资源简介

(共34张PPT)
第5课
温湿度传感器
八年级
上
01
学习目标
内容总览
02
新知导入
03
项目情境
04
项目准备
05
项目实施
06
课后练习
07
课堂小结
08
板书
教学目标
能够理解温湿度监测在环境保护、文物保存等方面的社会价值，具备在数字化时代中负责任地使用信息技术的意识。
信息社会责任
能够认识到温湿度信息在日常生活和特定环境（如档案室）中的重要性，具备主动获取、分析和利用这类信息的意识。
信息意识
能够理解并运用温湿度传感器的工作原理，通过编程和数据处理，培养逻辑思维和问题解决能力，学会将复杂的温湿度问题分解为可计算的模块。
计算思维
能够掌握使用数字化工具（如编程软件、传感器）进行温湿度监测的方法，并在此基础上进行创新实践，如设计并实现“农场植物监测”小场景。
数字化学习与创新
新知导入
在生活中，人所处环境的温湿度是会直接影响人的体温调节功能和热传导效应。人的体感适应度的好坏，会影响学习、工作的效率。随着科技的进步，让众多对环境温湿度有特定需求的场景，有了更便捷的管理方式，可通过温湿度传感器来采集数据，进行科学高效的管理、分析和控制。
新知导入
通过学习，了解温湿度传感器的工作原理及使用。
认识串口打印的可视化显示。
掌握通过程序使传感器获取环境温湿度的方法。
02
03
01
探究新知
一、项目情境
档案保存是一项很重要的工作，利用计算机进行电子存储，优点是方便高效，但安全隐患也特别突出，如出现计算机自身出现故障、人为盗取、恶意修改等情况，都会造成档案信息的丢失或破坏。
探究新知
一、项目情境
在一些档案馆、文物馆，存放着大量机要档案，其历史和社会价值非常高，因而纸质档案保存仍然是档案保存的重要手段。但是纸质档案在保管中容易受温湿度的影响，温湿度过高或过低，都会对纸张造成损坏，降低纸质档案的耐久性，导致字迹褪色、发霉等，从而影响纸质档案的寿命，造成不可挽回的损失，如图所示。
探究新知
一、项目情境
要想保证拥有适宜的温湿度来存储档案，就需要用到温湿度传感器。温湿度传感器可以配合精密空调自动调节室内温湿度，实现对档案馆适宜温湿度的调配，让档案资料得以长时间完好保存，如图所示。生活中很多情景都要对温湿度进行调控，那么我们应该如何进行温湿度的控制呢
探究新知
二、项目准备
在项目开始前，我们先来了解本项目使用到的传感器，掌握软硬件连接的方法。
探究新知
二、项目准备
温湿度传感器是温度传感器与湿度传感器一体化的传感器。它能够将测量得到的温度量和湿度量，按照一定的规律转换成电信号，并将其在温湿度显示装置上显示出来，如图所示。
(一)温湿度传感器
探究新知
二、项目准备
温湿度传感器一般包括一个电阻式湿敏元件和一个NTC测温元件。其中，NTC测温元件是利用其内部的负温度系数热敏电阻检测环境温度，当温度升高，电阻变低，反之电阻变高，NTC测温元件通过电阻值的变化得到相应的温度值，用℃表示。
(一)温湿度传感器
探究新知
二、项目准备
拓展阅读——热敏电阻
电阻式温度传感器，一般有NTC热敏电阻(负温度系数)和PTC热敏电阻(正温度系数)两种；可以通过专用的热敏电阻测试仪观察阻值变化，如果随着温度增加，阻值也增大的，是PTC型的热敏电阻；如果随着温度减少，阻值降低的，是NTC型的热敏电阻。
(一)温湿度传感器
探究新知
二、项目准备
电阻式湿敏元件利用内部的感湿膜检测环境湿度，当湿度增大，感湿膜导电能力变强，电阻变低，反之电阻变高，如图所示。湿敏元件通过其电阻值的变化得到相应的湿度值。但是由于湿度用数量表示较为困难，所以常用的表示湿度的物理量是空气的相对湿度，用%RH表示。
(一)温湿度传感器
探究新知
二、项目准备
将主板和计算机进行连接，再将读取程序烧录至主板，就可读取传感器的实时数值了。打开电脑里的编程软件，我们利用数据线把准备好的开发板和计算机连接起来，点击连接后，如果我们看到计算机右下角弹出硬件连接的弹窗，就可以在计算机资源管理器的端口中看到设备连接成功，就说明主板连接成功，如图所示。
(二)软硬连接
探究新知
二、项目准备
我们再在屏幕上点击“烧录”,就可以将我们写好的程序下载到开发板上，开发板可以通过串口向电脑或者其他设备发送和接收消息。我们可以通过串口指令下的控制模块，进行数据打印、读取和发送，输出结果显示在串口监视器，如图所示。
