《组建传感系统》教案
执教人：
一、实验主题 《信息系统与社会》第二单元2.6节实验课《组建传感系统》 二、实验目的 （1）通过动手组建红外传感系统，体验和理解信息系统的工作过程。 （2）通过组建并测试红外线传感系统，理解传感器的组成和工作原理。 （3）利用开源硬件组建超声波测距警报系统，体验信息的采集、传输、判断等处理过程。 三、实验内容 （1）组建一个红外传感系统 （2）组建超声波测距报警系统 （3）组建一个人体感应灯（选做） （4）组建一个温控风扇系统（选做） 四、实验设备 第一组实验所需硬件：红外对射传感器、马达、风扇叶、底座、主板、蓝牙模块、导线若干、结构件若干、螺丝若干、手机或平板电脑等。 第二组实验所需硬件：超声波模块、有源蜂鸣器、主板、蓝牙模块、导线若干、结构件若干、螺丝若干、手机或平板电脑等。 第三组实验所需硬件：人体感应传感器、LED灯、主板、蓝牙模块、导线若干、结构件若干、螺丝若干、手机或平板电脑等。 第四组实验所需硬件：温度传感器、马达、风扇叶、底座、主板、蓝牙模块、导线若干、结构件若干、螺丝若干、手机或平板电脑等。 五、实验项目学习 课堂环节 课前感知 课前准备 （课间10’） 将提前组建好的一个简易“智能家居系统”放置于实验项目活动 实验项目指导 让学生一进入教室就能亲身体验教室门口醒目的位置，该系统有超声波测距报警功能。物联网传感系统，引当学生们进入教室并与该系统距离较近时，蜂鸣器报警，起学生的好奇，激发引导学生观察该“智能家居系统”的功能并讨论其构成。 学生探索学习的兴趣。 实物展示导入 通过实物展示和视频展示，让学生有对智能家居有大致了解，并导入新情景导入 （5’） 师：同学们，刚刚当你进入教室时听到了什么声音？这个声音从哪里来的？为什么会有报警声呢？ 生：思考，并回答。 实物展示：展示利用物联网传感器组建的简易“智能家居系统”，介绍并展示其功能、组成元器件。 导入：今天让我们一起走进物联网，变身科技设计师，亲手创作一个属于自己的智能家居系统。 基础篇——实践出真知 实验一 智能家电：组建一个红外传感系统 实验要求：利用红外对射传感器组建简单的信息系统，设计一个红外遥控器，完成对风扇的控制。探究红外对射传感器、马达、风扇叶等在系统中的功能，总结整个信息系统的工作过程。 实验原理： 1、信息系统 信息系统是一系列相互关联的对数据和信息进行收集（输入）、操作、存储（处理）与传播（输出），并提供反馈机制以实现其目标的元素或组成部分的集合。信息系统的功能包括信息的输入、存储、处理、输出和控制。 自主实践 探究新知 （20’） 2、传感器 传感器是一种检测装置，相当于人的感觉器官，对于信息的获取至关重要。它能感受到被测量的信息，并将其按照一定规律转换为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、 处理、存储、显示、记录和控制等要求，是信息获取和信息转换的重要手段，是实现现代化测量和自动控制的主要环节。 3、红外线传感器。 红外线传感器是光敏传感器的一种，能够接收红外线光信号并将其转换成电信号后输出。 生活中常见的应用红外线传感器的物件有红外线遥控器、 红外线体温计和自动感应门等。 红外线遥控器由红外线发射管和接收管组成。当红外线发射管对准接收管时，接收管可将接收到的红外线信号转换成电信号。 4、马达 马达能产生动力，其工作原理为通过通电线圈在磁课。 纸上得来终觉浅，绝知此事要躬。 【知识点拨】 1、红外对射传感器是由红外线发射管和接收管组成。当他们对准时，可转换为电信号，状态为“是”。因此可利用这一性质制作红外遥控器，当对准时，控制马达转动。 2、马达的安装比较复杂，需要先将马达固定在支架上，再插上风扇叶，利用马达的转动带动风扇叶的转动。 场中受力转动带动转子旋转，转子上的小齿轮带动飞轮旋转。 实验步骤： 1、组装线路 自主探究：请在【加油站】中观看微视频，参照其进行线路连接： 《1.主控板及蓝牙连接》 《2.红外对射》 《3.马达驱动模块》 2、编程实现 自主探究：请在【加油站】中观看微视频《4.