信息技术七年级下册传感器的应用教案设计

这是一份信息技术七年级下册传感器的应用教案设计，共6页。教案主要包含了活动描述，学生活动，教师活动，设计意图等内容，欢迎下载使用。
课程基本信息
学科
信息科技
年级
七年级
学期
春季
课题
传感器的应用
教科书
书 名：信息科技七年级下教材
出版社：浙江教育出版社 出版日期：2023年9月
教学内容与学习对象分析
教学内容分析：
本课是第二单元第7课，本课内容是第5课《感知与识别》和第6课《常见的传感器》的后续内容，重点是根据需求选择合适的传感器。本课将前后内容进行了衔接，首先是将传感器的知识进行应用体验，真实感受物理信息的数据化，同时为第8课“无线通信技术”和第9课“物联网协议”实现数据的传输提供了数据基础，为后续数据的处理做好准备。
本课遵循“数据”“算法”两条逻辑主线，响应课程标准中“物联网实践与探索”模块中内容要求3、内容要求4。本课主要内容包括“传感器的选择”“传感器的应用”。“传感器的选择”包含选择合适的传感器、熟悉传感器的类别及其功能用途。“传感器的应用”包含传感器的连接、使用编程软件编写代码、读取并分析采集数据结果。实现了在不同的环境下选择合适的传感器采集数据的过程。
学习对象分析：
学习对象是七年级学生，大部分学生能够参与合作学习，分析阐述自己的观点和想法，使用软件和硬件设计开展实践验证。经过本单元前几课的学习，学生对感知技术、传感器概念及原理、传感器类型和功能，以及传感器在社会和生活各领域的应用都有了初步认识，了解感知层的大量数据采集都来于传感器。通过小学阶段Pythn学习，他们已经具有一定的读程序的能力。部分学生对生活中传感器的应用场景已有所体验。学习过程中选择合适的传感器，并应用传感器获取数据来验证，这对于学生来说是一个全新的体验，因此，学生在学习本课知识时，需要提供帮助其理解的补充材料，并采取探究性实验的方式来实现传感器数据获取和呈现。
教学目标分析（含核心素养导向）
1.通过根据需求选择合适的传感器，熟悉传感器的类别及其功能用途。
2.通过传感器的应用和串口数据的呈现，体会传感器的数据获取与呈现。
教学重点：传感器的选择和应用。
教学难点：传感器的数据获取和呈现。
教学过程
（一）感知
【活动描述】学生观看视频、照片，师生共同探讨并梳理校园农场的环境数据及其获取方式。
【学生活动】
观看大屏幕上的“植物生长因素”视频和校园农场的照片，同时思考以下2个问题。
（1）校园农场中植物生长需关注的影响因素有哪些？
（2）这些影响因素的数据可以用什么方式获取？
【教师活动】
1.在学生观看视频过程中，观察学生反应，包括注意力集中程度、表情变化等。
2.选择2位学生代表分享观点，引导其他学生补充。
【设计意图】本环节的设计旨在唤醒学生对传感器知识的已有认知，激发学生的探究欲望；选择2位有代表性的学生，可以进一步了解学生对已有的传感器基础的认知，为下一个学习环节“选择传感器”学习活动提供基础。
（二）建构
活动1：选择合适的传感器。
【活动描述】学生根据需求选择合适的传感器并填写实验单。
【学生活动】
1.通过观看课件（如图1所示）、网络检索、查阅教材等途径，了解常见的传感器及其功能。
图1 常用的传感器
2.4人大组分成2人为一小组，根据植物生长影响因素，选择合适的传感器并写出其功能与作用，如表1所示。
表1 校园农场中所需传感器
植物生长影响因素
传感器名称
功能与作用
3.4人大组中的两个小组之间分享本组的结果。
【教师活动】
1.在学生探究时，引导学生使用多种方式开展学习。
2.在学生填写实验单时，教师巡视，对于学有困难的学生予以点拨。对于有代表性的学生作品拍照投影到大屏幕。
