资源简介

智能楼道灯——红外传感器
【教材分析】?
本课内容主要介绍了红外传感器及其应用，重点体现了信息的感知。?在物联网的体系架构中，信息感知是基础。只有全面感知信息，才能可靠传输信息，并最终实现智能应用。而传感器技术是感知层的重要技术手段，红外传感器也是众多传感器技术中最普通常见的。正确认识红外传感器及其应用，可加深学生对信息感知的理解，为后续的学习打下坚实的基础。?
【学情分析】?
本节课的教学对象是小学六年级的学生。通过前面的学习，学生已经具备了一定的信息素养。通过《物联网就在身边——初识物联网》的学习，已经了解了物联网及其应用的相关知识。这些都为本节课的学习打下了良好的基础。然而，六年级的学生对于生活中诸多物联网技术的应用，往往是“知其然，而不知其所以然”。信息是如何被感知的？如何传输的？又是如何最终实现智能应用的？学生对于这些问题的答案是模糊的，知识结构是零散的。所以，消除学生对物联网的神秘感，帮助学生完成建构较为完善的知识结构网络图，是教学设计的重点。?
【教学目标与要求】?
1.?知识与技能?
了解红外线，知道人体能发出特定波长的红外线；?
（2）认识红外传感器，能辨认常见的红外传感器；?
（3）了解红外传感器的特点，能够列举红外传感器的常见应用；?
（4）了解智能楼道灯系统的工作过程。?
2.?过程与方法?
（1）通过对智能楼道灯系统的分析与建模，体验分析问题、解决问题的一般过程；?
（2）通过对红外传感器的使用，理解红外传感器的原理；?
（3）通过讨论、评价日常生活中红外传感器的典型应用，学会评价它们的特点及其与实际生活的关系。??
3.?情感、态度与价值观?
（1）通过情境设置与视频观察，引导学生主动发现生活中的物联网应用；?
（2）通过体验实验，引导学生产生保持学习与使用物联网技术的兴趣；?
（3）通过讨论交流与展示同龄人的新发明，促进学生的创新思维，激发学生的创新意识。?
4.?行为与创新?
（1）通过对智能楼道灯的解剖，了解其系统组成，发现其信息获取的特征；?
（2）通过分组实践，拓展对红外传感器的认识；?
（3）基于对红外传感器的认识，提出解决问题的畅想方案。?
【教学重点与难点】?
重点：?
（1）认识红外传感器，能描述它的特点及探测范围；?
（2）通过对智能楼道灯系统分析建模，体会信息的感知及物联网的体系架构。?
难点：?
红外传感器及其特点。?
智能楼道灯系统的工作过程。?
【教学方法与手段】?
分组讨论、总结提炼、实验探究等。?
【课时安排】?
安排1课时。?
【教学准备】?
多媒体机房、实验器材、教学课件等。?
【教学过程】?
一、动画导入，激发兴趣?播放视频：小猪佩奇的动画。?
师：小猪乔治产生了一个疑问：“超市的门怎么自动就打开了呢？”?
师：同学们平时在生活中有没有遇到过？我们走进便利店，不用推门，门就自动打开了。想一想生活中还有没有其他自动感应现象？?
学生说一说。(联想生活中类似的物联网应用，如：感应龙头、烘手器、楼道灯等)。?
同学们说的这些都是物联网中的应用。?
师：说了这么多生活中的物联网应用，现在，老师有一个问题：这些物联网应用中，一个“物”是如何感知另一个“物”的信息的呢？是经过怎样的信息传输，来实现对“物”的自动控制呢？同学们请看。?
播放自动感应楼道灯的视频。?
师：这是？智能楼道灯。?
师：这节课我们就以智能楼道灯系统为例，来探究这些物联网应用背后的秘密。（板书标题：智能楼道灯）?
【设计意图】第一环节关键词——发现。发现生活中与红外传感器相关的物联网应用。以生活中的情境、生活化的问题导入新课，激发兴趣，引起求知欲，令学生注意力集中。动画导入，激发兴趣，拉近与学生的距离，也是课堂的悬念。?
二、分析架构，突显核心?
（1）分析：感知信息的设备是什么？?
①提出问题：人和灯之间是否存在另外一个设备在起作用？?
②大胆猜测：学生仔细观察智能楼道灯系统图，大胆猜测，并尝试在图2上指出该设备。?
③小心求证：通过视频求证。教师继续播放校园内的自动感应楼道灯的视频，学生观看视频，最后视频的画面定格在“红外线感应开关”上，由此验证了前面
猜测的正确性。?
（2）分析：人体的哪种“信息”被感知？?
①提出问题：人有哪些信息可能被感知呢？它（指红外线感应开关）是不是看到了什么？或听到了什么？?
