第第頁人教版（2024）八年級(jí)全一冊(cè)信息科技第2課《傳感之古今未來》教案課程名稱：第2課傳感之古今未來年級(jí)：八年級(jí)課時(shí)：45分鐘一、教學(xué)目標(biāo)分析知識(shí)與技能1.能夠了解傳感器的起源、定義及基本工作原理。2.能夠認(rèn)識(shí)常見傳感器類型，如溫度、光敏、聲音傳感器等。3.能夠分析傳感器在生活、科技領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例。4.能夠簡述傳感器的發(fā)展趨勢，如集成化、智能化、無線化。過程與方法1.通過類比人體感官，理解傳感器的功能，提升抽象思維能力。2.通過小組討論、案例分析，探究傳感器在不同場景的應(yīng)用，培養(yǎng)信息收集與合作探究能力。3.通過對(duì)比古今傳感器，體會(huì)科技發(fā)展脈絡(luò)，增強(qiáng)歷史與科技結(jié)合的分析能力。情感態(tài)度價(jià)值觀1.感受中國古代科技成就，激發(fā)民族自豪感。2.體會(huì)傳感器對(duì)生活和科技進(jìn)步的推動(dòng)作用，培養(yǎng)對(duì)信息科技的興趣。3.關(guān)注傳感器國產(chǎn)化現(xiàn)狀，增強(qiáng)科技自主創(chuàng)新的責(zé)任感。二、教學(xué)內(nèi)容及重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)1.傳感器的定義與工作原理。2.常見傳感器的功能及應(yīng)用實(shí)例。3.傳感器發(fā)展趨勢的理解。教學(xué)難點(diǎn)1.傳感器工作原理的抽象概念具象化。2.跨學(xué)科知識(shí)在傳感器應(yīng)用中的綜合分析。3.傳感器發(fā)展趨勢與實(shí)際需求的關(guān)聯(lián)理解。三、教學(xué)過程設(shè)計(jì)教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法情景導(dǎo)入（5分鐘）師：同學(xué)們，感知在物聯(lián)網(wǎng)中起著決定性的作用。傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的感覺器官就如同人的眼、耳、口、鼻、舌等，用于獲取目標(biāo)對(duì)象的各種數(shù)據(jù)。師：本節(jié)課我們要了解傳感器的由來及發(fā)展趨勢，感受信息科技給生活帶來的益處，學(xué)習(xí)傳感器的基本工作原理，認(rèn)識(shí)傳感器的作用。師：本節(jié)課我們的學(xué)習(xí)內(nèi)容包括：學(xué)習(xí)傳感器的起源，認(rèn)識(shí)傳感器，并理解傳感器的發(fā)展趨勢。師：今天的學(xué)習(xí)內(nèi)容我們也將圍繞兩個(gè)關(guān)鍵問題展開：什么是傳感器，它是如何工作的？傳感器的發(fā)展趨勢是什么？問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)知識(shí)點(diǎn)一：傳感器的起源（4分鐘）師：我們先來看看傳感器的起源。隨著人類文明的進(jìn)步，越來越多的工具被制造和使用。其中指南針，日晷等都可以視為最古老的傳感器。它們具有一定的感知能力。但古代傳感器通常基于簡單的物理原理，依賴人們對(duì)周圍環(huán)境的長期觀察和經(jīng)驗(yàn)積累而設(shè)計(jì)，精度相對(duì)較低。講授法學(xué)習(xí)活動(dòng)一：查閱資料了解古代傳感器（6分鐘）師：除了我們上面提到的指南針，日晷等傳感器外，同學(xué)們知道古代還有哪些傳感器嗎？通過上網(wǎng)查找材料，說說其他傳感器它們分別實(shí)現(xiàn)了什么感知功能？它們的輸入和輸出分別是什么？師：通過查閱資料，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)古時(shí)候還有很多傳感器，例如測風(fēng)器——如相風(fēng)鳥，它可以測定風(fēng)向和風(fēng)速。