3.根据学生举手情况，选择不同小组代表汇报分享，教师引导其他小组学生举手补充。
【设计意图】
本设计旨在引导学生根据实际需求、传感器的功能和类别，选择合适的传感器，引导他们深入探究事物背后的原理，激发学生的求知欲，为后续知识体系的构建打下基础。
（三）应用
活动2：应用传感器
【活动描述】
小组合作完成信息科技实验板连接，并利用板载传感器获取环境数据。
【学生活动】
1.学生以4人一小组，组内每2人共用一块实验板，分别将实验板连接至计算机，如图2所示。
图2 计算机与实验板连接样式图
2.学生在计算机上启动“实验板程序工具”软件，将程序烧录到实验板中，获取环境中光线、声音、温度、湿度数据。观看大屏幕上有关于样例程序代码和书本41页，理解代码在这个问题中的作用。
具体步骤如下：
（1）选择实验板，查看是否处于“空闲中”，如图3所示。
图3 程序界面图
（2）选择“样例程序”——“获取板载数据”代码，如图4所示。
图4 程序代码界面图
（3）单击“保存”，并单击“烧录”，查看烧录结果，如图5所示。
图5 程序烧录结果界面图
（4）单击“运行”，查看实验板上的数据，如图6所示。
图6程序运行界面图
3.学生反馈本组收集的数据结果
【教师活动】
1.在学生连接设备时，巡视观察，协助学有困难的学生解决问题。
2.在学生导入样例代码时，在课件中呈现程序代码，引导学生理解While循环的一般格式以及在本问题中起到的作用。
3.随机选择2-3组学生汇报，在学生反馈时，引导其他学生补充和点评。
【设计意图】
本环节设计旨在让学生在小组合作中完成传感器设备连接、认识编程软件和理解程序代码作用，提升运用数字工具解决问题的信息化学习能力；随机选择学生代表汇报，能够实时检测学生课堂学习情况。
活动3：探究分析传感器数据
【活动描述】
学生设计实验单，根据实验单探究在不同环境下传感器采集数据的结果，分析实验结果。
【学生活动】
1.小组根据自己选择的1个传感器，思考怎样改变的环境。
2.组员合作，在实验室内改变环境，并记录数据，如表2所示。
3.小组分享实验过程和实验结果。
表2 实验记录表
传感器的名称
实际测试过程记录
当前环境描述
获取的数据
我的发现
【教师活动】
1.在学生讨论时，对于学有困难的学生给予指导。
【预设】
学生无法针对性选择传感器时，教师引导学生选择光线、声音、温度、湿度传感器中的1个。
2.在学生开展实验探究时，巡视指导，及时解答学生的疑问并关注学生的实验进度。
【设计意图】
本设计旨在学生在应用传感器收集数据过程中，深入熟悉传感器的功能，为后续物联原型搭建时选择合适的传感器做铺垫。
（四）梳理
【活动描述】
师生共同梳理传感器选择和应用的关键内容，归纳传感器获取数据的过程。
【学生活动】
1.对照自己的导学案，阅读书本38-41页回顾本节课学习的主要内容。
2.观看“玉兔号”月球车的视频，分析月球车上的传感器及其功能，并记录在实验单上，组长分享。
【教师活动】
1.在学生回顾本节课的主要内容时，借助课件呈现课堂小结，对本节课的内容加以提炼和强化。
2.在学生观看视频时，观察学生反应，包括注意力集中程度、表情变化等。
3.选择1-2个小组代表分享反馈，组织其他学生进行补充与点评。
【设计意图】
本环节的设计旨在帮助学生养成知识梳理与学习成效反思的良好习惯。同时，通过分享和互评，培养学生的合作精神和表达能力，提升学生的学习效果。通过与中国航天领域的先进设备进行知识关联，引发学生分析与畅想，将传感器的选择和应用向更宽广的领域延伸，激发学生民族荣誉感，升华情感。