1、第第1313课课 智能楼道灯智能楼道灯红外传感器红外传感器 【教材分析】【教材分析】 本课内容主要介绍了红外传感器及其应用，重点体现了信息的感知。 在物联网的体系架构中，信息感知是基础。只有全面感知信息，才能可靠传 输信息，并最终实现智能应用。而传感器技术是感知层的重要技术手段，红外传 感器也是众多传感器技术中最普通常见的。正确认识红外传感器及其应用，可加 深学生对信息感知的理解，为后续的学习打下坚实的基础。 【学情分析】【学情分析】 本节课的教学对象是小学六年级的学生。通过前面的学习，学生已经具备了 一定的信息素养。通过物联网就在身边初识物联网的学习，已经了解了 物联网及其应用的相关知识。这
2、些都为本节课的学习打下了良好的基础。然而， 六年级的学生对于生活中诸多物联网技术的应用，往往是“知其然，而不知其所 以然” 。信息是如何被感知的？如何传输的？又是如何最终实现智能应用的？学 生对于这些问题的答案是模糊的，知识结构是零散的。所以，消除学生对物联网 的神秘感，帮助学生完成建构较为完善的知识结构网络图，是教学设计的重点。 【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）了解红外线，知道人体能发出特定波长的红外线； （2）认识红外传感器，能辨认常见的红外传感器； （3）了解红外传感器的特点，能够列举红外传感器的常见应用； （4）了解智能楼道灯系统的工作过程
3、。 2. 2. 过程与方法过程与方法 （1）通过对智能楼道灯系统的分析与建模，体验分析问题、解决问题的一 般过程； （2）通过对红外传感器的使用，理解红外传感器的原理； （3）通过讨论、评价日常生活中红外传感器的典型应用，学会评价它们的 特点及其与实际生活的关系。 3. 3. 情感情感、态度态度与与价值观价值观 （1）通过情境设置与视频观察，引导学生主动发现生活中的物联网应用； （2）通过体验实验，引导学生产生保持学习与使用物联网技术的兴趣； （3）通过讨论交流与展示同龄人的新发明，促进学生的创新思维，激发学 生的创新意识。 4. 4. 行为与创新行为与创新 （1）通过对智能楼道灯的解剖，了解
4、其系统组成，发现其信息获取的特征； （2）通过分组实践，拓展对红外传感器的认识； （3）基于对红外传感器的认识，提出解决问题的畅想方案。 【教学重点与难点】【教学重点与难点】 重点：重点： （1）认识红外传感器，能描述它的特点及探测范围； （2）通过对智能楼道灯系统分析建模，体会信息的感知及物联网的体系架 构。 难点：难点： （1）红外传感器及其特点。 （2）智能楼道灯系统的工作过程。 【教学方法与手段】【教学方法与手段】 分组讨论、总结提炼、实验探究等。 【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】 一、动
5、画导入，激发兴趣 播放视频：小猪佩奇的动画。 师：小猪乔治产生了一个疑问： “超市的门怎么自动就打开了呢？” 师：同学们平时在生活中有没有遇到过？我们走进便利店，不用推门，门就 自动打开了。想一想生活中还有没有其他自动感应现象？ 学生说一说。(联想生活中类似的物联网应用，如：感应龙头、烘手器、楼 道灯等)。 同学们说的这些都是物联网中的应用。 师：说了这么多生活中的物联网应用，现在，老师有一个问题：这些物联网 应用中，一个“物”是如何感知另一个“物”的信息的呢？是经过怎样的信息传 输，来实现对“物”的自动控制呢？同学们请看。 播放自动感应楼道灯的视频。 师：这是？智能楼道灯。 师：这节课我们就
6、以智能楼道灯系统为例，来探究这些物联网应用背后的秘 密。 （板书标题：智能楼道灯） 图 1 【设计意图】第一环节关键词发现。发现生活中与红外传感器相关的 物联网应用。 以生活中的情境、 生活化的问题导入新课， 激发兴趣， 引起求知欲， 令学生注意力集中。 动画导入， 激发兴趣， 拉近与学生的距离， 也是课堂的悬念。 二、分析架构，突显核心 （1）分析：感知信息的设备是什么？ 提出问题：人和灯之间是否存在另外一个设备在起作用？ 大胆猜测：学生仔细观察智能楼道灯系统图（图 2） ，大胆猜测，并尝试 在图 2 上指出该设备。 图 2 小心求证： 通过视频求证。 教师继续播放校园内的自动感应楼道灯的视
