(jù)發(fā)送到電腦。

答案示例：

-選擇合適的傳感器和Arduino板。

-設(shè)計(jì)電路圖，連接傳感器和顯示屏。

-編寫程序，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、顯示和串口通信。

4.創(chuàng)新作業(yè)：

設(shè)計(jì)一個(gè)能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度和濕度的智能系統(tǒng)。要求系統(tǒng)能夠：

-根據(jù)設(shè)定的溫度和濕度閾值，自動(dòng)