課時編號006備課時間上課時間課題探索1物聯(lián)網的傳感技術教學目標信息意識：感知傳感器在物聯(lián)網及智能交通中的廣泛應用，主動關注傳感器技術的發(fā)展動態(tài)，理解傳感器作為“感覺器官”對物理世界感知的重要性。計算思維：能分析不同類型傳感器（如聲音、超聲波、溫度等）的工作原理，理解傳感器數據采集、轉換的過程，培養(yǎng)邏輯分析能力。數字化學習與創(chuàng)新：通過傳感器實驗（聲音、超聲波），學會利用智能開發(fā)板等數字化工具進行數據采集與程序設計，提升數字化實踐與創(chuàng)新能力。信息社會責任：認識傳感器技術在社會生活中的積極影響，如智能交通、智能家居等領域的應用價值，樹立合理利用技術、關注技術倫理的責任意識。教學重點理解傳感器的工作原理（敏感元件與轉換元件的作用）；掌握聲音傳感器、超聲波傳感器在數據采集和智能交通場景（如倒車雷達）中的應用。教學難點深入分析傳感器的數據采集與信號轉換過程；能自主設計并完成基于傳感器的實驗（如模擬倒車雷達、環(huán)境聲音監(jiān)測）。教學方法講授法、實驗法、小組探究法、案例分析法。教學準備教師：多媒體課件、智能開發(fā)板及擴展板、聲音傳感器、超聲波傳感器、編程軟件、傳感器應用案例視頻（如智能交通攝像頭、自動駕駛傳感器）。學生：分組（45人一組）、課前收集生活中傳感器的應用案例。教學過程教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設計意圖情境導入1.播放3分鐘傳感器應用集錦視頻，包含：智能交通攝像頭實時捕捉車流并識別違章自動駕駛汽車的激光雷達繪制3D路況模型、超聲波傳感器檢測近處障礙物智能家居中溫濕度傳感器自動調節(jié)空調工業(yè)生產線上壓力傳感器精準控制機械臂2.視頻結束后提問："這些設備如何'感知'世界？傳感器在物聯(lián)網中像人體的哪個器官？"1.專注觀看視頻，留意不同場景中傳感器的形態(tài)與作用2.結合課前收集的智能設備案例（如智能手環(huán)的心率傳感器），小組內分享3.嘗試回答問題，提出猜想（如"像眼睛和皮膚"）1.多領域案例展示，建立傳感器與智能系統(tǒng)的廣泛聯(lián)系2.利用擬人化提問，降低抽象概念的理解難度3.激發(fā)好奇心，自然引出"傳感器是物聯(lián)網感覺器官"的核心概念新知探究—傳感器的原理與分類1.

原理解析：展示傳感器與人體感官的類比圖（圖24），講解"敏感元件（如麥克風膜片）+轉換元件（如壓電晶體）"的組合。以聲音傳感器為例（圖214），動畫演示：聲波震動膜片→壓電晶體產生電信號→信號放大后被采集追問："為什么傳感器需要'轉換'信號？"（引導理解：計算機只能處理電信號）2.

分類講解：展示常見傳感器實物（圖27）：紅外、溫度、氣敏、壓力傳感器等。按被測物理量分類講解：溫度傳感器：舉例溫濕度計、冷鏈運輸溫度監(jiān)測氣敏傳感器：舉例煙霧報警器、酒駕檢測儀紅外傳感器：舉例自動門感應、夜間動物觀測提問："智能交通流量監(jiān)測適合用哪種傳感器？為什么？"1.

原理學習：記錄"敏感元件+轉換元件"的核心結構用自己的話描述聲音傳感器的工作流程2.

分類學習：分組整理不同傳感器的應用場景，制作簡易分類表討論并回答："智能交通流量監(jiān)測適合紅外傳感器（檢測熱輻射）或攝像頭（圖像識別）"1.類比法與實例結合，將抽象原理具象化2.分類表制作，培養(yǎng)歸納總結能力3.結合智能交通場景的提問，促進知識遷移實驗實踐1——聲音數據采集實驗1.

