资源简介

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《3.1传感器与检测技术》教学设计
教学内容分析
本节课是2022年电子工业出版社出版的八年级上册第三单元第1课。本节课分为三个活动：“认识生活中的传感器”“体验传感器的数据采集”“传感器检测功能的应用”三部分内容组成。学生通过小组合作探究学习逐步掌握本节课的知识点，具备一定的小组合作能力、探究能力、创新能力等，提升信息社会责任，综合提升信息素养。
教学目标及核心素养指向
1、认识生活中的传感器（信息意识、计算思维） 2、了解并体验传感器的数据采集（信息意识、计算思维、数字化学习与创新） 3、根据课本指引的过程，实现传感器检测功能的应用（信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任）
教学重难点
教学重点： 认识生活中的传感器 认识生活中的传感器的类别 了解并体验传感器的数据采集 设计原因：了解生活中的传感器和类别是本节课的主要内容，知识点的渗透需要作为重点内容。 教学难点： 根据课本指引的过程，实现传感器检测功能的应用 设计原因：能实现传感器检测功能的应用在操作上对学生来说比较困难，所以此部分对学生来说难度较高，应作为难点内容。
教学过程
1、情境导入（3分钟）
教师活动 学生活动
情境引入：马宁生日的时候，爸爸送给他一个智能手环作为生日礼物。手环说明书上写着:“智能手环可以实时检测运动量、心率、睡眠质量。还可以使用手机实时查看运动量，检测走路和跑步的效果”马宁有些好奇，智能手环是如何检测并得到佩戴者的运动状态与心率数据的呢 要解决这个问题，需要先学习物联网感知层的关键技术-传感器与检测技术。 学生听教师引导生活中的案例,学生讨论，回答提问
设计意图： 激发学生对传感器与检测技术的学习兴趣并快速进入学习状态。
2、新知讲授（35分钟）
教师活动 学生活动
活动1：认识生活中的传感器 知识讲解 传感器是一种检测装置，能检测外界信息，并将信息转化为数字信号或模拟信号输出。智能手环内置了能实现多种功能的若干种传感器，可以采集佩戴者的运动与健康数据。 在智能手环的传感器中，加速度传感器可以判断佩戴者是否在移动，从而达到计步的目的;温度传感器可以通过与佩戴者皮肤的直接接触，测量皮肤的表层温度;光学心率传感器可以实时检测佩戴者的心率;光线传感器可以感知周围光线情况，并通知处理芯片自动调节显示器背光亮度。智能手环中的部分传感器及功能如图3.1.1所示。 在物联网的感知层中，传感器检测技术是核心技术之一。人体通过感觉器官从外界获取信息。而单靠人体自身的感觉器官研究自然现象及其规律，是远远不够的。传感器可以应用于人体无法忍受的温度、高压、辐射等恶劣环境，还可以检测出人体不能感知的微弱磁、离子射线等信息。传感器的出现和发展，让物体也有了“触觉、味觉和嗅觉”让物体慢慢“活”了起来。可以说，传感器是人类感觉器官的延伸，因此，传感器又称为“电五官”。 传感器与人类五大感觉器官及其功能的类比如图3.1.2 所示。 传感器的使用随处可见。自动门利用红外传感器感知人体的红外波，烟雾报警器利用气敏传感器测量烟雾浓度;电子秤利用力敏传感器测量物体的重量。 目前传感器已经广泛应用到工业生产、海洋探测、环境保护、医学诊断等各个领域，几乎每一个现代化项目都离不开传感器。 尤其在物联网应用中，将传感器连接到设备，并通过网络让设备互连，使人们可以更加全面地了解设备获取的信息，或让设备自动执行某些功能。 活动2：体验传感器的数据采集 知识讲解 在物联网应用中，传感器的作用就是采集各种各样的数据。而不同的传感器采集到的数据也不同。按照采集到的数据的类型，可以把传感器分为数字型传感器和模拟型传感器。 数字型传感器只采集0和1两种状态组成的数据，如按键传感器; 模拟型传感器能采集发生连续变化的数据，如能根据环境中光线的不同，采集光线数据的光线传感器。 我们使用的智能开发板就集成了一些常见的传感器，如图3.1.3所示。 用传感器采集数据的一般过程 1.打开编程软件，用数据线连接计算机与智能开发板。 2.单击编程软件的输入模块，在这个模块中可以看到智能开发板包含的所有传感器的主要功能，如图 3.1.4所示。 