(二)软硬连接
探究新知
二、项目准备
拓展阅读——串口通信
串口通信，在通常意义上指的是一种通信方式。通过串口，Ex-plore主板可以向电脑或其他显示设备发送消息，也可以接收其他设备发送过来的信息。使用Explore串口通信功能时，我们可以通过“串口”指令下的控制模块，进行数据输出(打印)、读取和发送，输出结果显示在串口监视器中。
(二)软硬连接
探究新知
二、项目准备
micro:bit是一款由英国广播电视公司（BBC）专为青少年编程教育设计，并由微软、三星、ARM、英国兰卡斯特大学等合作伙伴共同完成开发的微型电脑。它不仅在英国广受欢迎，还在全球范围内得到了广泛的推广和应用。
拓展学习——micro：bit简介
探究新知
二、项目准备
拓展学习——micro：bit简介
（一）产品特点
micro:bit仅有信用卡的一半大小，便于携带和使用。
外观尺寸
提供Micro USB接口用于程序烧录和供电，以及PH 2.0接口、鳄鱼夹接口等，方便与其他电子元件互动和扩展。
接口与扩展性
搭载了5x5可编程LED点阵、两颗可编程按键、加速度计、电子罗盘、温度计、蓝牙等丰富的电子模块，功能强大。
电子模块
探究新知
二、项目准备
拓展学习——micro：bit简介
（二）主要功能
micro:bit通过图形化编程工具（如MakeCode、JavaScript Blocks Editor）和文本编程工具（如MicroPython），降低了编程门槛，使青少年能够轻松学习编程逻辑和概念。
编程教育
支持编写电子游戏、声光互动、机器人控制、科学实验、可穿戴装置开发等多种创意项目，激发学生的创造力和想象力。
创意实现
搭载温度传感器、光线传感器等，可用于执行数据采集和分析任务，帮助学生掌握数据科学的基本概念和方法。
数据采集与分析
通过无线模块与其他设备进行通信，可用于开发智能家居或城市的物联网应用，让学生学习物联网技术的基础。
物联网学习
探究新知
二、项目准备
拓展学习——micro：bit简介
（三）编程工具
MakeCode：一种基于图形编程的编程语言，适合初学者。通过拖拽和组合代码块，可以轻松编写程序，并支持JavaScript和Python转换。
01
MicroPython：运行在单片机上的Python版本，支持基本的编程功能，包括控制LED灯、读取传感器和处理输入输出等。
02
03
JavaScript Blocks Editor：微软开发的在线图形化编程工具，编程环境基于Web服务，无需下载本地编程工具。支持在多种操作系统下使用，并支持移动端无线烧录。
探究新知
三、项目实施
本项目我们先学习串口打印，获取传感器的温度值和湿度值三个小模块，再进行完整脚本的搭建。
探究新知
三、项目实施
(1)串口输出：进行串口打印，打印结果可以在串口监视器中看到。通常在进行串口打印时会添加一个延时模块。因为延时模块可以让打印的数据输出更方便观测，程序如下：
(一)模块拆解
思考活动
请你尝试利用串口模块，打印输出一首本学期学习的古诗词或一个你熟悉的数学公式。
思考活动
参考
import time
from microbit import *
uart.init(9600)
while True:
print(‘故人西辞黄鹤楼，烟花三月下扬州。’)
print(‘孤帆远影碧空尽，唯见长江天际流。’)
sleep(5000)
探究新知
三、项目实施
（2）温度检测模块：获取温湿度传感器测量的温度值，程序如下：
(一)模块拆解
探究新知
三、项目实施
（3）湿度检测模块：获取温湿度传感器测量的相对湿度，程序如下：
(一)模块拆解
探究新知
三、项目实施
学习了以上知识，我们就可以做一个小实验，来模拟档案室对温湿度的检测，并打印出来，程序如下：
你也可以与同学一起测测教室和家里房间的温湿度各是多少。
(二)脚本搭建
思考活动
日常生活中，除了图书馆、机房，还有哪些地方需要用到温湿度的调节呢
思考活动
参考
