苏科版六年级《信息技术》教案、教学设计（全册打包）.zip

扫地机器人扫地机器人 【教材分析教材分析】 基于传感器的机器人的学习和应用是随着信息技术应运而生的教学内容。 本课从生活出发，将扫地机器人作为教学内容，综合应用传感器和舵机的相关 知识，设计能实现避障和清扫操作的扫地机器人。教学内容主要分为任务分 析、模块搭建和程序编写与运行。教师在教学时可以先让学生观察扫地机器 人，引导学生分析设计扫地机器人的任务，再展开教学。扫地机器人的学习是 在超声波传感器实践应用的基础上展开的，主要要求学生学习拼搭舵机，再结 合已学的避障程序进行舵机程序的添加，因此建议通过迁移应用实践于课堂。 【学情分析学情分析】 根据皮亚杰的认知发展规律可知，六年级的学生已经具备了一定的逻辑思 维能力，能通过任务的铺垫分析扫地机器人的工作任务。学生在本课之前的学 习中，已经接触了实体机器人的应用，编写扫地机器人的脚本尚在学生的实践 能力范围内。但本课加入了舵机的拼搭和使用，这对学生的操作能力又提高了 一个要求，可以结合学生的实践探究和教师的搭建分享展开学习。 【教学目标与要求教学目标与要求】 理解“如果 那么 否则”语句的含义，学会拼搭扫地机器人，理解超声波 测距传感器的应用原理，完成避障程序搭建。通过分析扫地机器人的任务，体 验思维和分析的过程，初步掌握问题分析的基本方法。通过扫地机器人功能的 实现，感受机器人的可实践性，感受信息技术发展的变化，形成乐学的学习态 度，产生了解技术发展的愿望。 【教学重点与难点教学重点与难点】 重点：重点：理解“如果 那么 否则”语句。 难点：难点：理解避障程序和清扫程序的顺序关系。 【教学方法与手段教学方法与手段】 本课采用任务驱动法，让学生在有引导的教学环境中围绕任务进行分解， 在小组讨论的过程中进行知识迁移，运用已有知识不断优化分解的各个任务， 最终整合实现扫地机器人的任务效果。 【课时安排课时安排】 安排 1 课时。 【教学准备教学准备】 教学课件、教师用演示文稿和学生用演示文稿。 【教学过程教学过程】 教学环节教学环节教学活动教学活动设计意图设计意图 一、情景 导入 师：同学们，今天老师到家看到了这 样的场景！（出示图片）怎么办？工作一 天已经很累了，我想偷个懒，能有个机器 人帮帮我吗？ 生提出让机器人来清洁。 师：对呀！有扫地机器人，商场里看 到过很多呢！其实我们也能自己来设计扫 地机器人，今天跟着老师一起来学习扫地 机器人！（板书：扫地机器人） 通过提出生活 实践中的问题，让 学生初步形成解决 问题的意识，并揭 示主题“扫地机器 人”的搭建。 二、实践 探究 1.1. 项目分析。项目分析。 师：扫地机器人要有些什么功能？ （学生回答，提出需要有避障和清扫 的功能） 师：那你能说说有这样功能的机器人 是怎么运作的吗？ 生：测距距离大前进清扫，距 离小后退转弯。 （教师结合分析列出流程图） 师：按这样的过程我们就可以实现扫 地机器人了！ 2.2. 搭建扫地机器人模块。搭建扫地机器人模块。 师：我们接着就要拼搭扫地机器人！ 1. 通过项目分 析将扫地机器人的 任务具体化、直观 化，让操作任务更 简单。 2. 通过教师的 演示，规范模块拼 搭的方法，减少因 搭建造成的任务困 难。 我们用小车控制前进，再把测距的超声波 传感器安装上，那用什么清扫呢？（演示 部分拼搭，提出清扫工具的选择） 师：我们就把清扫工具用舵机连接起 来，这样当舵机左右转动的时候，就可以 实现清扫的功能了。 （教师演示机器的搭建，学生模仿操 作，完成扫地机器人的搭建） 三、操作 实练 1.1. 编写机器人避障程序。编写机器人避障程序。 师：扫地机器人前进的过程中还有哪 两部分运动？ 生：机器人在前进的过程中的避障和 清扫。 师：那我们就把两个分开看。我们先 看避障。避障怎么做？提示，联系超声波 传感器的测速功能，谁能对照流程图说说 避障的过程？ （老师提前测值并填在流程图） 生：机器人测距，当它值小于 20 cm 的时候，机器人左转转速 200，当值大于等 于 20 cm 的时候，机器人前进，转速为 100。 