3.编写用声音传感器采集声音数据并打印(即显示)所采集的声音数据的循环结构程序。将程序上传到智能开发板开将声但传感器采集的数据输出到计算机的控制台上,改变环境(如对着声音传感器说话)，观察数据的变化。 活动3：传感器检测功能的应用 知识讲解 光线传感器能够检测环境中的光线值，它最常见的应用就是自动调节屏幕亮度。手机、笔记本电脑、智能手环都有这样的功能，当光线传感器检测到环境中的光线较亮时,为了让人们更清楚地看到屏幕上显示的内容就会自动调高屏幕的亮度。 智能开发板上也有光线传感器，我们可以用光线传感器来代替传统的开关，制作一个光线感应灯。当检测到环境光线不足时，智能开发板自动把 RGB 灯打开，如图 3.1.7 所示。 光线感应灯程序设计 当智能开发板上的光线传感器检测到环境比较昏暗时(本例中以光线值 1000作为判断标准，当光线值小于1000时，可视为环境昏暗:否则视为环境明亮，具体判断标准可根据实际情况调整),就打开开发板上的RGB灯; 当检测到光线比较明亮时，就关闭RGB灯。根据以上功能设计的光线感应灯程序流程图和程序如图 3.1.8所示。 请同学们根据当前的光线环境调整光线明暗判断值，将编写的光线感应灯程序刷入智能开发板中,并对光线感应灯的效果进行测试(如用手挡住光线传感器，制造昏暗环境)，观察智能开发板的RGB 灯会不会随着光线环境的变化自动实现开和关。 传感器网络 传感器网络是由许多在物理空间上分布的自动装置组成的一种物联网络，这些装置可以使用传感器协同监测环境状况，如温度、声音、振动、压力、运动或污染等。 用沉降传感器、风速风向传感器、索力传感器等，可以有效地构建一个三维立体的防护监测网络，用于监测桥梁、高架桥、高速公路等道路环境，如图 3.1.9所示。对于许多老旧的桥梁，桥墩长期受到水流冲刷，可以把相关的传感器放置在桥墩底部，用以监测桥墩结构及其被水侵蚀的程度等信息;也可以把相关的传感器放置在桥梁两侧或底部，实时搜集桥梁的温度、湿度、振动幅度等信息。根据监测结果，桥梁工程师可以及时维护、维修桥梁，避免事故，减少损失。 学生通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务 活动1：认识生活中的传感器 实践探究 传感器的应用在现实生活中随处可见。请查阅相关资料，列举各种传感器的作用，以及它们在生活中的应用场景，并完成表。 活动2：体验传感器的数据采集 请同学们分析智能开发板上传感器的类型，完成表3.1.2。 活动3：传感器检测功能的应用 项目活动 活动内容 1.马宁在看智能手环的说明书时，发现手环内嵌了许多传感器，请同学们查询资料，了解智能手环上有哪些传感器，这些传感器的作用是什么 并判断智能手环上的传感器是数字型传感器还是模拟型传感器，完成表 3.1.3。 2.以小组为单位交流讨论，如果让你设计一款智能手环，你会使用什么传感器
设计意图: 培养学生独立思考的能力，提高核心素养。
3、课堂小结（7分钟）
教师活动 学生活动
总结本课内容： 活动1：认识生活中的传感器 活动2：体验传感器的数据采集 活动3：传感器检测功能的应用 学生一同回答并梳理知识
设计意图： 帮助学生梳理本节课知识，加深学生对知识的理解。
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21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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情境导入：
本单元项目式 主题：分析智能手环的关键技术
马宁生日的时候，爸爸送给他一个智能手环作为生日礼物。手环说明书上写着:“智能手环可以实时检测运动量、心率、睡眠质量。还可以使用手机实时查看运动量，检测走路和跑步的效果”马宁有些好奇，智能手环是如何检测并得到佩戴者的运动状态与心率数据的呢
要解决这个问题，需要先学习物联网感知层的关键技术-传感器与检测技术。
《3.1传感器与检测技术》
2023年电子工业出版社 八年级上册
-第3单元 物联网的关键技术 -
珠珠老师