在日常生活中，除了图书馆和机房，还有许多地方需要用到温湿度的调节。例如，博物馆和艺术品展览馆需要精确控制温湿度，以保护珍贵的文物和艺术品不受损害。温湿度过高或过低都可能导致文物变形、褪色或损坏。此外，温室和养殖场也需要调节温湿度，以确保植物和动物的生长环境适宜。温湿度的不当控制可能会影响植物的生长周期和产量，或者影响动物的健康和繁殖能力。因此，温湿度的调节在日常生活和各个行业中都扮演着重要的角色，对于保护财产、维护健康和提高生产效率都具有重要意义。
课堂总结
本节课我们围绕“温湿度传感器”这一主题，深入探讨了其在档案保存等实际应用中的重要性，明确了温湿度信息对于特定环境控制的关键作用。通过学习，大家掌握了温湿度传感器的工作原理、硬件构成以及软硬件连接方式，为后续的数据采集与分析打下了坚实基础。在实践环节，同学们积极参与，通过编程成功获取了传感器数据，体验了数据处理的全过程。希望大家能够将所学知识应用于更广泛的领域，不断创新，并在实践中时刻牢记信息社会责任，确保技术的健康、安全发展。期待大家在接下来的学习中取得更多进步！
课后作业
尝试利用图形编程工具中的角色与舞台背景，实现“农场植物监测”小场景：①当温湿度正常，在植物旁边显示“植物生长正常”。②当温度低于20℃,植物提示“请调节温度”。③当湿度小于60%rh,植物提示“该给我浇水啦”。
01
小组交流，档案室里除了要注意温湿度，还有什么环节需要注意呢
02
板书
33
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php
让备课更有效
www.21cnjy.com
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温湿度传感器教学设计
课题 温湿度传感器 单元 生活中的万物互联 学科 初中信息科技 年级 八年级
教材分析 本课内容围绕“温湿度传感器”的主题展开，结构清晰，层次分明。首先通过项目情境引入，阐述了温湿度控制的重要性，特别是其在档案保存中的应用，增强了学习的实际背景和意义。接着详细介绍了温湿度传感器的工作原理及使用，包括其硬件构成和软硬件连接方式，内容具体且实用。项目实施部分通过模块拆解和脚本搭建，引导学生逐步掌握通过程序获取传感器数据的方法，并设计了思考活动和项目实践，既巩固了理论知识，又提升了学生的动手能力和问题解决能力。整体而言，教材注重理论与实践的结合，能够有效帮助学生掌握温湿度传感器的相关知识及应用技能。
学习目标 信息意识：学生能够认识到温湿度信息在日常生活和特定环境（如档案室）中的重要性，具备主动获取、分析和利用这类信息的意识。计算思维：学生能够理解并运用温湿度传感器的工作原理，通过编程和数据处理，培养逻辑思维和问题解决能力，学会将复杂的温湿度问题分解为可计算的模块。数字化学习与创新：学生能够掌握使用数字化工具（如编程软件、传感器）进行温湿度监测的方法，并在此基础上进行创新实践，如设计并实现“农场植物监测”小场景。信息社会责任：学生能够理解温湿度监测在环境保护、文物保存等方面的社会价值，具备在数字化时代中负责任地使用信息技术的意识。
重点 掌握温湿度传感器的硬件构成、软硬件连接方式及数据采集方法。通过编程实践，学生能够自主获取传感器数据，并进行初步的数据分析。
难点 如何将抽象的温湿度传感器工作原理与实际应用场景相结合，使学生形成直观理解。引导学生通过编程实践，有效获取并分析传感器数据，培养学生的计算思维和动手能力。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 在生活中，人所处环境的温湿度是会直接影响人的体温调节功能和热传导效应。人的体感适应度的好坏，会影响学习、工作的效率。随着科技的进步，让众多对环境温湿度有特定需求的场景，有了更便捷的管理方式，可通过温湿度传感器来采集数据，进行科学高效的管理、分析和控制。(1)通过学习，了解温湿度传感器的工作原理及使用。(2)认识串口打印的可视化显示。(3)掌握通过程序使传感器获取环境温湿度的方法。 了解本课学习任务目标。 通过简要介绍温湿度传感器的重要价值和本课学习任务，激发学生学习的兴趣。