师：很好，那在这里，老师可不可以 换个说法，如果小于 20 cm，那么机器人转 动，否则机器人前进？ 生：可以。 师：老师用到了一个新的语句“如果 那么 否则” ，你能在软件中找到吗？请你 试试将避障程序搭建成功。 1. 任务化整为 零，分段分析降低 任务难度。 2. 引导学生对 照流程图思考程 序，掌握基本的逻 辑思维方法。 3. 通过语言表 达的转变，提出教 学重点“如果 那么 否则”语句。 4. 通过演示 法，明确“舵机” 控件的使用方法， 在演示中触发学生 的思维，突出舵机 的运动方式。 5. 化零为整的 程序体验让学生轻 松完成任务，体验 不断调试和优化带 （学生指出控件，并搭建初步脚本） 2.2. 编写机器人扫地动作。编写机器人扫地动作。 师：机器人还有一个运动是什么？ 生：扫地。 师：扫地的时候，小扫把是左右转动 着扫的，这里我们就用舵机（演示一半程 序） ，设置“舵机接口 1 红色 5v 橘色信号 棕色 GND 输出角度为 0” ，清扫时要这样 扫，那么输出角度还要变化为多少？ 生：180 度。 师：中间我们添加一个停顿，才能实 现清扫。 1.1. 组合并优化扫地机器人程序。组合并优化扫地机器人程序。 师：现在你能根据流程图将机器人的 两个主程序结合了吗？ 生：能！ （学生演示程序混合，教师解决问 题） （1）添加停顿时间。 （2）两个主程序无需再嵌套。 （3） “重复执行”控件必须添加。 4.4. 下载并调试执行。下载并调试执行。 师：程序觉得没问题，请你下载到小 车试一试吧！ （学生操作调试运行，反馈问题） 来的改善。 四、小结 拓展 今天这节课，我们成功地实现了扫地 机器人的搭建和程序的编写，学会了一个 新的控件叫作 （生答：“如果 那么 否则” ） 1. 复习巩固， 加深学对本课知识 点的掌握。 2. 学习机器人 学会看流程图，根据流程图写程序， 看来同学们的逻辑思维棒棒的！更可贵的 是，同学们今天把复杂的任务分成了两个 小任务再合成，我们在生活中也可以用这 样化整为零，再化零为整的方法处理问 题。 的搭建和程序的编 写，更将逻辑思维 和操作方法作为教 学的重点。 第第 1111 课课 机器人灭火机器人灭火 【教材分析教材分析】 本节课设计的意图是拓展学生机器人的应用范围，帮助学生了解学生机器 人的“拓展传感器” 。 以期帮助学生能多方面地了解传感器的种类，理解多种 应用的方式。 【学情分析学情分析】 学生在学习这课时，有操作性较强的实验需求，要求教师能够提前预备充 足的教学设备，以满足教学的需要。在教学中，要能充分地考虑到程序中流程 图的重要作用，结合教材帮助学生深入理解流程图的编写意义。 【教学目标与要求教学目标与要求】 1 1知识与技能知识与技能 （1）了解机器人灭火活动的原理。 （2）了解火焰传感器的工作原理。 （3）学会编写机器人灭火的程序。 2 2过程与方法过程与方法 体验机器人灭火程序的实验过程。 3 3情感、态度与价值观情感、态度与价值观 在活动中感受机器人活动的魅力。 4 4行为与创新行为与创新 在生活中感受机器人的实际应用价值。 【教学重点与难点教学重点与难点】 重点：重点：机器人灭火程序的搭建。 难点：难点：学会设置火焰传感器。 【教学方法与手段教学方法与手段】 实验法、主题活动。 【课时安排课时安排】 安排 1 课时。 【教学准备教学准备】 控制软件、学生机器人平台。 【教学过程教学过程】 学习过程教师与学生活动设计意图 兴趣导入 （观看 Scratch 中英雄消防员演示） 师：同学们，你们发现在 Scratch 中可 以进行灭火，那我们的机器人小车也能完成 这个任务吗？ 生：回忆 Scratch 中英雄消防员的灭火 过程，总结出为什么能灭火。 迁移出“火焰传感器” 。 （出示课题） 机器人灭火是机器 人单元中运用拓展模块 进行搭建的课程之一， 从实物出发，引出机器 人灭火的概念，可以帮 助学生理解火焰传感器 的概念。 认识火焰传 感器 师：在刚才的演示中，机器人实行的 动作是灭火，灭火是经典的机器人活动项目。 生：从生活中举例说明。 师：学生机器人可以增加插件来完成 搬运车的基本动作。