信息科技 课件
2022新版课标内容
1
活动1：认识生活中的传感器
2
活动2：体验传感器的数据采集
3
活动3：传感器检测功能的应用
《目录》
信息科技
01
认识生活中的传感器
活动1
01.知识点讲解
传感器是一种检测装置，能检测外界信息，并将信息转化为数字信号或模拟信号输出。智能手环内置了能实现多种功能的若干种传感器，可以采集佩戴者的运动与健康数据。
在智能手环的传感器中，加速度传感器可以判断佩戴者是否在移动，从而达到计步的目的;温度传感器可以通过与佩戴者皮肤的直接接触，测量皮肤的表层温度;光学心率传感器可以实时检测佩戴者的心率;光线传感器可以感知周围光线情况，并通知处理芯片自动调节显示器背光亮度。智能手环中的部分传感器及功能如图3.1.1所示。
活动1：认识生活中的传感器
01
01.知识点讲解
活动1：认识生活中的传感器
01
传感器的应用在现实生活中随处可见。请查阅相关资料，列举各种传感器的作用，以及它们在生活中的应用场景，并完成表。
实践探究
传感器名称 功能 应用场景
01.知识点讲解
活动1：认识生活中的传感器
01
知识点
在物联网的感知层中，传感器检测技术是核心技术之一。
人体通过感觉器官从外界获取信息。而单靠人体自身的感觉器官研究自然现象及其规律，是远远不够的。传感器可以应用于人体无法忍受的温度、高压、辐射等恶劣环境，还可以检测出人体不能感知的微弱磁、离子射线等信息。传感器的出现和发展，让物体也有了“触觉、味觉和嗅觉”让物体慢慢“活”了起来。可以说，传感器是人类感觉器官的延伸，因此，传感器又称为“电五官”。
01.知识点讲解
活动1：认识生活中的传感器
01
传感器与人类五大感觉器官及其功能的类比如图3.1.2 所示。
01.知识点讲解
活动1：认识生活中的传感器
01
传感器的使用随处可见。自动门利用红外传感器感知人体的红外波，烟雾报警器利用气敏传感器测量烟雾浓度;电子秤利用力敏传感器测量物体的重量。
目前传感器已经广泛应用到工业生产、海洋探测、环境保护、医学诊断等各个领域，几乎每一个现代化项目都离不开传感器。
尤其在物联网应用中，将传感器连接到设备，并通过网络让设备互连，使人们可以更加全面地了解设备获取的信息，或让设备自动执行某些功能。
02
体验传感器的数据采集
活动2
01.知识点讲解
在物联网应用中，传感器的作用就是采集各种各样的数据。而不同的传感器采集到的数据也不同。按照采集到的数据的类型，可以把传感器分为数字型传感器和模拟型传感器。
数字型传感器只采集0和1两种状态组成的数据，如按键传感器;
模拟型传感器能采集发生连续变化的数据，如能根据环境中光线的不同，采集光线数据的光线传感器。
活动2：体验传感器的数据采集
02
01.知识点讲解
活动2：体验传感器的数据采集
02
我们使用的智能开发板就集成了一些常见的传感器，如图3.1.3所示。
01.知识点讲解
活动2：体验传感器的数据采集
01
请同学们分析智能开发板上传感器的类型，完成表3.1.2。
实践探究
传感器名称 功能 应用场景
传感器 数字型 模拟型
声音传感器
光线传感器
按键传感器
01.知识点讲解
活动2：体验传感器的数据采集
02
知识点
用传感器采集数据的一般过程
1.打开编程软件，用数据线连接计算机与智能开发板。
2.单击编程软件的输入模块，在这个模块中可以看到智能开发板包含的所有传感器的主要功能，如图 3.1.4所示。
01.知识点讲解
活动2：体验传感器的数据采集
02
3.编写用声音传感器采集声音数据并打印(即显示)所采集的声音数据的循环结构程序。将程序上传到智能开发板开将声但传感器采集的数据输出到计算机的控制台上,改变环境(如对着声音传感器说话)，观察数据的变化。
03
传感器检测功能的应用
活动3
01.知识点讲解
活动3：传感器检测功能的应用
03
光线传感器能够检测环境中的光线值，它最常见的应用就是自动调节屏幕亮度。手机、笔记本电脑、智能手环都有这样的功能，当光线传感器检测到环境中的光线较亮时,为了让人们更清楚地看到屏幕上显示的内容就会自动调高屏幕的亮度。
01.知识点讲解
活动3：传感器检测功能的应用
03