實驗準備：發(fā)放實驗套件：Arduino開發(fā)板、聲音傳感器模塊、USB數據線、編程電腦展示硬件連接圖，強調正負極與串口對應2.

編程指導：演示圖形化編程（如Mixly）：拖拽"讀取聲音傳感器"和"串口打印"模塊展示Python代碼示例，解釋關鍵語句（analogRead(A0)）3.

實驗任務：基礎任務：采集不同聲音（說話、拍手、敲擊桌面）的數值，記錄在表21進階任務：修改程序，讓數值超過閾值時LED燈閃爍巡回指導：重點解決硬件連接錯誤和程序邏輯問題1.

硬件操作：小組協(xié)作完成開發(fā)板與傳感器的連接，組長檢查正確性2.

編程與采集：嘗試圖形化與代碼編程兩種方式，觀察串口監(jiān)視器的數據變化記錄不同聲音的數值，繪制"聲音強度數值"關系圖3.

進階挑戰(zhàn)：討論如何修改程序測量光線（提示：更換傳感器為光敏電阻）嘗試修改代碼，實現LED閃爍功能1.硬件+編程結合，提升數字化實踐能力2.分層任務設計，滿足不同學習水平3.通過"換傳感器"的思考，深化對"轉換元件"的理解新知探究——傳感器在智能交通中的選擇與應用1.

場景分析：展示智能交通案例（圖215、216）：智能路邊停車：地磁傳感器檢測車輛（不受天氣影響）地下停車場：超聲波傳感器檢測車位（精準測量短距離）倒車雷達：超聲波傳感器（成本低、適合近距離）對比分析："為什么地下停車場不用紅外傳感器？"（引導思考超聲波在黑暗環(huán)境的優(yōu)勢）2.

測距原理：動畫演示超聲波測距：發(fā)射→遇到障礙物反射→接收→計算距離（公式：距離=聲速×時間/2）提問："如何提高測距精度？"（提示：多次測量取平均、溫度補償聲速）1.

場景討論：分組分析每個智能交通場景的傳感器選型原因，記錄關鍵詞舉例其他智能交通場景（如測速雷達、闖紅燈攝像頭）的傳感器應用2.

原理學習：推導超聲波測距公式，理解"時間差"的關鍵作用討論："雨天超聲波測距會受影響嗎？為什么？"1.案例對比分析，培養(yǎng)技術選型的思辨能力2.公式推導與實際問題結合，提升邏輯思維3.聯(lián)系天氣等變量，增強對技術局限性的認識實驗實踐2——模擬倒車雷達實驗1.

實驗準備：發(fā)放套件：Arduino開發(fā)板、擴展板、超聲波傳感器（HCSR04）、OLED顯示屏、杜邦線展示接口對應表（表22），強調Trig、Echo引腳的連接2.

程序編寫：演示圖形化編程：拖拽"超聲波測距"和"OLED顯示"模塊展示代碼示例，解釋測距與顯示的邏輯3.

實驗任務：基礎任務：測量課桌高度、同學身高，記錄OLED顯示數值與實際測量值的誤差進階任務：當距離<30cm時，讓開發(fā)板發(fā)出蜂鳴提示巡回指導：重點解決I2C接口連接（OLED屏）和邏輯判斷語句1.

硬件組裝：小組協(xié)作完成所有硬件連接，對照接口表檢查2.

編程與測試：上傳程序，觀察OLED顯示的測距數值記錄不同物體的測量數據，分析誤差原因（如超聲波散射）3.

進階挑戰(zhàn)：討論并修改程序，實現蜂鳴器的分級提示（如<30cm快速鳴叫，<20cm連續(xù)鳴叫）1.模擬真實倒車場景，增強知識的實用性2.多組件協(xié)同實驗，提升系統(tǒng)思維能力3.誤差分析與功能拓展，培養(yǎng)工程實踐中的問題解決能力課堂小結與拓展1.

知識梳理：用思維導圖總結傳感器的"原理（敏感+轉換）→分類→智能交通應用"邏輯2.

實驗反思：引導學生分享實驗中的發(fā)現（如"傳感器測量有誤差，需校準"）3.

拓展展望：展示智能傳感器的發(fā)展（如集成AI的攝像頭可識別交通標志），提問