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超声波传感器 教学设计
课题 超声波传感器 单元 第二单元 学科 信息科技 年级 八年级
教材分析 本课《超声波传感器》在第二单元《生活中的万物互联》中起着承上启下的作用，不仅介绍了电机、舵机的基本特性和功能，还深入探讨了超声波传感器的工作原理及应用。通过编程实践，学生将学会如何利用超声波传感器控制风扇，从而加深对物联网技术中传感器与执行器协同工作的理解，为后续学习打下坚实基础。
学习目标 信息意识：学生将认识到电机、舵机以及超声波传感器在物联网技术中的广泛应用，理解这些组件在智能家居、自动化控制等领域的重要性，提升对物联网技术信息的敏感度和关注度。计算思维：学生将深入理解超声波传感器的工作原理，掌握如何通过编程实现传感器数据的读取和处理，以及如何利用这些数据控制电机或舵机的动作。通过这一过程，学生将培养逻辑思维、问题解决能力和计算思维能力。数字化学习与创新：学生将学会利用编程工具和资源，通过编写代码实现超声波传感器与电机或舵机的联动控制。通过动手实践，学生将提升数字化学习和创新能力，能够灵活运用所学知识解决实际问题，为物联网项目的创新设计提供技术支持。信息社会责任：学生将认识到在使用超声波传感器等物联网技术时，需要遵守相关的法律法规和道德规范，尊重他人的隐私和权益。同时，学生将学会在编程和控制过程中保护数据安全，确保物联网技术的合法、安全、可靠应用，为构建安全、和谐的物联网环境贡献力量。
重点 通过学习,认识电机、舵机的特点和功能；了解超声波传感器的工作原理及使用。
难点 通过编程,掌握利用超声波传感器控制风扇的方法。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 情境导入：播放一段智能家居的视频，展示风扇如何根据人的距离自动调节转速。提问：“视频中风扇是如何知道人的距离并自动调节的呢？”引导学生思考并讨论。揭示课题：根据学生的讨论结果，引出今天的课题——“超声波传感器”，并简要介绍超声波传感器在智能家居中的应用。 观看视频，积极思考并讨论教师提出的问题。聆听教师的介绍，初步了解超声波传感器的应用。 通过生动的视频情境，激发学生的学习兴趣和好奇心。引导学生从实际生活中发现问题，为学习超声波传感器打下基础。
讲授新课 环节一：超声波传感器的基本原理开始课程时，通过一个简短的视频或动画展示超声波传感器在日常生活中的应用实例（如自动门、汽车倒车雷达等），激发学生兴趣。引导学生讨论他们所见的技术背后可能涉及的科学原理，然后介绍超声波的概念及其传播特性。使用模型或实物展示超声波传感器，并解释其工作流程：发射超声波→遇到障碍物反射回来→接收器捕捉反射波→计算距离。深入讲解超声波传感器的工作频率、检测范围以及如何根据回波时间计算距离等关键参数。通过实验演示（例如，使用简易装置模拟超声波测距过程），让学生直观感受超声波传感器的功能。超声波定义、性质；超声波传感器构造与工作原理；超声波的应用领域；距离测量公式。环节二：电机与舵机的基础知识展示不同类型电机和舵机实物，对比它们之间的差异，包括外观、功能特点等。详细说明直流电机的工作原理，包括电枢绕组、磁场作用下的旋转机制。对于舵机，则重点讲述其内部结构（如齿轮系统）、控制方式（PWM信号调节角度）及应用场景。组织小组活动，让学生动手组装简单的电路来驱动小型电机或舵机，体验不同电压下电机转速变化或舵机角度调整的过程。介绍一些实际案例，比如机器人中如何利用电机和舵机实现精确移动与转向。电机种类及工作原理；舵机构造与控制方法；电机/舵机在自动化设备中的作用。环节三：编程基础入门从零开始教授基本编程概念，如变量、条件语句、循环结构等。以Python语言为例，编写简单程序来控制LED灯闪烁，为后续学习打下基础。逐步引入更复杂的逻辑，比如使用if-else语句判断条件执行相应操作。提供一系列编程练习题，鼓励学生尝试修改现有代码以完成特定任务。解释为何需要掌握编程技能才能更好地利用传感器数据进行决策制定。编程语言基础；条件分支与循环控制；函数定义与调用；面向对象思想简介。环节四：超声波传感器与风扇控制实践介绍Arduino开发板及其与超声波传感器连接的方法。分步骤指导学生如何编写程序读取超声波传感器数据，并将其转换成可用于控制风扇速度的信息。设置具体情境任务，如当人靠近时降低风扇转速，远离则增加转速。鼓励团队合作解决问题，在实践中加深对理论知识的理解。课堂上预留足够时间供学生测试自己编写的程序，及时给予反馈帮助改进。Arduino平台概览；超声波模块接口与通信协议；基于距离的风扇控制算法设计。 观看动画，认真聆听教师的讲解。积极参与小组讨论，分享自己的观点。观察实物，聆听教师的讲解。思考教师提出的问题，并积极回答。认真观看教师的示范，理解编程逻辑。自己动手编程，遇到问题及时请教教师或同学。 通过动画演示和讲解，帮助学生深入理解超声波传感器的工作原理。培养学生的团队协作能力和表达能力。通过实物展示和讲解，帮助学生直观认识电机和舵机。培养学生的思考能力和表达能力。通过示范和实践，帮助学生掌握编程控制风扇的方法。培养学生的动手能力和解决问题的能力。
课堂练习 布置练习：布置与超声波传感器相关的编程练习题目，要求学生独立完成。巡回辅导：在学生完成练习的过程中，巡回辅导，及时解答学生的疑问。 认真完成练习题目，遇到问题及时请教教师或同学。相互讨论、交流解题思路和方法。 通过练习，帮助学生巩固所学知识。培养学生的独立思考能力和解决问题的能力。
课堂小结 总结知识点：回顾本节课所学的知识点，包括电机、舵机的特点和功能、超声波传感器的工作原理及应用、编程控制风扇的方法等。强调重点难点：强调本节课的重点和难点，提醒学生注意。布置作业：布置与本节课内容相关的作业题目，要求学生课后完成。 认真聆听教师的总结，回顾所学知识。记录作业题目，准备课后完成。 通过小结，帮助学生梳理所学知识。巩固学生的记忆和理解。为下一节课的学习打下基础。
板书 超声波传感器一、项目情境二、项目准备三、项目实施
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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