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课题：第一单元 第3课 互联网影响新体验
备课时间：2024年8月25日
主备人：xinxijishu886
教学内容及教材分析：
通过学习传感器的起源、认识传感器、分析传感器发展趋势，了解传感器的基本原理，认识常见的传感器。
课程标准要求：
本课通过了解传感器的由来，分析传感器发展趋势，了解传感器的基本原理，认识常见的传感器，知道生活中多种多样的传感器应用及传感器的作用。
核心素养目标：
信息意识：了解传感器的由来及发展趋势，感受信息科技给生活带来的益处。
计算思维：了解传感器的基本工作原理，认识传感器的作用。
数字化学习与创新：通过对信息媒体，能够直观、生动地表达信息，把很多抽象的问题和事实形象化。
信息社会责任：通过学习，了解互联网在我们的生活中的作用，培养学生的学习兴趣及爱国主义精神。
教学重点：
认识传感器。
教学难点：
了解传感器优势。
教学方法：
教师讲授、学生讨论，演示法
学习方法：
交流讨论法，动手实践
教学工具：
多媒体网络电脑教室、多媒体软件、教师自制课件。
教学过程：
复习巩固：人在感知外界信息时，需要用到视觉、味觉、嗅觉、触觉、听觉等感官系统，通过感官获取外界信息后，由大脑进行分析判断和处理。物联网也能感知世界吗？举个例子？
新课导入：学生回答以上问题后教师汇总，用提问法来引入新课，问物联网也能感知世界的话，那么物联网的感官是什么呢？学生已经接触过的传感器就是物联网的感官。
新课教学：感知在物联网中起着决定性的作用。传感器是物联网的感觉器官（图2.1），就如同人的眼、耳、口、鼻、舌等，用于获取目标对象的各种数据。
在过程与控制模块，学生已经接触了传感器。这里可以结合人体的感知系统来类比传感器，以此来降低传感器的神秘感。传感器被称为人类的“电五官”，它能模仿我们的五官获取数据，如光敏传感器就像我们的眼睛，声音传感器就像我们的耳朵，气味传感器就像我们的鼻子，温度传感器就像我们的皮肤……教学时，可以将常见的光敏传感器、声音传感器、气味传感器、温度传感器等与人类的五大感觉器官进行类比，帮助学生更好地理解。
一、传感器的起源
人类文明进步的重要标志是制造和使用工具。传感器其实由来已久，我国古代的伟大发明指南针（图2.2）、日晷（图2.3）、沙漏等都可以视为最古老的传感器，因为它们具有一定的感知能力。但古代传感器通常基于简单的物理原理，依赖人们对周围环境的长期观察和经验积累而设计，精度相对较低。
图2.2 图2.3
传感器发展的漫长历史见证了人类科技的不断进步。古代中国在这一领域贡献突出。指南针在古代叫作司南，利用地球的磁场来确定方向。圭表是古代测量日影长度以定方向、节气和时刻的天文仪器。日晷是古代利用日影测得时刻的一种计时仪器，由指针和圆盘组成，其原理就是利用太阳投射的影子来测定并划分时刻。沙漏是古代通过控制沙粒掉落的速度来测量时间的装置。水钟是古代利用水的流动来测量时间的计时装置。这些发明不仅展示了中国古代人民的智慧，还推动了传感技术的演进。教学中，教师可以以某个古代传感器为例，结合“输入—计算—输出”介绍其工作原理。在此基础上，引导学生了解中国在传感器领域的贡献，以激发他们对传感技术的兴趣，培养学生的创新意识和民族自豪感。
古代传感器通常基于简单的物理原理，依赖人们对周围环境的长期观察和经验积累而设计，精度相对较低。
除了前面介绍的传感器，古代还有测风器、测雨器等装置。教学中，重点要放在实现了什么感知功能，以及实现的输入和输出。
学习活动1
上网查找材料，说一说古代还有哪些传感器。它们分别实现了什么感知功能？它们的输入和输出分别是什么？
认识传感器
传感器是一种能将感应到的数据按照一定规律转换成可用信号的器件或装置，以满足数据的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。例如，声音传感器将声波转换为相应的信号（图2.4）。
图2.4 传感器的基本结构与工作原理
机械扩展了人类的体力，计算机扩展了人类的智力，无处不在的传感器
则扩展了人类的感知能力。常见的传感器有温度传感器、土壤湿度传感器、加速度传感器、光敏传感器、声音传感器、图像传感器、红外传感器、气压传感器等，它们广泛应用于生活中的各类设备。