通過自然風(fēng)力的輸入，通過風(fēng)對(duì)其產(chǎn)生的作用力，使其發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)，人們依據(jù)其指向和擺動(dòng)幅度等判斷風(fēng)向和風(fēng)速，可以輸出風(fēng)向（如東南西北等方向）、風(fēng)速等級(jí)（可簡單劃分為微風(fēng)、大風(fēng)等，或更精確的數(shù)值）。師：除了測風(fēng)器，我國古代還有測雨器。宋代的“天池盆”，是世界上最早的測雨器。它可以測量降雨量。輸入自然降落到測雨器內(nèi)的雨水，通過測量盆中收集雨水的深度來確定降雨量，輸出降雨量數(shù)值（一般通過容器內(nèi)收集雨水的深度來衡量）。師：還有可以檢測地震的發(fā)生判斷地震方向的傳感器——地動(dòng)儀，比如候風(fēng)地動(dòng)儀。輸入地震發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的地震波引發(fā)的地面震動(dòng)，利用“懸垂擺原理”，當(dāng)?shù)卣鸩▊鱽?，?nèi)部的擺錘會(huì)擺動(dòng)，觸發(fā)機(jī)關(guān)，使相應(yīng)方向的龍口張開，銅丸落下，提示地震方位。輸出地震發(fā)生方位。師：除了上面介紹的傳感器，還有很多早期傳感器。比如圭表通過測量日影長度，以太陽光照下圭表產(chǎn)生的日影長度數(shù)據(jù)為輸入，依據(jù)日影長度變化規(guī)律和天文歷法知識(shí)推算，輸出方向、節(jié)氣、時(shí)刻；日晷利用太陽投射影子，把太陽光照下晷針影子位置作為輸入，根據(jù)影子在刻度盤位置對(duì)應(yīng)不同時(shí)刻來輸出時(shí)刻；沙漏靠控制沙粒掉落速度，輸入是沙粒從一個(gè)容器到另一個(gè)容器的流動(dòng)，依據(jù)沙粒流速、數(shù)量和時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系，輸出時(shí)間；水鐘借助水的流動(dòng)，以水從一個(gè)容器流到另一個(gè)容器為輸入，依照水流速度、水量和時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系，輸出時(shí)間。它們雖原始，但已具備傳感器“輸入-計(jì)算-輸出”的基本邏輯，是傳感器發(fā)展的早期形態(tài)。講授法實(shí)踐操作法知識(shí)點(diǎn)二：認(rèn)識(shí)傳感器（8分鐘）師：認(rèn)識(shí)了傳感器的起源和一些古代的傳感器，下面，我們來學(xué)習(xí)科技世界中的傳感器。傳感器是一種能將感應(yīng)到的數(shù)據(jù)按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，以滿足數(shù)據(jù)的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。其基本結(jié)構(gòu)包含敏感元件與轉(zhuǎn)換元件。基本工作原理為：被測量作用于敏感元件，敏感元件感應(yīng)并捕捉物理量、化學(xué)量等信息。隨后，轉(zhuǎn)換元件將敏感元件獲取的信息，依照特定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于傳輸、處理的信號(hào)，如電信號(hào)等。師：傳感器中的敏感元件是指傳感器中能直接感受或響應(yīng)被測量的部分，用來感知環(huán)境數(shù)據(jù)、接收輸入信號(hào)。轉(zhuǎn)換元件的功能是將敏感元件的變化轉(zhuǎn)換成適合傳輸和度量的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的輸出。在傳感器工作過程中，還會(huì)有輔助電路和變換電路的參與。師：了解了傳感器后，我們來看看常見的傳感器。如溫濕度傳感器、光敏傳感器、紅外傳感器、氣壓傳感器等，它們廣泛應(yīng)用于生活中的各類設(shè)備。師：同一種傳感器可以應(yīng)用在不同領(lǐng)域。如溫度傳感器可以用于工業(yè)領(lǐng)域監(jiān)控溫度，還可以用在醫(yī)療領(lǐng)域監(jiān)測病人的體溫。師：實(shí)現(xiàn)同一個(gè)功能，可以使用不同種類的傳感器。