这项实验是利用学生车 前端的伺服电机和火焰传感器来完成的。 火焰传感器是机器人用来搜寻火源的传 感器，当然火焰传感器也可以用来检测光线 的亮度，本传感器对火焰特别灵敏。 从实际生活经验入 手，让学生掌握火焰传 感器的特殊的使用方式。 设置机器人 沿线走程序 师：讲解火焰的定义。 （演示） 1. 打开“学生机器人平台”窗口，通过 点击“文件（F） ”菜单栏，选择“新建（N） ” 按钮，新建一个程序。 2. 点击“执行控件”选择计算图标，添 加两个变量 black、max，变量名可以由任意 的 5 个英文字符组成。在本示例中 black 是 理解机器人沿线走 程序在机器人灭火活动 中的设置方式。 学习过程教师与学生活动设计意图 用来存放表示黑线的值，black 的值越小， 能识别的黑线就越黑，在白色区域时 black 的值是 1023。max 是表示小车与黑线的位置 关系的，当小车偏向黑线左边时 max 的值 =0；当小车偏向黑线右边时 max 的值=1。 （继续添加其他沿线走程序） 灭火程序 搭建 师：再次添加一个条件循环，在这个循 环里判断发现火焰的处理语句。 学生实践。 师：一旦发现火焰，首先要让小车停止 前进，然后转动小风扇将火焰吹灭，延时两 秒。当火焰被吹灭时，跳出循环，小车继续 前进。寻找下一个火焰。 学生练习。 （教师巡视辅导） 实践过程是本课教 学的重点，需要教师和 学生共同去反复实验。 声控机器人声控机器人 【教材分析教材分析】 本部分内容的学习是在学生已经认识机器人的基础上进行的。学生对于机 器人已经有了一定的了解，在此基础上本节课将声音传感器引入课堂，通过设 置声音传感器接受声音的域值来控制程序。 【学情分析学情分析】 学生在学习这一课时有着较为强烈的实践需要，本课可操控的范围较大， 属于实践性的内容。因此，在本课的教学中，教师要安排适宜的课时比例，并 能配备充足的实验器材，保证实验的有效性。 【教学目标与要求教学目标与要求】 了解声音传感器的工作原理，掌握编写声控机器人的程序。在团队的氛围 中，进行一次有意义的机器人活动，培养学生的逻辑思维能力、自主探索学习 的能力和遇到问题想办法解决的能力。 【教学重点与难点教学重点与难点】 重点：重点：理解和掌握声控机器人程序的编写。 难点：难点：搭建声控机器人的过程。 【教学方法与手段教学方法与手段】 讲授法、任务驱动法、辅导矫正法。 【课时安排课时安排】 安排 2 课时。 【教学准备教学准备】 声音传感器及程序编写软件。 【教学过程教学过程】 第一课时第一课时 教学环节教学环节教学活动教学活动设计意图设计意图 一、生活 引入，揭 示课题 展示与微软机器人“小冰”的对话。 师：聪明的机器人“小冰”已经能够 和人类对话了，但它是一个虚拟的对象， 那怎么让机器人能听懂我们的话呢？大家 从学生生活出 发，同时引出新问 题。 有哪些主意？ 师生讨论。 师：今天，老师就给大家介绍声音传 感器来控制机器人的运动。 头脑风暴，激 发集体智慧。 二、初识 声音传感 器 生看书自学，了解什么是声音传感器， 教师再加以讲解。 1. 声音传感器：由一个小型驻极体 麦克风和运算放大器构成的。它可以将捕 获的微小电压变化放大 100 倍左右，放大 后的电压能够被微控制器轻松地识别，并 进行 AD 转换，输出模拟电压值，通过采 集模拟量电压就可以读出声音的幅值，判 断声音的大小。 2. 主要功能：检测周围环境是否有 声音，当外部有声音的时候，传感器会把 接收到的声音转化为电信号，并传输给机 器人。 师：我们要以信息技术的方式来描述 它工作的过程，就要用到之前学习过的流 程图的知识描述它，现在大家看黑板。 （PPT 出示流程图） 看着这样的流程设计，机器人好像能 够听懂我们的指令，并根据指令运动了， 那我们赶紧来搭个机器人来实验实验吧。 三、巩固： 搭建机器 人 搭建声控机器人： 先搭建一个灭火机器人，然后将声音 传感器与数据线相连。 最后将连接好的声音传感器连接到开 源机器人的物联网扩展板的 5 号端口上。 声音传感器与物联网板连接图 声控机器人的完整工作图 PPT 展示完成图。 