讲授新课 一、项目情境档案保存是一项很重要的工作，利用计算机进行电子存储，优点是方便高效，但安全隐患也特别突出，如出现计算机自身出现故障、人为盗取、恶意修改等情况，都会造成档案信息的丢失或破坏。在一些档案馆、文物馆，存放着大量机要档案，其历史和社会价值非常高，因而纸质档案保存仍然是档案保存的重要手段。但是纸质档案在保管中容易受温湿度的影响，温湿度过高或过低，都会对纸张造成损坏，降低纸质档案的耐久性，导致字迹褪色、发霉等，从而影响纸质档案的寿命，造成不可挽回的损失，如图5-1所示。要想保证拥有适宜的温湿度来存储档案，就需要用到温湿度传感器。温湿度传感器可以配合精密空调自动调节室内温湿度，实现对档案馆适宜温湿度的调配，让档案资料得以长时间完好保存，如图5-2所示。生活中很多情景都要对温湿度进行调控，那么我们应该如何进行温湿度的控制呢 二、项目准备在项目开始前，我们先来了解本项目使用到的传感器，掌握软硬件连接的方法。(一)温湿度传感器温湿度传感器是温度传感器与湿度传感器一体化的传感器。它能够将测量得到的温度量和湿度量，按照一定的规律转换成电信号，并将其在温湿度显示装置上显示出来，如图5-3、图5-4所示。温湿度传感器一般包括一个电阻式湿敏元件和一个NTC测温元件。其中，NTC测温元件是利用其内部的负温度系数热敏电阻检测环境温度，当温度升高，电阻变低，反之电阻变高，NTC测温元件通过电阻值的变化得到相应的温度值，用℃表示。拓展阅读——热敏电阻电阻式温度传感器，一般有NTC热敏电阻(负温度系数)和PTC热敏电阻(正温度系数)两种；可以通过专用的热敏电阻测试仪观察阻值变化，如果随着温度增加，阻值也增大的，是PTC型的热敏电阻；如果随着温度减少，阻值降低的，是NTC型的热敏电阻。电阻式湿敏元件利用内部的感湿膜检测环境湿度，当湿度增大，感湿膜导电能力变强，电阻变低，反之电阻变高，如图5-5所示。湿敏元件通过其电阻值的变化得到相应的湿度值。但是由于湿度用数量表示较为困难，所以常用的表示湿度的物理量是空气的相对湿度，用%RH表示。(二)软硬连接将主板和计算机进行连接，再将读取程序烧录至主板，就可读取传感器的实时数值了。打开电脑里的编程软件，我们利用数据线把准备好的开发板(图5-6)和计算机连接起来，点击连接后，如果我们看到计算机右下角弹出硬件连接的弹窗，就可以在计算机资源管理器的端口中看到设备连接成功，就说明主板连接成功，如图5-7所示。之后，我们再在屏幕上点击“烧录”,就可以将我们写好的程序下载到开发板上，开发板可以通过串口向电脑或者其他设备发送和接收消息。我们可以通过串口指令下的控制模块，进行数据打印、读取和发送，输出结果显示在串口监视器，如图5-8所示。拓展阅读——串口通信串口通信，在通常意义上指的是一种通信方式。通过串口，Ex-plore主板可以向电脑或其他显示设备发送消息，也可以接收其他设备发送过来的信息。使用Explore串口通信功能时，我们可以通过“串口”指令下的控制模块，进行数据输出(打印)、读取和发送，输出结果显示在串口监视器中。拓展学习——micro：bit简介micro:bit是一款由英国广播电视公司（BBC）专为青少年编程教育设计，并由微软、三星、ARM、英国兰卡斯特大学等合作伙伴共同完成开发的微型电脑。它不仅在英国广受欢迎，还在全球范围内得到了广泛的推广和应用。（一）产品特点外观尺寸：micro:bit仅有信用卡的一半大小，便于携带和使用。电子模块：搭载了5x5（或25颗）可编程LED点阵、两颗可编程按键、加速度计、电子罗盘、温度计、蓝牙等丰富的电子模块，功能强大。接口与扩展性：提供Micro USB接口用于程序烧录和供电，以及PH 2.0接口、鳄鱼夹接口等，方便与其他电子元件互动和扩展。（二）主要功能编程教育：micro:bit通过图形化编程工具（如MakeCode、JavaScript Blocks Editor）和文本编程工具（如MicroPython），降低了编程门槛，使青少年能够轻松学习编程逻辑和概念。创意实现：支持编写电子游戏、声光互动、机器人控制、科学实验、可穿戴装置开发等多种创意项目，激发学生的创造力和想象力。数据采集与分析：搭载温度传感器、光线传感器等，可用于执行数据采集和分析任务，帮助学生掌握数据科学的基本概念和方法。物联网学习：通过无线模块与其他设备进行通信，可用于开发智能家居或城市的物联网应用，让学生学习物联网技术的基础。