就如測量無人機(jī)飛行高度，既可以使用氣壓傳感器，也可以使用超聲波傳感器，還可以使用紅外傳感器。講授法學(xué)習(xí)活動(dòng)二：認(rèn)識(shí)設(shè)備中的傳感器（8分鐘）師：傳感器在生活中單獨(dú)出現(xiàn)的情況很少，基本上都是作為電子設(shè)備中的一部分參與我們的生活。那同學(xué)們思考一下：洗衣機(jī)、冰箱、空調(diào)等常見的家用電器中是否有傳感器？如果有傳感器，這些傳感器有哪些功能和作用？“祝融號(hào)”火星探測車可能安裝了哪些傳感器？分別有什么作用？師：像洗衣機(jī)、冰箱、空調(diào)等常見的家用電器，其中都有傳感器。我們以洗衣機(jī)為例，洗衣機(jī)中有水位傳感器，溫度傳感器，重量傳感器和壓力傳感器。水位傳感器功能：檢測洗衣機(jī)內(nèi)水位高低?？梢钥刂七M(jìn)水和排水，保證洗衣機(jī)內(nèi)水位合適，避免水浪費(fèi)或不足，滿足不同衣物量的洗滌需求。溫度傳感器功能：測量洗衣水溫度。會(huì)依據(jù)衣物材質(zhì)和洗滌程序，把水溫調(diào)節(jié)到合適范圍，提高洗滌效果，防止衣物因水溫過高受損。重量傳感器功能：測量衣物重量。為洗衣機(jī)控制系統(tǒng)提供衣物重量信息，自動(dòng)調(diào)整水位、洗滌時(shí)間和洗滌力度等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能高效洗滌。在衣物少就減少用水量、縮短洗滌時(shí)間。壓力傳感器功能：監(jiān)測洗衣機(jī)內(nèi)部水壓。確保洗滌和漂洗時(shí)水流正常，防止因衣物過多或管道堵塞等造成水壓異常，保護(hù)洗衣機(jī)水路系統(tǒng)。師：“祝融號(hào)”火星車成功在火星表面著陸，并執(zhí)行了多項(xiàng)科學(xué)探測任務(wù)，其背后離不開眾多傳感器的支持，如用于導(dǎo)航與地形觀測的導(dǎo)航與地形相機(jī)、探測火星次表層結(jié)構(gòu)的次表層探測雷達(dá)、監(jiān)測火星磁場情況的火星表面磁場探測儀，以及獲取火星氣象數(shù)據(jù)的火星氣象測量儀，這些傳感器協(xié)同工作，助力“祝融號(hào)”開展火星探測任務(wù)，讓我們對(duì)火星環(huán)境有更深入認(rèn)知。講授法知識(shí)點(diǎn)三：傳感器的發(fā)展趨勢（6分鐘）師：傳感器的應(yīng)用如此廣泛，我們來探討一下傳感器的發(fā)展趨勢。傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，應(yīng)用越來越廣泛。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展又對(duì)傳感器提出更高的要求，如體積更小、功能更強(qiáng)、價(jià)格更低、檢測更準(zhǔn)確、使用更靈活、產(chǎn)品更節(jié)能等。師：傳感器的種類多達(dá)幾萬種，但和芯片技術(shù)一樣，國內(nèi)有部分高精尖的傳感器依賴進(jìn)口。隨著自主研發(fā)技術(shù)的增強(qiáng)，傳感器作為關(guān)鍵基礎(chǔ)部件，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化對(duì)我國科技自主可控至關(guān)重要，能擺脫對(duì)外技術(shù)依賴，從保障國家安全層面，避免關(guān)鍵技術(shù)受外部制約；從技術(shù)發(fā)展看，助力突破國外長期壟斷的技術(shù)瓶頸，掌握核心研發(fā)能力；從產(chǎn)業(yè)生態(tài)講，穩(wěn)定產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈，推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)自主、健康、可持續(xù)發(fā)展，為我國科技與經(jīng)濟(jì)發(fā)展筑牢根基。講授法拓展與提升（5分鐘）師：手機(jī)之所以越來越智能，很重要的原因就是集成了越來越多的傳感器。同學(xué)們思考：手機(jī)集成了哪些傳感器？這些傳感器有什么作用？手機(jī)中的哪些應(yīng)用使用了這些傳感器？