搭建机器人， 让学生可以在实际 的环境中去编写程 序和理解程序。 第二课时第二课时 学习过程学习过程教师与学生活动教师与学生活动设计意图设计意图 一、编写 程序 师：机器人搭好了，想要运行，仅仅有 流程图是不够的，我们还需要将它转化成程 序，那么我们今天学习声控机器人的程序该 如何编写呢？ 【想一想】对照流程图想一想，我们需 要哪些模块？我们如何去读取传感器的数值？ （设置变量） 教师演示如何设置声音变量，强调变量 名称一般用字母来命名，不能使用中文和数 字。 【试一试】根据流程图尝试自己搭建通 过声音传感器控制机器人前进的脚本。 展示学生的脚本程序，若遇问题，解决 问题。 上传程序，进行声控机器人活动实验。 二、拓展 想一想，除了控制机器人行走，声音传 感器还可以做哪些活动？ 小组合作设计程序，进行实验。 小组合作拓展。 三、总结 与回归 声音传感器加上编程还可以实现很多功 能，让机器更智能。你们看， （视频展示） 声音传感器控制的盲人避障设备，帮助盲人 上街行走。 回归生活中应 用。 物联网就在身边物联网就在身边 【教材分析教材分析】 本课是小学信息技术（6 年级） 教材的教学内容，目的是要让学生通过 这节课走近物联网、认识物联网。它是学生以后深入物联网的一个前奏，所以 要从学生身边的物联网应用入手，通过启发与发现、观察与思考、讨论与体验， 学生逐步了解物联网应用的当今与展望。 【学情分析学情分析】 本课教学对象是小学六年级学生，他们已经对互联网技术的应用有了一定 的了解，而对于物联网技术的了解更多的是来自于生活中的应用，但对“概念” 的理解还是比较模糊的，所以要让学生亲身体验物联网技术的应用给我们的生 活带来的方便，并尽量通过讨论、实践与想象进行设计，发挥学生的能动性， 让全体学生都能自主探索并获取新知。 【教学目标与要求教学目标与要求】 1. 体验生活智能应用案例，知道物联网的基本概念。 2. 在体验与实践相结合的过程中感受物联网的应用，激发学生的好奇心和 探究欲望。 3. 通过对实验器材的实践，了解传感器的作用，并设计相关的物联网实际 应用。 4. 通过分组讨论、小组合作等方式开展多种形式的团队合作，培养学生的 动手能力、解决实际问题的能力，并提高团队协作能力。 5. 通过视频展示、亲自实践、创意设计等环节，提高对物联网及其应用的 认识。 6. 能辩证地认识物联网技术对社会发展、科技进步和日常生活产生的影响。 【教学重点与难点教学重点与难点】 重点：重点：物联网的应用与特征。 难点：难点：物联网的基本概念。 【教学方法与手段教学方法与手段】 学生体验，大胆猜测；信息交流，总结提炼。 【课时安排课时安排】 安排1课时。 【教学准备教学准备】 多媒体机房，实验器材，教学课件等。 【教学过程教学过程】 （暖场视频） 师：同学们，在上课前老师想跟大家一起来分享一段奇妙的视频。 播放视频，学生观看。 师：同学们，上课。 过渡：刚才大家看到的“百度神灯”在不久的将来就能成为现实，而老师 这里也有一盏“神灯” ，大家想来体验一下它的神奇吗？ 一、魔法激趣，情境导入一、魔法激趣，情境导入 师：老师可以用魔力来控制它， “开” “关” 演示，神奇吧？ 师：猜一猜，老师用了什么魔力？ 生：声音、遥控 师：遥控？嗯，有点接近答案了。 师：声音？你来试试。 师：那么到底是什么呢？秘密就在这部手机里。 师：你们再来猜一猜，老师用了什么魔法？ 生：（短信、网络、微信） 小结：刚才利用手机通过网络控制了灯的开关。 师：除了手机，还可以用什么设备？ （相机板书：手机（电脑）网络灯） 【设计意图设计意图】课堂初始利用小米的智能家居设备表演小魔术，以鲜活的例 子抓住学生探究的心，激发了学生的学习兴趣，让学生发现物联网技术的特殊 性，从而产生强烈的好奇心，由此为后续的学习埋下伏笔。 二、学思践悟，走近物联二、学思践悟，走近物联 1.1. 变一变变一变网络无处不在网络无处不在 师：老师再表演几个魔术，想看吗？请看，这是老师的办公室（摄像头） ， 可以给电水壶烧水（演示） ，这是空气净化器（演示开、关） 。 师：大家思考一下，你家的电灯、电水壶有这种魔力吗？和老师的有什么 不同？ 