06-14《认识传感器》教学设计

第14课认识传感器

一、教材分析

本课内容分为三部分。第一部分以生活中的智能感应门铃为例，通过对智能红外感应门铃的探究，认识红外传感器的探测特点及作用形式。第二部分通过扫地机器人使学生认识超声波传感器及其作用形式，了解仿生超声波雷达侦测系统。通过以上两部分的学习让学生了解物联网从感知信息到智能管控的实现途径，了解物联网设备对生活的影响。第三部分通过设计“实践园”，让学生通过对智能楼道灯的组建明确需要解决的关键问题，能够尝试运用适当的方法设计解决问题的方案，进一步认识物联网感知、管控的特点。

二、学情分析

学生此前已经学习过机器人，对红外传感器有一定的了解，在此基础上学习超声波传感器难度有所降低，学生对机器人编程也已经有一些基础，所以智能楼道灯方案的设计与搭建应该没太大困难。

三、教学目标与要求

1. 认识红外传感器、超声波传感器特点、作用及异同点。

2. 了解常见传感器在生活中的应用。

3. 通过生活实例认识传感器是物联网中感知信息的重要设备。

4. 通过实践认识、感知“物”的信息，并实现对“物”的智能管控。

5. 通过实践操作认识传感器对生活的影响，引发学生对物联网技术在生活中应用的关注。

6. 通过创造性地解决生活中的具体问题，尝试问题建模，体验成功的乐趣。

四、教学重点与难点

1. 重点：红外传感器、超声波传感器在生活中的智能应用。

2. 难点：通过学生实践活动体验传感器的作用。

五、教学方法与手段

本课采用教师引导、学生探讨、实验、小组合作等教学方法。

六、课时安排

安排1课时。

七、教学准备

红外感应开关应用视频、智能红外感应门铃、扫地机器人、物联网实验器材。

八、教学过程

（一）导入

在前面课上我们初步认识了物联网，那在物联网中“物”是如何感知“物”的信息，并最终实现对“物”的管控的呢？大家请看视频。

播放视频：红外水龙头、自动门、智能红外感应门铃……

提问：这些装置能够自动工作对我们生活有什么影响？它们是怎么实现的呢？

揭示：这些装置能够自动工作是因为它们的设备里面有一个红外感应开关，红外感应开关与普通开关相比有何特别之处？

【设计意图】结合学生日常生活实际，创设有效的教学情境，能很好地激发学生的学习兴趣，充分调动学生学习的内驱力，为深入理解红外传感器这一内容做好铺垫。

（二）认识红外传感器

探究：老师这有个智能红外感应门铃，大家试试看，它是如何工作的？

学生探究、交流、汇报。

讨论：什么情况下它是不工作的。

讲解：在智能红外感应门铃中装有探测人体红外线的器件，若有人进入红外探测范围内，感应门铃自动报出欢迎语音，起到了礼貌问候，从而做到提醒店员有人进店和迎宾的作用。

明确：能够探测红外线并转化成电信号的电子器件叫作红外传感器。

出示：红外传感器。

提问：红外传感器是如何感知人的？

学生讨论、交流。

出示：红外传感器作用方式图。

讲解：一般物体都在发出红外线，红外线是一种肉眼看不见的光。正常人体能发出特定波长的红外线。当人体发出的红外线进入红外传感器的感知范围内，人就被探测到了。

提问：现在请你说说红外感应开关与普通开关相比有何特别之处。

小结：红外感应开关无须直接接触，且具有灵敏度高、反应快等优点，但红外传感器的探测范围具有一定的距离和角度限制。

【设计意图】通过讲解、讨论、汇报等形式，再通过学生自己的独立思考，解决了认识红外传感器应用这一重点，也提高学生自主分析问题、解决问题的能力。

（三）认识超声波传感器

演示：在智能红外感应门铃前放置一块玻璃，移动玻璃，门铃什么反应。（没有原来灵敏）

揭示：红外传感器在探测透明物体时探测能力较弱。

视频：扫地机器人避开透明障碍物。

提问：扫地机器人在工作时是如何避开障碍物的呢？

揭示：超声波传感器。

讲解：超声波传感器是将超声波信号转换成电信号传感器。超声波是声波的一部分，是人耳听不见的声波。仿生超声波雷达侦测运用类似海豚和蝙蝠的声波探测功能，利用超声波在空气中的传播速度为已知的特点，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。

出示：超声波传感器作用方式图。

追问：超声波传感器和与红外传感器有什么异同点？

学生讨论、交流。

小结：超声波传感器和与红外传感器在作用形式上一个是主动式，另一个是被动式。

【设计意图】采用对比方式，通过讲解，形象说明了被动与主动这两个概念，更深刻理解两者工作的相同点与不同点。

（四）搭建智能楼道灯系统

1. 讲述：智能楼道灯系统就是这样一个融入到了我们生活中的物联网设备，接下来我们就用物联网实验器材来搭建一个。

2. 认识实验器材：

实验器材主要包括：传感板、扩展板、人体红外传感器、超声波传感器、LED 灯、连接线等。

3. 讨论：这些器材都要用到吗？主要用到哪些器材？如何设计程序？

4. 学生小组合作，搭建系统。

5. 展示作品。

6. 交流：在制作中遇到什么问题，怎么解决的？

通过搭建红外线楼道灯系统和超声波楼道灯系统，进一步让学生认识两种传感器的异同点。

【设计意图】形象、直观的机器人编程搭建教学环节为学生营造了一个生动的学习氛围，使学生有了最佳的求知态度，能积极主动把兴趣、注意力投入到学习中，并对后面类似内容的学习起到了促进作用。

【教案设计：孙庆（无锡市洛社中心小学）】