師：手機(jī)上的傳感器有重力傳感器：檢測手機(jī)方向和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，用于屏幕自動(dòng)旋轉(zhuǎn)、游戲控制。光線傳感器：檢測環(huán)境光線強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)屏幕亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)，輔助拍照參數(shù)調(diào)整。距離傳感器：檢測手機(jī)與物體距離，防止通話時(shí)誤觸，能自動(dòng)關(guān)閉和點(diǎn)亮屏幕。攝像頭傳感器：捕捉圖像和視頻信息，用于拍照、錄像、視頻通話等。指紋傳感器：采集指紋用于身份識(shí)別，實(shí)現(xiàn)指紋解鎖、指紋支付?；魻杺鞲衅鳎簷z測磁場變化，配合保護(hù)套，實(shí)現(xiàn)開合時(shí)自動(dòng)喚醒或關(guān)閉屏幕。加速度傳感器：測量手機(jī)加速度變化，應(yīng)用于計(jì)步、搖一搖等功能。氣壓傳感器：測量大氣壓力，推算海拔，用于地圖導(dǎo)航海拔顯示、天氣預(yù)報(bào)。講授法課后作業(yè)（1分鐘）師：請(qǐng)同學(xué)們?cè)谡n后選擇一種在課堂上未詳細(xì)介紹的古代傳感器，查閱資料后撰寫一篇300字左右的小短文，內(nèi)容需包含該傳感器的名稱、工作原理、實(shí)現(xiàn)的感知功能、輸入和輸出信息，以及它在當(dāng)時(shí)社會(huì)的應(yīng)用場景和重要意義。課堂小結(jié)與評(píng)價(jià)（2分鐘）師：本節(jié)課，我們知道了傳感器起源于古代，了解其工作原理，認(rèn)識(shí)到發(fā)展趨勢及國產(chǎn)化意義；知道古代有多種傳感器，了解其現(xiàn)代應(yīng)用，認(rèn)識(shí)到發(fā)展受物聯(lián)網(wǎng)推動(dòng)；還知道傳感器歷史久，了解了其構(gòu)成，認(rèn)識(shí)到對(duì)科技和生活影響大且國產(chǎn)化重要。教學(xué)反思1.反思點(diǎn)：傳感器工作原理對(duì)八年級(jí)學(xué)生仍顯抽象，部分學(xué)生僅記住“類比感官”的表面聯(lián)系，未理解“物理量→電信號(hào)”的核心邏輯?？鐚W(xué)科知識(shí)在案例中滲透不足，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)復(fù)雜應(yīng)用的原理一知半解。雖設(shè)計(jì)實(shí)物演示，但學(xué)生全程僅“觀察教師操作”，缺乏自主調(diào)試傳感器、記錄數(shù)據(jù)的機(jī)會(huì)，難以直觀感受“輸入變化→輸出響應(yīng)”的動(dòng)態(tài)過程。小組討論分析手機(jī)傳感器因?qū)W生知識(shí)儲(chǔ)備差異，出現(xiàn)“少數(shù)人主導(dǎo)、多數(shù)人傾聽”的現(xiàn)象，未充分調(diào)動(dòng)全員思維。古代傳感器的民族自豪感培養(yǎng)較充分，但“傳感器國產(chǎn)化”話題僅停留在“依賴進(jìn)口”的現(xiàn)狀描述，未深入思考科技自主的意義。作業(yè)雖分基礎(chǔ)與拓展，但未針對(duì)提供“低臺(tái)階”任務(wù)，也未為學(xué)優(yōu)生設(shè)置“高挑戰(zhàn)”內(nèi)容，差異化指導(dǎo)不足。2.改進(jìn)措施：插入1分鐘動(dòng)畫，拆解光敏傳感器“受光→電阻變化→電流信號(hào)”的微觀過程，用顏色標(biāo)注“輸入→計(jì)算→輸出”路徑。在講解“祝融號(hào)光譜儀”時(shí)，用圖示對(duì)比“不同物質(zhì)反射光譜差異”，簡要關(guān)聯(lián)物理“光的色散”知識(shí)，幫助學(xué)生理解“檢測成分”的原理。課前準(zhǔn)備Arduino套件，課堂中讓學(xué)生分組操作：遮擋光敏電阻→觀察LED亮度變化→記錄“光照強(qiáng)度與電流關(guān)系”，填寫簡易實(shí)驗(yàn)單。在分析“手機(jī)傳感器”時(shí)，發(fā)放“功能卡片”，要求小組用