生：没有这样的魔力。要达到这种魔力必须要有网络。 师：是的，这些电水壶、空气净化器等电器+网络就成为一种智能电器，这 就是一种加法发明法。同学们要是掌握了这种方法，也能成为一名伟大的发明 家。 （相机板书：电水壶空气净化器） 2.2. 猜一猜猜一猜传感器妙趣多多传感器妙趣多多 师：（打开手机的控制界面）刚才老师就是用这个控制电器的。哪位同学 想来体验一下？ 生：上台学习演示开关电器。 师：其实啊，老师不但能开关空气净化器，还能了解办公室的空气质量。 （让学生观看手机控制界面上的 PM 值）大家来猜猜，手机怎么会知道的？ 生：手机上装了个东西 师：老师告诉大家，空气净化器里有一个部件，它能像我们的鼻子一样， 感受到空气的质量，这种部件我们给它取一个名字传感器。 （相机板书：传感器） 师：这些传感器非常厉害，它就像我们的感觉器官一样，有的像耳朵能听 到，有的像眼睛能看见，有的像鼻子能闻到，还有的像皮肤能感觉到，它们都 是智能电器的一个重要组成部分。 【设计意图设计意图】传感器是物联网技术的一个重点，也是课堂教学中的一个难 点，通过让学生猜一猜，将传感器与人体感觉器官类比，从而化抽象为形象， 帮助学生深刻理解传感器的作用，为后面物联网的创意设计做铺垫。这样的设 计既活跃了课堂气氛，同时也让生活实践更好地融入到课堂教学。 3.3. 试一试试一试传感器神奇无比传感器神奇无比 师：传感器有这么大的作用，大家想不想来体验一下？ 根据课前分组，请组长带领组员一起来体验，PPT 出示体验要求： （1）组长至老师处领取体验器材。 （2）仔细阅读器材使用说明，并按要求实验。 （3）说一说实验过程，谈一谈自己的发现，想一想传感器的作用。 （4）实验结束后请小组长拿着实验器材和使用说明汇报结果。 学生实验，老师相机指导，和学生一起探讨。 学生上台交流。 PPT 出示，提醒回答的要求：我们做的实验的名称是（） ，我们是这样 做实验的（ ） ，知道了传感器像人体上的（）发挥了作用。 4.4. 取一取取一取物联网顾名思义物联网顾名思义 师：刚才同学们体验了传感器的神奇。我们知道通过传感器等设备我们能 感知周围的信息，通过网络可以传输信息，最终使得普通的物体有了魔力，应 用更加智能。 相机板书：感知（信息）传输（信息）应用（智能） 师：像这些物与这些物（板书两个大圈、物）通过网络技术联结在一起， 形成的一种新型的网络，你能试着给它取个合适的名字吗？ 生：互联网、网络。 师：这种网络是物与物的相连，我们就叫它物联网吧。 板书揭题：物联网 【设计思路设计思路】用任务驱动和合作探究的方式让学生去亲自实践，体会传感 器的神奇作用。利用思维导图概括物联网概念及其特征，将学生对物联网的认 识由感性层面提升至理性层面。 三、展望未来，创意无限三、展望未来，创意无限 1.1. 自学探究，漫谈应用自学探究，漫谈应用 师：刚才我们已经初步认识了物联网，物联网不但在家居生活中为我们提 供了方便，而且在其他领域也同样发挥着巨大的作用，下面请大家通过上网浏 览的方式了解一些物联网的应用。 师：（PPT 出示）边看边思考，你了解的是物联网应用于哪一个领域？它 是怎样实现智能应用的？ 请大家注意，每个组浏览一个物联网应用专题。 （分配任务） 师：请你来说一说：你刚才了解了物联网在哪一领域的应用？它是怎样实 现的？ 过渡：老师从物联网的应用中找了一个案例，大家来看看到它是如何描述 的？（PPT 出示案例） 2.2. 创意无限，设计应用创意无限，设计应用 师：通过刚才的自学研究，我们了解了物联网在其他领域的应用，看来我 们的生活真的离不开物联网了。 （PPT 出示）你想不想来设计自己需要的一种物联网应用呢？可以用文字 或者图画的形式完成创意。（老师有个小提示：这种应用可以是较实际的，也 可以是未来才能实现的） 师：大家可以开始讨论，一组至少完成一个创意。 展示并读出自己的创意。 师生评价。（贴在黑板上） 师：学生说学生评，师可以适当补充。这位同学的设计有哪些优点，你觉 得如果再加上些什么创意会不会更好？ 过渡：同学们的想象力非常丰富，相信在不久的将来，你们的设计将通过 你们的巧手实现。 