教學(xué)設(shè)計

課程基本信息學(xué)科信息科技年級七年級學(xué)期春季課題傳感器的應(yīng)用教科書書名：信息科技七年級下教材出版社：浙江教育出版社出版日期：2023年9月教學(xué)內(nèi)容與學(xué)習(xí)對象分析教學(xué)內(nèi)容分析：本課是第二單元第7課，本課內(nèi)容是第5課《感知與識別》和第6課《常見的傳感器》的后續(xù)內(nèi)容，重點是根據(jù)需求選擇合適的傳感器。本課將前后內(nèi)容進(jìn)行了銜接，首先是將傳感器的知識進(jìn)行應(yīng)用體驗，真實感受物理信息的數(shù)據(jù)化，同時為第8課“無線通信技術(shù)”和第9課“物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議”實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為后續(xù)數(shù)據(jù)的處理做好準(zhǔn)備。本課遵循“數(shù)據(jù)”“算法”兩條邏輯主線，響應(yīng)課程標(biāo)準(zhǔn)中“物聯(lián)網(wǎng)實踐與探索”模塊中內(nèi)容要求3、內(nèi)容要求4。本課主要內(nèi)容包括“傳感器的選擇”“傳感器的應(yīng)用”?！皞鞲衅鞯倪x擇”包含選擇合適的傳感器、熟悉傳感器的類別及其功能用途。“傳感器的應(yīng)用”包含傳感器的連接、使用編程軟件編寫代碼、讀取并分析采集數(shù)據(jù)結(jié)果。實現(xiàn)了在不同的環(huán)境下選擇合適的傳感器采集數(shù)據(jù)的過程。學(xué)習(xí)對象分析：學(xué)習(xí)對象是七年級學(xué)生，大部分學(xué)生能夠參與合作學(xué)習(xí)，分析闡述自己的觀點和想法，使用軟件和硬件設(shè)計開展實踐驗證。經(jīng)過本單元前幾課的學(xué)習(xí)，學(xué)生對感知技術(shù)、傳感器概念及原理、傳感器類型和功能，以及傳感器在社會和生活各領(lǐng)域的應(yīng)用都有了初步認(rèn)識，了解感知層的大量數(shù)據(jù)采集都來于傳感器。通過小學(xué)階段Python學(xué)習(xí)，他們已經(jīng)具有一定的讀程序的能力。部分學(xué)生對生活中傳感器的應(yīng)用場景已有所體驗。學(xué)習(xí)過程中選擇合適的傳感器，并應(yīng)用傳感器獲取數(shù)據(jù)來驗證，這對于學(xué)生來說是一個全新的體驗，因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)本課知識時，需要提供幫助其理解的補充材料，并采取探究性實驗的方式來實現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)獲取和呈現(xiàn)。教學(xué)目標(biāo)分析（含核心素養(yǎng)導(dǎo)向）1.通過根據(jù)需求選擇合適的傳感器，熟悉傳感器的類別及其功能用途。2.通過傳感器的應(yīng)用和串口數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)，體會傳感器的數(shù)據(jù)獲取與呈現(xiàn)。教學(xué)重點：傳感器的選擇和應(yīng)用。

教學(xué)難點：傳感器的數(shù)據(jù)獲取和呈現(xiàn)。教學(xué)過程（一）感知【活動描述】學(xué)生觀看視頻、照片，師生共同探討并梳理校園農(nóng)場的環(huán)境數(shù)據(jù)及其獲取方式?！緦W(xué)生活動】觀看大屏幕上的“植物生長因素”視頻和校園農(nóng)場的照片，同時思考以下2個問題。（1）校園農(nóng)場中植物生長需關(guān)注的影響因素有哪些？（2）這些影響因素的數(shù)據(jù)可以用什么方式獲取？【教師活動】1.在學(xué)生觀看視頻過程中，觀察學(xué)生反應(yīng)，包括注意力集中程度、表情變化等。2.選擇2位學(xué)生代表分享觀點，引導(dǎo)其他學(xué)生補充。【設(shè)計意圖】本環(huán)節(jié)的設(shè)計旨在喚醒學(xué)生對傳感器知識的已有認(rèn)知，激發(fā)學(xué)生的探究欲望；選擇2位有代表性的學(xué)生，可以進(jìn)一步了解學(xué)生對已有的傳感器基礎(chǔ)的認(rèn)知，為下一個學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)“選擇傳感器”學(xué)習(xí)活動提供基礎(chǔ)。（二）建構(gòu)活動1：選擇合適的傳感器。【活動描述】學(xué)生根據(jù)需求選擇合適的傳感器并填寫實驗單。【學(xué)生活動】1.通過觀看課件（如圖1所示）、網(wǎng)絡(luò)檢索、查閱教材等途徑，了解常見的傳感器及其功能。圖1常用的傳感器2.4人大組分成2人為一小組，根據(jù)植物生長影響因素，選擇合適的傳感器并寫出其功能與作用，如表1所示。