7、频， 学生观看视频，最后视频的画面定格在“红外线感应开关”上，由此验证了前面 猜测的正确性。 （2）分析：人体的哪种“信息”被感知？ 提出问题：人有哪些信息可能被感知呢？它（指红外线感应开关）是不是 看到了什么？或听到了什么？ 大胆猜测：学生大胆猜测，多个学生轮流补充回答，人体可能被感知的信 息如外貌、声音、身高、体重、指纹、虹膜等。 小心求证：学生阅读教材。用“一句话概括”回答下列问题：什么是红外 线？人体会发出红外线吗？什么是红外传感器？学生阅读教材获得关于红外线、 红外传感器的文字描述，初步体验。教师通过课件给出关于红外线、红外传感器 的图片描述。 （3）小结 在智能楼道灯系统中，是“物
8、的信息”被感知，而非“物”本身，即感知 了人体发出的红外线。 红外感应开关里的奥秘：里面必定包含有“红外传感器” 。 【设计意图】第二环节关键词分析。以“提出问题”“大胆猜测” “小心求证”的学习模式，师生共同就智能楼道灯系统的以下两个问题展开 分析： 感知信息的设备是什么？人体的哪种信息被感知？同时，渗透学习方 法：即由问题出发，先提出假设，再科学求证。 这里体现了课堂组织的“问题导向” ，即由问题作为出发点，教师鼓励学生 就某个问题进行大胆猜测，提出一些可能的假设方案，逐步造成这样的情况。这 个问题学生急于解决，并且已经提出了假设方案，但是利用现有的知识和技能却 无法证明假设是否正确有效，
9、形成认知冲突，让学生在迫切的要求下主动寻求较 为科学权威的求证。 对于“什么是红外线？什么是红外传感器？” ，这部分内容属于陈述性的知 识，书上有现成的名词解释，所以安排学生 2 分钟自主学习，同时教师提供 3 个问题和线索，以提高学生自主学习时的效率。课堂到这里，补充完整的课题： 智能楼道灯红外传感器 ，其中，红外传感器是智能楼道灯系统的核心。 三、解读原理，感受体验 红外传感器是如何探测红外线，并转换成电信号，最终实现对灯的自动控制 的？为了理清它的工作过程，教师根据图片进行讲解。 通过部分学生实践体验，其余学生观察体验，解读智能楼道灯系统中红外传 感器的工作过程，并由此提炼出物联网的体系
10、架构。 12 位同学上前，现场体验红外感应灯的工作过程，其余学生观察并思考： 在这个过程中， 谁在发出红外线？谁感应到了人体发出的红外线？教师和学生通 过对回答的总结与梳理，提炼物联网的体系架构：感知、传输、应用。 “讨论坊” ：红外感应开关和普通开关相比，有什么好处？学生回答，梳理： 非接触、反应快；安全、卫生；节能、人性化 师：小猪乔治还有一个疑问： “刚才门怎么不开，靠近了才打开呢？”同学 们想一想？ 学生说一说，小结：红外感应器是有一定的探测范围和角度的。 【设计意图】第三环节关键词建模。通过建立模型，解读智能楼道灯系 统中红外传感器的工作过程，提炼物联网的体系架构。教师让学生现场玩一
11、玩红 外感应灯，目的是充分抓住学生好奇的眼球，就像变魔术一样，对于学生来说， 是“见证奇迹的时刻” 。有利于激发和保持学生思维的兴趣，调动学生参与的热 情，令学生在注意力更集中的状态下，观察更仔细。现场建模理清了红外传感器 工作过程。从分析架构，到搭建模型，由感性认识上升到理性认识，帮助学生顺 利完成知识的建构。 四、观看视频，拓展延伸 介绍红外感情器的应用，图文并茂一一作介绍。播放视频短片让学生感受红 外感应器的应用。 【设计意图】收集很多红外感应器的应用，并播放视频，拓宽学生的视野。 感受红外感应器可以给生活带来很多便利。 五、评价总结，说说收获 （1）知识梳理。让学生说一说学习收获，教师
12、再进行梳理，帮助学生理清 本堂课的知识点，建构完整的知识网络体系。 （2）欣赏视频，意犹未尽。 结束语：安全、舒适、智能、环保、节能，这就是红外传感器给我们带来的 智能生活。事实上，物联网系统中，感知信息的设备除了红外传感器，还有温度 传感器、运动传感器、称重传感器等，在后续的课堂中还会陆续学习。正因为有 了这些感知设备的存在，人与物，物与物才得以相连，人们才得以与灯沟通，与 水龙头对话，与自然万物交流，才得以开启智能生活的新篇章。 【设计意图】第五环节关键词创新。学习的最终意义，是学以致用。这 个环节主要是通过讨论交流与展示同龄人的新发明，促进学生的创新思维，激发 学生的创新意识。课堂的最后留有一些空白，设计的一些形式：如课后与老师交 流，给老师发 E-Mail，都是一些具有积极意义的导向，激发学生的兴趣和探讨 欲望。