智能开发板上也有光线传感器，我们可以用光线传感器来代替传统的开关，制作一个光线感应灯。当检测到环境光线不足时，智能开发板自动把 RGB 灯打开，如图 3.1.7 所示。
01.知识点讲解
活动3：传感器检测功能的应用
03
光线感应灯程序设计
当智能开发板上的光线传感器检测到环境比较昏暗时(本例中以光线值 1000作为判断标准，当光线值小于1000时，可视为环境昏暗:否则视为环境明亮，具体判断标准可根据实际情况调整),就打开开发板上的RGB灯;
当检测到光线比较明亮时，就关闭RGB灯。根据以上功能设计的光线感应灯程序流程图和程序如图 3.1.8所示。
01.知识点讲解
活动3：传感器检测功能的应用
03
请同学们根据当前的光线环境调整光线明暗判断值，将编写的光线感应灯程序刷入智能开发板中,并对光线感应灯的效果进行测试(如用手挡住光线传感器，制造昏暗环境)，观察智能开发板的RGB 灯会不会随着光线环境的变化自动实现开和关。
01.知识点讲解
活动3：传感器检测功能的应用
03
传感器网络
传感器网络是由许多在物理空间上分布的自动装置组成的一种物联网络，这些装置可以使用传感器协同监测环境状况，如温度、声音、振动、压力、运动或污染等。
01.知识点讲解
活动3：传感器检测功能的应用
03
用沉降传感器、风速风向传感器、索力传感器等，可以有效地构建一个三维立体的防护监测网络，用于监测桥梁、高架桥、高速公路等道路环境，如图 3.1.9所示。对于许多老旧的桥梁，桥墩长期受到水流冲刷，可以把相关的传感器放置在桥墩底部，用以监测桥墩结构及其被水侵蚀的程度等信息;也可以把相关的传感器放置在桥梁两侧或底部，实时搜集桥梁的温度、湿度、振动幅度等信息。根据监测结果，桥梁工程师可以及时维护、维修桥梁，避免事故，减少损失。
01.知识点讲解
项目实施
本单元项目式 主题：分析智能手环的关键技术
马宁在看智能手环的说明书时，发现手环内嵌了许多传感器，请同学们查询资料，了解智能手环上有哪些传感器，这些传感器的作用是什么 并判断智能手环上的传感器是数字型传感器还是模拟型传感器，完成表 3.1.3。
活动内容
01.知识点讲解
项目实施
本单元项目式 主题：分析智能手环的关键技术
2.以小组为单位交流讨论，如果让你设计一款智能手环，你会使用什么传感器
活动内容
传感器名称 作用 类型
《总结》
信息科技
1
活动1：认识生活中的传感器
2
活动2：体验传感器的数据采集
3
活动3：传感器检测功能的应用
《感谢观看》
- Thank for Viewing -
珠珠老师
2023年电子工业出版社 八年级上册(共1张PPT)
学习单
1
活动1：认识生活中的传感器
班级：8年__班
组别：______
2
活动2：体验传感器的数据采集
3
活动3：传感器检测功能的应用
实践探究
思考与讨论
思考与讨论中小学教育资源及组卷应用平台
《3.1传感器与检测技术》作业设计
作业分析
作业类型 R基础型作业 R探究型作业 实践型作业 跨学科综合作业
作业类别 R课时作业 单元作业 学期作业
应用场景 课前预习 R课中练习 课后作业
作业对象 R全体学生作业 学生根据情况可选作业
设计思路 通过比较、综合、拓展，巩固本节课知识点，举一反三，让学生自主探究，掌握新知，沟通交流，提升协作能力。
作业内容
【难度等级：★★】 1.手机里也有各种各样的传感器，请同学们查阅资料并进行归纳，说说手机里有哪些常用的传感器，这些传感器的作用分别是什么。 【难度等级：★★】 2.根据传感器采集数据的不同，传感器可以分为:________________和_____________ 【难度等级：★★★★★】 3.为了抗击疫情，各公共场所都配备了监测体温的装置。请用温度传感器与智能开发板制作一款可以快速检验体温的人体测温仪，使用的硬件与主要指令如图 3.1.10 所示.
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21世纪教育网(www.21cnjy.com)
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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