传感器的定义不需要学生死记硬背，但要让学生了解其实质是将不易测量的物理量转化成容易测量的量，如电学量。教学中，为了降低难度，这里将传感器中的敏感元件和转换元件抽象为计算。敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分，用来感知环境数据、接收输入信号。转换元件的功能是将敏感元件的变化转换成适合传输和度量的信号，从而实现信号的输出。
学习活动2
1. 洗衣机、冰箱、空调等常见的家用电器中是否有传感器？如果有传感器，这些传感器有哪些功能和作用？
2. “祝融号”火星探测车可能安装了哪些传感器？分别有什么作用？
教师引导学生理解传感器不仅能实现人类自身拥有的感知，还扩展了人类身体不具有的感知。当前，还有很多需要探索的未知领域，如太空、深海、深地等，因此需要开发种类更多、功能更强大的传感器。
大多数家用电器中都有传感器。教学中，除了洗衣机、冰箱、空调，教师可根据本地实际情况，选择电饭煲、热水器、电烤箱、榨汁机、电熨斗、吸尘器等学生常见的家用电器。随着科技的进步，越来越多的家用电器都集成了多种传感器，家用电器的智能化程度与其所搭载的传感器数量往往呈正相关。
在探究家用电器的传感器后，教师可以将讨论拓展至太空探索领域。“祝融号”火星车成功在火星表面着陆，并执行了多项科学探测任务，其背后离不开众多传感器的支持，如用于分析火星大气和土壤成分的光谱仪、监测地壳运动的地震仪，以及探测周围环境温湿度变化的传感器等，共同构成了“祝融号”强大的感知系统。
此外，教师还可以将传感器的应用场景延伸至学生熟悉的其他领域，带领学生深入分析功能实现的过程。这样的讨论不仅有助于提升学生对传感器的认识，还能激发他们对跨学科知识应用的思考。
三、传感器的发展趋势
传感器作为物联网的基础，应用越来越广泛。物联网的发展又对传感器提出更高的要求，如体积更小、功能更强、价格更低、检测更准确、使用更灵活、产品更节能等。以计步功能为例，从简单的计步器到物联手表，集成的传感器也越来越多，对运动的感知能力越来越强，如图2.5所示。
图2.5 计步设备的发展
现在，传感器已经从简单的电子零件逐步变成具有感知、计算、存储、传输等功能的集成化装置。
传感器的发展和传感器的应用需求密切相关，应用越广泛，需求就会越细，要求就会越高。正是由于传感器集成化、智能化、无线化的发展，传感器的作用越来越大。教学中，要让学生理解应用需求是促使传感器向这些方向发展的原因，体会传感器不仅是物联网的基础，也是大数据、人工智能等技术的基础。
在传感器发展的过程中，出现了很多新的名词，如无线传感器、智能传感器等。教学中，不必让学生认识和区分智能传感器、无线传感器等概念，只需强调传感器正朝着更智能、更便捷、更集成的方向发展即可。
传感器的种类多达几万种，但和芯片技术一样，国内有部分高精尖的传感器依赖进口。随着自主研发技术的增强，国产传感器近些年已经有了长足的发展。教学中，可适时引导学生思考，传感器的国产化对促进我国科技自主可控的意义。
相比家用电器，手机中的传感器更多。教学中，教师可以让学生分组讨论，先引导学生讨论手机常见的功能；然后，分析实现这些功能需要的传感器。例如，光敏传感器随时检测环境的光强度数据，使得手机能够根据周围光强度数据自动调节屏幕亮度；加速度传感器可以检测物体在x、y、z轴三个方向上的加速度，让手机知道人们的运动方向。
课堂练习：
1. 洗衣机、冰箱、空调等常见的家用电器中是否有传感器？如果有传感器，这些传感器有哪些功能和作用？
2. “祝融号”火星探测车可能安装了哪些传感器？分别有什么作用？
课堂小结：
1．传感器是物联系统的基础，是物联网实现全面感知的关键 。
2．传感器是一种能将感应到的数据按照一定规律转换成可用信号的器件或装置。
3．传感器延伸了人类的感知。
4．传感器向着网络化、集成化、微型化、智能化的方向发展。
作业布置：
学生学习手册第15页任务单填写
板书设计：
第一单元 从感知到物联 第二课 传感之古今未来
传感器的起源 二、认识传感器 三、传感器的发展趋势
组长审批意见及签字：
教学反思：
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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