【设计意图设计意图】先浏览网页再漫谈你的收获，最后再设计自己的物联网应用， 其目的是为了巩固学生对物联网的理解，同时拓展学生的思维空间，将理论与 实际联系。利用分组讨论、小组合作等方式培养学生的团队合作意识，再通过 对创意设计的交流与展示，提高学生的创新能力与语言表达能力。 四、总结提升，憧憬未来四、总结提升，憧憬未来 师：今天我们通过观看视频、动手实践、创意设计等方式认识了一种新的 技术叫物联网，并开始走近了物联网。（相机板书：走近）你能说说这节课有 哪些收获吗？ 生：物联网就是物与物的相连。通过传感器我们能感知周围的信息，通过 网络可以传输信息，最终使得普通的物体有了魔力，应用更加智能。 师：如果你想更深入地了解它，那么下一节课老师将带领大家真正走进物 联网，（相机板书：走进）去探索其中的奥秘。 五、板书设计五、板书设计 物联网就在身边物联网就在身边 灯 电水壶 空气净化器 手机 电脑 网络网络 感知 （信息） 物 传输 （信息） 应用 （智能） 物 传感器 第第 14 课课 生活好帮手生活好帮手 【教材分析】 本课内容分为三部分。第一部分以生活中的红外感应开关为例，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（被动式） 。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（主动式） ，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。最后设计“实践园”的目的是让学生通过智能楼道灯的组建 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。 【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。 【教学目标与要求】 1. 认识红外传感器、超声波传感器并知道其作用特点。 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。 【教学重点与难点】 重点：红外传感器、超声波传感器在生活中的智能应用。 难点：常见传感器在物联网中的作用形式。 【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。 【课时安排】 安排 1 课时。 【教学准备】 PPT 演示文稿，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。 【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：现在你能够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、身边的智能生活 提问：装有红外传感器和超声波传感器的设备设施，使我们的生活产生了怎样的变化？ 学生交流、汇报。 小结：实现了对物的智能管控，使我们的生活更加便捷。 讲解：物联网设备依靠各种传感器实现了智能化控制，使我们的生活发生了巨大的变 化。 提问：你知道生活中有哪些智能化设备使我们的生活更加便捷吗？ 介绍：物联网中的与衣食住行有关的物体设备及其传感器。 小结：各种功能的传感器融入到了我们生活中的衣食住行中，并且深深地影响着我们。 五、搭建智能楼道灯系统 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。 讨论：要用到哪些器材？如何设计程序？ 学生小组合作，搭建系统。 展示作品。 交流：在制作中遇到什么问题？怎么解决的？ 【 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，并为后 面类似内容的学习起到了促进作用。 课 题 智能健康设备课时授课时间 教 学 目 标 1. 通过智能手环、智能体脂秤、智能血压仪等健康设备，了解对健康数据的 智能化获取和管理。 2. 通过智能手机与智能手环等的通信，了解蓝牙通信技术及其特点。 