（三）编程工具MakeCode：一种基于图形编程的编程语言，适合初学者。通过拖拽和组合代码块，可以轻松编写程序，并支持JavaScript和Python转换。JavaScript Blocks Editor：微软开发的在线图形化编程工具，编程环境基于Web服务，无需下载本地编程工具。支持在多种操作系统下使用，并支持移动端无线烧录。MicroPython：运行在单片机上的Python版本，支持基本的编程功能，包括控制LED灯、读取传感器和处理输入输出等。三、项目实施本项目我们先学习串口打印，获取传感器的温度值和湿度值三个小模块，再进行完整脚本的搭建。(一)模块拆解(1)串口输出：进行串口打印，打印结果可以在串口监视器中看到。通常在进行串口打印时会添加一个延时模块。因为延时模块可以让打印的数据输出更方便观测，程序如下：思考活动请你尝试利用串口模块，打印输出一首本学期学习的古诗词或一个你熟悉的数学公式。温度检测模块：获取温湿度传感器测量的温度值，程序如下：湿度检测模块：获取温湿度传感器测量的相对湿度，程序如下：(二)脚本搭建学习了以上知识，我们就可以做一个小实验，来模拟档案室对温湿度的检测，并打印出来，程序如下：你也可以与同学一起测测教室和家里房间的温湿度各是多少。思考活动日常生活中，除了图书馆、机房，还有哪些地方需要用到温湿度的调节呢 了解项目情境，认识到温湿度传感器对于档案保存有重要意义。学习温湿度传感器的工作原理。了解热敏电阻的工作原理。学习主板和计算机进行连接方法。了解micro:bit的产品特点、主要功能和编程工具。学习串口输出的方法。学习温度检测模块的编程方法。学习湿度检测模块的编程方法。完成模拟档案室对温湿度的检测小实验。 通过具体情境引入纸质档案受温湿度影响的问题，以及温湿度传感器在档案馆中的关键作用，激发学生对温湿度控制技术的兴趣，引导学生探索和实践温湿度调控方法。引导学生深入了解温湿度传感器的工作原理及其软硬件连接方式。通过详细阐述温湿度传感器的构成和工作机制，以及主板与计算机的连接和程序烧录过程，使学生掌握温湿度传感器的使用方法。通过拓展阅读增加学生的知识面，提升其技术应用能力。通过介绍micro:bit这一专为青少年编程教育设计的微型电脑，突出其便携性、丰富的电子模块及强大的接口与扩展性，展示其在青少年科技教育中的广泛应用与潜力，激发学生学习兴趣与创造力。引导学生通过模块拆解和脚本搭建，学习串口打印和获取温湿度传感器的数据。通过实践活动，使学生掌握温湿度检测的方法，并思考其在日常生活中的应用。
课后练习 (1)尝试利用图形编程工具中的角色与舞台背景，实现“农场植物监测”小场景：①当温湿度正常，在植物旁边显示“植物生长正常”。②当温度低于20℃,植物提示“请调节温度”。③当湿度小于60%rh,植物提示“该给我浇水啦”。(2)小组交流，档案室里除了要注意温湿度，还有什么环节需要注意呢 结合本课学习内容，独立完成课后练习（一）。小组交流，完成练习（2）。 让学生通过实际应用，深入理解温湿度传感器的使用方法。
课堂小结 组织学生分小组总结本课学习内容，请每个小组代表说说自己小组总结的结果。教师做最后的补充。参考：本节课我们围绕“温湿度传感器”这一主题，深入探讨了其在档案保存等实际应用中的重要性，明确了温湿度信息对于特定环境控制的关键作用。通过学习，大家掌握了温湿度传感器的工作原理、硬件构成以及软硬件连接方式，为后续的数据采集与分析打下了坚实基础。在实践环节，同学们积极参与，通过编程成功获取了传感器数据，体验了数据处理的全过程。希望大家能够将所学知识应用于更广泛的领域，不断创新，并在实践中时刻牢记信息社会责任，确保技术的健康、安全发展。期待大家在接下来的学习中取得更多进步！ 在小组讨论基础上，推选代表总结本课学习内容。其他小组做补充总结。 学生自己总结学习内容是一种学习方法，每次课可以梳理出学习了哪些知识、技能方法和思维方式，在头脑中形成本课程的学科结构。
板书 从教师板书上归纳本课学习内容的重点。 通过板书，帮助学生形成本课学习内容思维导图。
21世纪教育网www.21cnjy.com精品试卷·第2页（共2页）
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