②大胆猜测：学生大胆猜测，多个学生轮流补充回答，人体可能被感知的信息如外貌、声音、身高、体重、指纹、虹膜等。?
③小心求证：学生阅读教材。用“一句话概括”回答下列问题：什么是红外线？人体会发出红外线吗？什么是红外传感器？学生阅读教材获得关于红外线、红外传感器的文字描述，初步体验。教师通过课件给出关于红外线、红外传感器的图片描述。?
（3）小结?
①在智能楼道灯系统中，是“物的信息”被感知，而非“物”本身，即感知了人体发出的红外线。?
②红外感应开关里的奥秘：里面必定包含有“红外传感器”。?
【设计意图】第二环节关键词——分析。以“提出问题”——“大胆猜测”——“小心求证”的学习模式，师生共同就智能楼道灯系统的以下两个问题展开分析：①感知信息的设备是什么？
②人体的哪种信息被感知？同时，渗透学习方法：即由问题出发，先提出假设，再科学求证。?
这里体现了课堂组织的“问题导向”，即由问题作为出发点，教师鼓励学生就某个问题进行大胆猜测，提出一些可能的假设方案，逐步造成这样的情况。这个问题学生急于解决，并且已经提出了假设方案，但是利用现有的知识和技能却无法证明假设是否正确有效，形成认知冲突，让学生在迫切的要求下主动寻求较为科学权威的求证。?
对于“什么是红外线？什么是红外传感器？”，这部分内容属于陈述性的知识，书上有现成的名词解释，所以安排学生2分钟自主学习，同时教师提供3个问题和线索，以提高学生自主学习时的效率。课堂到这里，补充完整的课题：《智能楼道灯——红外传感器》，其中，红外传感器是智能楼道灯系统的核心。?
三、解读原理，感受体验?
红外传感器是如何探测红外线，并转换成电信号，最终实现对灯的自动控制的？为了理清它的工作过程，教师根据图片进行讲解。?
通过部分学生实践体验，其余学生观察体验，解读智能楼道灯系统中红外传感器的工作过程，并由此提炼出物联网的体系架构。?
1～2位同学上前，现场体验红外感应灯的工作过程，其余学生观察并思考：在这个过程中，谁在发出红外线？谁感应到了人体发出的红外线？教师和学生通过对回答的总结与梳理，提炼物联网的体系架构：感知、传输、应用。?
“讨论坊”：红外感应开关和普通开关相比，有什么好处？学生回答，梳理：非接触、反应快；安全、卫生；节能、人性化……?
师：小猪乔治还有一个疑问：“刚才门怎么不开，靠近了才打开呢？”同学们想一想？?
学生说一说，小结：红外感应器是有一定的探测范围和角度的。?
【设计意图】第三环节关键词——建模。通过建立模型，解读智能楼道灯系统中红外传感器的工作过程，提炼物联网的体系架构。教师让学生现场玩一玩红外感应灯，目的是充分抓住学生好奇的眼球，就像变魔术一样，对于学生来说，是“见证奇迹的时刻”。有利于激发和保持学生思维的兴趣，调动学生参与的热情，令学生在注意力更集中的状态下，观察更仔细。现场建模理清了红外传感器工作过程。从分析架构，到搭建模型，由感性认识上升到理性认识，帮助学生顺利完成知识的建构。?
四、观看视频，拓展延伸?
介绍红外感情器的应用，图文并茂一一作介绍。播放视频短片让学生感受红外感应器的应用。?
【设计意图】收集很多红外感应器的应用，并播放视频，拓宽学生的视野。感受红外感应器可以给生活带来很多便利。?
五、评价总结，说说收获?
（1）知识梳理。让学生说一说学习收获，教师再进行梳理，帮助学生理清本堂课的知识点，建构完整的知识网络体系。?
（2）欣赏视频，意犹未尽。?
结束语：安全、舒适、智能、环保、节能，这就是红外传感器给我们带来的智能生活。事实上，物联网系统中，感知信息的设备除了红外传感器，还有温度传感器、运动传感器、称重传感器等，在后续的课堂中还会陆续学习。正因为有了这些感知设备的存在，人与物，物与物才得以相连，人们才得以与灯沟通，与水龙头对话，与自然万物交流，才得以开启智能生活的新篇章。?
【设计意图】第五环节关键词——创新。学习的最终意义，是学以致用。这个环节主要是通过讨论交流与展示同龄人的新发明，促进学生的创新思维，激发学生的创新意识。课堂的最后留有一些空白，设计的一些形式：如课后与老师交流，给老师发E-Mail，都是一些具有积极意义的导向，激发学生的兴趣和探讨欲望。

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