PAGEPAGE5PAGEPAGE42.1汽車?yán)走_(dá)避讓障礙——物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)教學(xué)設(shè)計(jì)一、學(xué)習(xí)內(nèi)容本項(xiàng)目以“汽車?yán)走_(dá)避讓障礙”為主題，重點(diǎn)介紹物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)。本項(xiàng)目涉及的核心概念有“傳感技術(shù)”和“數(shù)據(jù)采集”，通過了解超聲波傳感器及其作用，理解物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中傳感器采集數(shù)據(jù)的過程，探究汽車?yán)走_(dá)避讓障礙的原理。二、學(xué)習(xí)基礎(chǔ)本項(xiàng)目的教學(xué)對(duì)象是八年級(jí)學(xué)生，他們好奇心強(qiáng)，樂于親自體驗(yàn)與實(shí)踐，具有一定的觀察能力和分析能力，已具備合作學(xué)習(xí)的能力。通過前一單元的學(xué)習(xí)，他們對(duì)物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)有了初步的認(rèn)識(shí)，但對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集的相關(guān)設(shè)備及其原理還沒有具體認(rèn)識(shí)，因此可在教師的指導(dǎo)幫助下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，了解物聯(lián)網(wǎng)的傳感技術(shù)。三、問題梳理1．素養(yǎng)問題物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中有哪些傳感器？物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中傳感器有什么作用？如何描述傳感器的工作過程？2．項(xiàng)目問題智能汽車倒車系統(tǒng)由哪些設(shè)備組成？超聲波傳感器是如何采集數(shù)據(jù)的？如何通過編程實(shí)現(xiàn)倒車提醒？四、學(xué)習(xí)目標(biāo)與重難點(diǎn)1．學(xué)習(xí)目標(biāo)（1）項(xiàng)目目標(biāo)探究汽車?yán)走_(dá)避讓障礙的原理。（2）素養(yǎng)目標(biāo)通過實(shí)驗(yàn)，探究物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中傳感器采集數(shù)據(jù)的過程。2．學(xué)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn)（1）學(xué)習(xí)重點(diǎn)了解超聲波傳感器的工作原理；掌握使用超聲波傳感器實(shí)現(xiàn)避障的過程。（2）學(xué)習(xí)難點(diǎn)設(shè)計(jì)并完成超聲波傳感器避障實(shí)驗(yàn)。五、學(xué)習(xí)策略本項(xiàng)目以汽車?yán)走_(dá)如何避讓障礙這一真實(shí)問題引入，引導(dǎo)學(xué)生通過智能汽車倒車?yán)走_(dá)的工作過程了解物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)組成。通過模擬搭建“倒車?yán)走_(dá)裝置”實(shí)驗(yàn)，探究物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中傳感器的作用及運(yùn)用傳感器采集數(shù)據(jù)的過程。該實(shí)驗(yàn)的核心問題是“數(shù)據(jù)采集”，圍繞“如何采集數(shù)據(jù)→數(shù)據(jù)如何應(yīng)用”展開探究，具體實(shí)驗(yàn)過程如下。六、環(huán)境與資源本項(xiàng)目需要準(zhǔn)備如下表所示的實(shí)驗(yàn)器材，模擬汽車倒車?yán)走_(dá)裝置。通過圖形化編程軟件mPython實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集及倒車提醒功能。類型器材/工具作用/功能硬件主控板發(fā)送和接收信息功能超聲波傳感器采集數(shù)據(jù)蜂鳴器模擬倒車?yán)走_(dá)反饋軟件mPython編寫程序驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)七、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)可以結(jié)合過程性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)。通過實(shí)驗(yàn)記錄單對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行評(píng)價(jià)，判斷自己是否完成實(shí)驗(yàn)，達(dá)成實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。除了考察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)記錄單和成果外，還應(yīng)當(dāng)關(guān)注他們?cè)趯?shí)驗(yàn)過程中的表現(xiàn)。通過填寫實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)表進(jìn)行自評(píng)和互評(píng)，可以從實(shí)驗(yàn)觀察、實(shí)驗(yàn)操作、交流合作等不同評(píng)價(jià)維度設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)。附：實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)量表八、學(xué)習(xí)過程1．創(chuàng)設(shè)情境，提出問題觀看“無人共享汽車”視頻。通過APP一鍵召喚，無人駕駛汽車能自動(dòng)避讓障礙行駛到你的身邊。到達(dá)目的地后，智能汽車的雷達(dá)裝置能夠自動(dòng)檢測(cè)后方障礙物，幫助我們安全停車。思考、討論問題。問題1：無人駕駛汽車是使用什么設(shè)備檢測(cè)到障礙物？問題2：汽車?yán)走_(dá)是如何避讓障礙的呢？設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生思考身邊實(shí)際問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而引出本課的實(shí)驗(yàn)探究主題。2．分析問題，規(guī)劃設(shè)計(jì)（1）觀察倒車現(xiàn)象觀看“汽車倒車提醒”視頻，觀察倒車時(shí)不同距離的報(bào)警提示音，完成實(shí)驗(yàn)記錄單中的連一連。