第一个物联网作品》和《5.第一个小程序》，参照其进行编程实现。 3、调试运行 ○1电路连接好后，将红外线发射器对准红外线接收器，发送信号，观察此时风扇的状态。 ○2移去红外线发射器，观察此时风扇的状态。 填写实验项目单： 请填写实验项目单中相应栏目。 实验二智能安防：组建超声波测距报警系统 实验要求：利用超声波测距传感器组建超声波测距报警【知识点拨】 1、超声波是一种一定频率范围的声波系统，尝试使用智能主机来控制、管理传感信号，并进它具有在同种媒质行判断、处理，以完成报警功能，探究智能化信息系统中以恒定速率传播的工作原理与工作过程。 实验原理： 1、超声波测距传感器 超声波传感器是一种常用的非接触式传感器，利用的变化做出相应的动作反应。 的特性，而在不同媒质的界面处，会产生反射现象利用这一特性，就可以根据测之间的时间间隔，从而达到测量距离的作用。 2、有的组在实验过程中虽然线路、编程都无错误，但调试运（超声波传感器） 实验步骤： 1、组装线路 行时，满足条件下，蜂鸣器就是不响。这时应该分析实验不它可以精确地检测与障碍物的距离，从而实现根据距离量发射波与反射波自主探究：请在【加油站】中观看微视频《6.超声波测成功的原因，很可能距》，参照其进行线路连接。 2、编程实现 请结合自己理解在APP中写出程序。 3、调试运行 通过障碍物、飞行物等测试超声波测距警报系统，观察系统的反应，并对照实验装置与程序代码检测、调整、完善系统。 填写实验项目单： 请填写实验项目单中相应栏目。 成果展示 梳理实验1-2中你遇到的问题，反思你学到了什么？教师提问并总结以下几点： 1、体验并学会了小型信息系统的搭建； 展示评价 构建成果 （5’） 2、理解信息系统的工作过程； 4、会区判断输入传感器和输出传感器； 实践是最好的实验，加深了对传感器工作原理及功能的理解，更加了解信息系统。同时，在实或错误也不用慌张，析找出问题或错误点，并知道如何改正。 情景迁移 深度学习 （10’） 实验三智能小家电：组建一个人体感应灯 提高篇——高手专区（选做） 欲穷千里目，更上一层楼。 小组展示其制作的作品，教师评价、学生相互评价。 老师，通过亲自动手是蜂鸣器接触不好或坏了。解决办法是在桌上摔一下，再试一试。 3、掌握了红外对射传感器和超声波传感器的应用； 验过程中，遇到问题5、理解利用智能主机控制传感器数据的工作原理。 关键是学会通过分实验要求：利用人体红外传感器组建一个人体感应灯，尝试当人靠近时，灯开；当人远离时，灯灭。 实验原理： 1、人体红外传感器 人体红外传感器，被广泛应用于防盗报警、来客告知及非接触开关等红外领域。 【知识点拨】 1、人体红外传感器虽然是输入传感器，但其采集的数据反馈回来的只有两种状态：“是”或“否”，这类传感器称为“开关传感器”。 2、人体感应灯目前在智能家居中应用广泛，如楼道灯、小 （人体红外传感器） 实验步骤： 1、组装线路 自主探究：请在【加油站】中观看微视频《7.人体红外》，参照其进行线路连接。 2、编程实现 请结合自己理解在APP中写出程序。 3、调试运行 观察是否人靠近时，灯亮；人远离时，灯灭。 填写实验项目单： 请填写实验项目单中相应栏目。 实验四 智能家电升级版：组建一个温控风扇系统 实验要求：利用温度传感器组建温控风扇系统，尝试使用智能主机来控制、管理温度传感采集的信号，并进行开；温度低时，风扇关。 实验原理： 1、温度传感器 温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。 实验步骤： 1、组装线路 请根据自己理解连接线路。 2、编程实现 请结合自己理解在APP中写出程序。 3、调试运行 夜灯等，是智能家居中必不可少的小家电。 【知识点拨】 1、这个实验是实验一的升级版本，利用扇的自动开关。 2、这也是现代智能家居中常见的智能家电之一。 判断、处理，以完成控制风扇功能，当温度高时，风扇温度传感器实现风
高中信息技术 - 组建传感系统教学设计学情分析教材分析课后反思