教 学 重难点 重点：了解智能健康设备对健康生活的指导与保障作用。 难点：蓝牙通信技术的连接特点。 课 前 准 备 智能手环、智能体脂秤、智能血压仪、手机或平板。 手机安装与手环、电子秤等同步的 APP。 教 学 过 程 一、导入：认识智能手环。一、导入：认识智能手环。 实物、课件出示：各种智能手环。 交流：这些东西是什么？有什么功能？ 学生根据自己的生活经验回答。 讲述：智能手环是一种穿戴式智能设备。2011 年 Jawbone UP 一 代面世，初步定型智能手环基础功能，那就是记录人的运动情况。 智能手环对日常生活中的健身锻炼、睡眠等行为进行实时监测，现 在有更多的个性化手环，可以实现更多的功能，老年人紧急情况呼 救功能、刷卡等。 二、智能手环二、智能手环运动监测运动监测 1. 感知运动数据运动传感器。 智能手环都有计步的功能，那这个基础功能如何实现的？你们 能够根据所学的知识猜测一下吗？ 2. 传输运动数据蓝牙。 我们是怎么知道智能手环感知的信息？（智能手环屏幕） 通过手环屏幕，可以看到计步数据。 没有屏幕的怎么办？（通过手机 APP 或者平板等智能终端） 直接打开 APP 就可以了吗？ 讲解：要通过手机 APP 查看智能手环中的数据，首先要设置好 手机与智能手环，实现蓝牙连接。蓝牙是一种支持设备短距离通信 的无线电技术，能在包括移动智能终端、无线耳机、笔记本电脑、 相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。蓝牙是一种支持设备 短距离通信的无线电技术。 探究：（1）智能手环与智能手机之间蓝牙通信的连接距离。 （2）智能手环可以同时与几台智能手机连接。 小结：一般而言，手机与蓝牙设备的传输距离如果中间没有大 的障碍物，在 7 m 之内传输质量都很好，超过 8 m 将出现断点，超过 10 m 蓝牙设备之间将失去连接。蓝牙设备与手机是一对一的连接， 但一台手机可以同时连接多个蓝牙设备。 3. 实践：通过手机 APP 查看智能手环运动数据。 在智能手环上，除计步数据外，我们还能看到那些信息？（心 率、睡眠、卡路里） 刚才同学们说到的这些功能，其实都是对运动等一些数据的监 测功能。 学生交流讨论：这些数据有什么用？ 明确：帮助我们养成良好而科学的运动习惯，进而提升身体素 质。 4. 校园课堂运动监测系统。 介绍：随着智能手环的发展逐渐成熟，智能手环不但应用于个 人，还开始进入校园，为教育保驾护航。 思考：智能手环是通过蓝牙技术近距离传输数据的。在校园这 样的大环境里，蓝牙技术是否会接收到挑战呢？（会，需要传输距 离更远的技术来代替） 交流：智能手环在学校运动中起什么作用？ 通过对运动课程进行运动指标、消耗卡路里及心率的波动的整 体实时监控，可以随时掌握学生身体是否可以承受、学生的运动目 标是否达成等等，提供适合学生运动的个性化建议，逐渐帮助学生 养成良好的运动习惯，提升身体素质。 交流：校园运动实时监测时，如何实现老师在第一时间获知学 生运动心率异常？ 要实现这个功能就要实现对数据的智能分析。这就是物联网智 能化的优势。所以当学生运动时，数据采集终端会自动分析数据， 当出现心率异常时就会自动报警。 课件出示：心率异常报警图。 三、可穿戴健康医疗设备三、可穿戴健康医疗设备体征数据监测体征数据监测 过渡：刚才我们通过智能手环，了解到它能获取人体的运动数 据，并对数据进行智能统计、分析、跟踪等，从而提供给我们合理 的健康建议。 我们每学期都要测量体重，那体重数据对于我们来说意味着什 么呢？（健康） 怎么知道体重数据是否正常？ 讲解：BMI 指数 实践：1. 学生计算自己的 BMI 指数，教师计时。 2. 选一位学生在智能电子秤上称重，通过手机 APP 查看 BMI 指数。 比较：哪个更快更方便？ 讲解：随着物联网技术的发展，除了运动、体重、体温等数据 可以实时监控分析外，还有许多健康数据可以采集、统计、分析。 出示：智能体脂秤对应的 APP。 提问：在 APP 上有哪些人体数据？这些数据你能看得懂吗？ APP 检测界面 小结：智能体脂秤能够检测人体多项生理数据，并对这些数据 进行解读，让我们能够直观地理解数据的真正意义，针对自身身体 状况提出合理的饮食或运动建议，起到自我了解和科学监护的作 用。 实践：用智能血压仪采集心脉数据。 提问：通过这样一次的数据采集形成的报告你们认可吗？（需 要连续监测） 讲述：还有许多数据能够反映人身体健康状况的，借助物联网 智能健康监测产品能够快速获取这些数据，并且通过健康数据平台 形成健康报告。 介绍：健康数据平台。 （课件出示） 提问：健康数据平台对保障人体的健康体现在哪些方面？ 学生交流讨论。 四、实践园四、实践园 根据今天的学习结合配置的实验器材，搭建一个智能体温检测 报警系统。 学生交流分析：温度设定的范围、方案的设计 学生分组实验搭建模型，测试汇报。 五、课堂总结，拓展延伸五、课堂总结，拓展延伸 今天我们认识了许多的物联网健康监测产品，这些产品一般多 需要和手机、平板等一些智能终端或数据中心进行数据同步，通过 对数据的分析、处理，对个人健康提出指导方案，并实时进行监测 和健康管理。 教 后 记 第第 16 课课家园安防家园安防 【 【教材分析教材分析】 】 教材以住房平面图为基础，让学生讨论不同区域可能存在的安全隐患，明确 这些安全隐患的特征及类型。通过模拟布防，让学生了解常见的智能安防探测设备 及其工作特点，认识家园安防的实施条件、依赖设备等，进而了解家居智能安防系 统及其工作流程。最后结合实验器材，基于真实问题进行安防方案的初步设计，让 学生根据自己的方案去搭建、体验、改进，进而获得成功，从而使每个学生都能得 到适合自身的、最大限度地发展。 【 【学情分析学情分析】 】 学生对于住宅区域中的安全隐患和常见的智能安防探测设备有一定的认知 和了解，但对许多的智能安防只是停留在“听说”的层面，没有体验过，对于它 们的核心技术、实现原理并不清楚。通过前面的学习，学生具有一定的物联网实验 传感器及相应的联动设备的设计、组装基础。 【 【教学目教学目标标与要求与要求】 】 1. 基于家居不同区域，知道对应的安全隐患类型和探测设备。 2. 通过模拟防护体验，尝试建立安防系统模型，了解其工作流程。 3. 通过简易防护方案的设计，尝试利用学科的思维方式去解决问题和设计 方案。 4. 通过实验模型的搭建与运行，提高团队合作意识，培养学生动手能力。 【 【教学重点与教学重点与难难点点】 】 重点重点：家园安防系统及工作流程。 难难点点：家园安防系统的安防策略。 【 【教学方法与手段教学方法与手段】 】 在本课教学中主要采用讲授讨论、情景模拟、体验发现、实验设计、小组协 作等。 【 【课时课时安排安排】 】 安排 1 课时。 【 【教学准教学准备备】 】 PPT 演示文稿、各种家园防护设备、配套实验器材。 安全安全隐隐患患主要特征主要特征所在位置所在位置解决手段解决手段 燃气泄漏气味厨房 漏水湿度 水位卫生间 【 【教学教学过过程程】 】一、一、 情境引入情境引入 导入：2018 年 3 月 20 日，某市一居民楼发生一起燃气安全事故，事发单元 的楼顶被炸穿（课件播放燃气泄漏爆炸现场照片） 。 交流：像这种由于燃气泄漏引发的家园安全事故在全社会是偶然发生吗？ 明确：像这种由于燃气泄漏引发的家园安全事故在生活中并非少见（出示百 度搜索截图） ，因此我们对家园居住的安全要警钟长鸣。 思考：除了燃气泄漏，还存在哪些主要的安全隐患呢？ 【 【设计设计意意图图】 】通过燃气泄漏这个接近学生生活实际的安全事故，引发学生对 家居安全的思考，带着问题进入课堂。 二、家园守二、家园守护护安全安全隐隐患探患探测测器器 1.活活动动一：安全一：安全隐隐患分析。患分析。 任务：了解家居中常见的安全隐患类型及主要分布区域。 课件出示：（1）卧室进水、房屋着火、家中被盗等事故。 （2）家居平面图。 家居平面图 交流：根据生活经验说说家居环境中除了燃气泄漏，还有哪些安全隐患的存 在？这些安全隐患最容易发生在家里哪个区域？ 火灾烟雾 温度厨房、卧室、客厅 外部入侵人进入 物移动门窗、阳台 教师根据学生交流情况小结。 【 【设设计计意意图图】 】根据学生的生活经验并结合现实生活中发生的各