（2）了解倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)組成將老師提問學(xué)生回答的過程概括為以下幾步：老師提問→感官→大腦→回答。將傳感器與人類感覺器官等進(jìn)行類比，幫助理解傳感器的作用。在此基礎(chǔ)上概括出汽車倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)組成：傳感器→控制器→揚(yáng)聲器。用自然語言描述汽車倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的工作過程：安裝在車輛后方的傳感器負(fù)責(zé)采集距離數(shù)據(jù)，由控制器分析數(shù)據(jù)，讓揚(yáng)聲器發(fā)出不同頻率的聲音。（3）構(gòu)思模擬實(shí)驗(yàn)方案汽車?yán)走_(dá)能夠報(bào)警與傳感器有關(guān)，根據(jù)這個(gè)假設(shè)，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來模擬倒車?yán)走_(dá)的實(shí)現(xiàn)過程。根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，小組討論制定實(shí)施方案，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材，確定實(shí)驗(yàn)過程。學(xué)習(xí)微課，認(rèn)識(shí)傳感器，了解傳感器的功能及分類，選擇適合的傳感器作為實(shí)驗(yàn)器材。根據(jù)“模擬倒車?yán)走_(dá)”實(shí)驗(yàn)的需要，我選擇的傳感器是，理由是：______________________________________________________。如何采集數(shù)據(jù)？實(shí)驗(yàn)1：用傳感器采集數(shù)據(jù)如何應(yīng)用數(shù)據(jù)？實(shí)驗(yàn)2：應(yīng)用數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)小組匯報(bào)。設(shè)計(jì)意圖：幫助學(xué)生理清實(shí)驗(yàn)思路，培養(yǎng)學(xué)生小組合作的能力。3．實(shí)驗(yàn)探究，搭建系統(tǒng)查看實(shí)驗(yàn)記錄單并進(jìn)行合理分工，以分組實(shí)驗(yàn)的形式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。實(shí)驗(yàn)1：用超聲波傳感器采集數(shù)據(jù)（1）連接設(shè)備觀看“超聲波傳感器”微課了解超聲波傳感器的工作過程。查閱導(dǎo)學(xué)案或觀看微課，將超聲波傳感器連接主控板，模擬倒車?yán)走_(dá)。（2）編程讀取距離數(shù)據(jù)觀看微課自主學(xué)習(xí)編寫程序，將程序?qū)懭胫骺匕澹{(diào)整障礙物與超聲波傳感器之間的距離，觀察并記錄讀取的數(shù)值，用尺子測(cè)量實(shí)際距離，猜測(cè)超聲波傳感器采集的是以什么為單位的距離數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)記錄：讀取到的數(shù)值是，實(shí)際測(cè)量的數(shù)值是，所以超聲波傳感器采集的是以為單位的信息。小組匯報(bào)。設(shè)計(jì)意圖：通過觀看微課學(xué)習(xí)編程讀取距離數(shù)據(jù)，明確超聲波傳感器的功能及采集的數(shù)據(jù)類型，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和自主學(xué)習(xí)能力。實(shí)驗(yàn)2：應(yīng)用數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)倒車提醒（1）設(shè)計(jì)算法以小組為單位，思考編寫程序的思路，設(shè)計(jì)算法，將流程圖補(bǔ)充完整。（2）編程實(shí)現(xiàn)觀看微課自主學(xué)習(xí)，小組合作，完善教師提供的半成品代碼。將程序?qū)懭胫骺匕?，運(yùn)行程序進(jìn)行測(cè)試，實(shí)現(xiàn)距離不同時(shí)，出現(xiàn)不同的提醒方式。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：超聲波傳感器通過超聲波測(cè)量障礙物的___________信息，并將數(shù)據(jù)傳遞給控制器，由___________判斷是否報(bào)警。傳感器是物聯(lián)網(wǎng)中常用的________________設(shè)備。小組匯報(bào)。設(shè)計(jì)意圖：通過編程實(shí)現(xiàn)倒車提醒，提升學(xué)生的問題解決能力和科學(xué)探究能力。4．總結(jié)反思，評(píng)價(jià)交流小組分享實(shí)驗(yàn)結(jié)論。歸納總結(jié)本節(jié)課的收獲。填寫實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)表，小組完善實(shí)驗(yàn)記錄單。設(shè)計(jì)意圖：實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)、及時(shí)反饋、鞏固知識(shí)，提高學(xué)生自我反思和學(xué)習(xí)能力。5．拓展提升，知識(shí)遷移思考還能運(yùn)用哪些傳感器制作功能更多的物聯(lián)網(wǎng)智能系統(tǒng)？思考并仿照樣例，進(jìn)行表格填空。主題傳感器實(shí)現(xiàn)功能智能植物補(bǔ)光燈光敏傳感器提供植物所需的光線設(shè)計(jì)意圖：通過實(shí)驗(yàn)拓展評(píng)估學(xué)生是否達(dá)成素養(yǎng)目標(biāo)。九、學(xué)習(xí)反思本節(jié)課教學(xué)首先從“汽車?yán)走_(dá)如何自動(dòng)避讓障礙”展開思考，讓學(xué)生從真實(shí)情境入手，采用了流程圖的方式來描述物聯(lián)網(wǎng)智能系統(tǒng)的工作原理和流程。這種直觀的展示方式使得物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的工作流程更加清晰易懂，幫助學(xué)生更好地理解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，并培養(yǎng)了他們的思維能力。學(xué)生以分組實(shí)驗(yàn)的形式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，鼓勵(lì)學(xué)生們相互合作、互相幫助。在小組中，學(xué)生們可以共同討論