表1校園農(nóng)場中所需傳感器植物生長影響因素傳感器名稱功能與作用3.4人大組中的兩個小組之間分享本組的結(jié)果?！窘處熁顒印?.在學(xué)生探究時，引導(dǎo)學(xué)生使用多種方式開展學(xué)習(xí)。2.在學(xué)生填寫實驗單時，教師巡視，對于學(xué)有困難的學(xué)生予以點撥。對于有代表性的學(xué)生作品拍照投影到大屏幕。3.根據(jù)學(xué)生舉手情況，選擇不同小組代表匯報分享，教師引導(dǎo)其他小組學(xué)生舉手補充?！驹O(shè)計意圖】本設(shè)計旨在引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實際需求、傳感器的功能和類別，選擇合適的傳感器，引導(dǎo)他們深入探究事物背后的原理，激發(fā)學(xué)生的求知欲，為后續(xù)知識體系的構(gòu)建打下基礎(chǔ)。（三）應(yīng)用活動2：應(yīng)用傳感器【活動描述】小組合作完成信息科技實驗板連接，并利用板載傳感器獲取環(huán)境數(shù)據(jù)?！緦W(xué)生活動】1.學(xué)生以4人一小組，組內(nèi)每2人共用一塊實驗板，分別將實驗板連接至計算機(jī)，如圖2所示。圖2計算機(jī)與實驗板連接樣式圖2.學(xué)生在計算機(jī)上啟動“實驗板程序工具”軟件，將程序燒錄到實驗板中，獲取環(huán)境中光線、聲音、溫度、濕度數(shù)據(jù)。觀看大屏幕上有關(guān)于樣例程序代碼和書本41頁，理解代碼在這個問題中的作用。具體步驟如下：（1）選擇實驗板，查看是否處于“空閑中”，如圖3所示。圖3程序界面圖（2）選擇“樣例程序”——“獲取板載數(shù)據(jù)”代碼，如圖4所示。圖4程序代碼界面圖（3）單擊“保存”，并單擊“燒錄”，查看燒錄結(jié)果，如圖5所示。圖5程序燒錄結(jié)果界面圖（4）單擊“運行”，查看實驗板上的數(shù)據(jù)，如圖6所示。圖6程序運行界面圖3.學(xué)生反饋本組收集的數(shù)據(jù)結(jié)果【教師活動】1.在學(xué)生連接設(shè)備時，巡視觀察，協(xié)助學(xué)有困難的學(xué)生解決問題。2.在學(xué)生導(dǎo)入樣例代碼時，在課件中呈現(xiàn)程序代碼，引導(dǎo)學(xué)生理解While循環(huán)的一般格式以及在本問題中起到的作用。3.隨機(jī)選擇2-3組學(xué)生匯報，在學(xué)生反饋時，引導(dǎo)其他學(xué)生補充和點評?！驹O(shè)計意圖】本環(huán)節(jié)設(shè)計旨在讓學(xué)生在小組合作中完成傳感器設(shè)備連接、認(rèn)識編程軟件和理解程序代碼作用，提升運用數(shù)字工具解決問題的信息化學(xué)習(xí)能力；隨機(jī)選擇學(xué)生代表匯報，能夠?qū)崟r檢測學(xué)生課堂學(xué)習(xí)情況。活動3：探究分析傳感器數(shù)據(jù)【活動描述】學(xué)生設(shè)計實驗單，根據(jù)實驗單探究在不同環(huán)境下傳感器采集數(shù)據(jù)的結(jié)果，分析實驗結(jié)果。【學(xué)生活動】1.小組根據(jù)自己選擇的1個傳感器，思考怎樣改變的環(huán)境。2.組員合作，在實驗室內(nèi)改變環(huán)境，并記錄數(shù)據(jù)，如表2所示。3.小組分享實驗過程和實驗結(jié)果。表2實驗記錄表傳感器的名稱實際測試過程記錄當(dāng)前環(huán)境描述獲取的數(shù)據(jù)我的發(fā)現(xiàn)【教師活動】1.在學(xué)生討論時，對于學(xué)有困難的學(xué)生給予指導(dǎo)?！绢A(yù)設(shè)】學(xué)生無法針對性選擇傳感器時，教師引導(dǎo)學(xué)生選擇光線、聲音、溫度、濕度傳感器中的1個。2.在學(xué)生開展實驗探究時，巡視指導(dǎo)，及時解答學(xué)生的疑問并關(guān)注學(xué)生的實驗進(jìn)度。【設(shè)計意圖】本設(shè)計旨在學(xué)生在應(yīng)用傳感器收集數(shù)據(jù)過程中，深入熟悉傳感器的功能，為后續(xù)物聯(lián)原型搭建時選擇合適的傳感器做鋪墊。（四）梳理【活動描述】師生共同梳理傳感器選擇和應(yīng)用的關(guān)鍵內(nèi)容，歸納傳感器獲取數(shù)據(jù)的過程?！緦W(xué)生活動】1.對照自己的導(dǎo)學(xué)案，閱讀書本38-41頁回顧本節(jié)課學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容。2.觀看“玉兔號”月球車的視頻，分析月球車上的傳感器及其功能，并記錄在實驗單上，組長分享。【教師活動】1.在學(xué)生回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容時，借助課件呈現(xiàn)課堂小結(jié)，對本節(jié)課的內(nèi)容加以提煉和強(qiáng)化。2.在學(xué)生觀看視頻時，觀察學(xué)生反應(yīng)，包括注意力集中程度、表情變化等。3.選擇1-2個小組代表分享