1、1 用单片机做超声波测距实验教学设计表 用计算机做科学实验课例 基本信息基本信息 课例类别课例类别 专题教育-初中综合实践活动-信息技术-第 8 课 用计算机做科学实验 学校 教师姓名 课名 用单片机做超声波测距实验 范畴 用计算机做科学实验 教具 “数字”直尺单片机套装 环境 电子书包、微课、wifi 等。 学时 1 年级 七年级 一、教材分析一、教材分析 本节课选用创客造物之“数字”直尺单片机创客造物之“数字”直尺单片机套装作为教具，内置超声波测距模块，该模块性能稳定，测度距离精 确，超微型,只相当于两个发射、接收头的面积,无盲区，超声波传感器具有体积小，结构简单，可行性很高。 教学开展课
2、以”数字”直尺项目学习为明线，以科学探究的七个环节为暗线，要求学生在理解超声波测距的原理 后，进行硬件结构的搭建，辅以半成品的教具组件，让学生体验用单片机做科学实验的乐趣。 二、教学目标二、教学目标 1、知识与技能 （1）能够理解超声波测距模块的工作方式。 （2）了解数字“直尺”测量系统的构成。 （3）学会拼装数字“直尺”并能够完成简单的调试。 2、过程与方法 运用小组合作、任务驱动等方式，结合“互联网+”技术，学生快乐拼装数字“直尺”，初步感知用计算机做科学实 验的魅力。 3、情感态度与价值观 （1）学生利用微课和 APP 获取、鉴别、使用信息的过程，也是主动适应“互联网+”等社会信息化发展
3、趋势，培养学 生数字化生存能力的过程。 （2）通过拼装数字“直尺”的过程，逐步养成敢于“创”，大胆“创”的精神，进一步培养学生规范地科学探究精神。 三、学习者分析三、学习者分析 本课教学对象是初中一年级的学生，正处于好奇心强，善于摸索探究的年龄。他们喜欢接受新鲜事物，喜欢接 受有趣的教学方式。在上一节课中，学生对系统的构成、模块的使用、作品的拼装也有了一定的认识和实践经验， 要充分利用学生对电子模块作品的兴趣，进一步调动其积极性。 四、教学重难点分析及解决措施四、教学重难点分析及解决措施 重点：超声波测距原理；数字“直尺”的拼装。重点：超声波测距原理；数字“直尺”的拼装。 解决措施：解决措施：
4、先启发学生思考，蝙蝠视力很差，而且是高度近视，但是在夜间可以轻松地捕食，靠的是什么？根据已 有的生物知识，学生会想到“超声波“。再向学生追问超声波是什么？有什么功能？超声波有什么应用？让学生向咪 咕灵犀（APP）发问，咪咕灵犀 APP 智能地在互联网上搜索出相关的答案反馈给学生，学生根据提供的词条选择有 价值的信息，再结合教材自学超声波测距的工作原理。 从“超声波是什么”-“超声波的应用”-“超声波测距的工作原 理”，层层突破。 难点：探究数字“直尺”测量物体间的量程。难点：探究数字“直尺”测量物体间的量程。 2 解决措施：解决措施： 制定的测试方案如下：用超声波测距模块探头一侧正对障碍物，移
5、动超声波测距模块，反复靠近，远 离障碍物，观察数码管模块数据是否合理。（可先估测一下这段距离，看看与测试结果是否一致，也可以利用皮 尺、钢卷尺）。在实验中找出以下两个问题的答案：问题 1：数码管模块显示的数字的单位是什么？ 次数次数 估测距离估测距离 “数字”直尺距离“数字”直尺距离 实际数据实际数据 辅助测量工具辅助测量工具 结论：结论： 问题 2：”数字”直尺可以测出的最短距离和 最长距离分别是多少？作为结论记录在表 2 中。 通过测量最短距离和最长距离，确定量程。 五、教学策略五、教学策略 以”数字”直尺项目学习为明线，将“数字“直尺学习的项目学习项目学习分解为： 子项目 1：【学一学】
6、超声波测距模块的工作原理； 子项目 2：【认一认】数字“直尺“测量系统的硬件； 子项目 3：【拼一拼】数字“直尺“测量系统的结构搭建； 子项目 4：【测一测】数字“直尺“测距离。 子项目 5：【说一说】数字“直尺“的应用前景。五个子项目逐一学习。 以科学探究的七个环节为暗线（提问题-做假设-定计划-做实验-收数据-得结论-说反思），要求学生在理解超 声波测距的原理后，进行硬件结构的搭建，辅以半成品的教具组件，让学生体验创客造物的乐趣。整个过程用少量 时间让学生探究科学原理，主体部分让学生小组合作制定计划、动手实验、调试、收集数据，最后得出结论。 六、教学媒体六、教学媒体 我校数字化交互教室内
7、wifi 覆盖，设有希沃平板、电子书包等设施，为学生网络交互学习提供了技术设备上的 支撑条件。 七、教学设计七、教学设计 教学环节教学环节/ / 起止时间起止时间 环节目环节目 标标 教学内容教学内容 学生活动学生活动 媒体作用及分析媒体作用及分析 走近“数字”直 尺 (001222) 设 疑： 通过问学生测量书本、自己的腰围、 黑板等选什么样测量工具，抛出：用什么 来测量正在行驶的两辆汽车之间的距离？ 学生回答对应的测量工具。 希沃白板出示主 题课件。 感 知： 利用此装置（数字“直尺“）可以实现 非接触地测距，然后让学生进行感知。 角色扮演：请两名学生扮演正在行驶的小 车，初步感知数字“直
8、尺“可以实现非接触 的测距。 出示教具：数字 “直尺“。 探秘“数字”直 尺 (223849) 子项 目 1： 【学一 学】数 字“直尺 “测量系 统中超 声波测 启发学生思考，蝙蝠视力很差，而且 是高度近视，但是在夜间可以轻松地捕 食，靠的是什么？学生会想到“超声波“。 超声波是什么？有什么功能？超声波测距 模块的工作原理？让学生向咪咕灵犀 （APP）发问，2 分钟把搜索到的结果整 理回答，再结合教材自学超声波测距的工 作原理。 学生向电子书包内置的咪咕灵犀 APP 发 问，咪咕灵犀APP智能地在互联网上搜索 出相关的答案反馈给学生，学生根据提供 的词条选择有价值的信息。 咪咕灵犀的语音 识
9、别技术，代替 打字键入，可以 把学生输入的音 频转为文字并在 互联网上搜索以 播报的形式反馈 出来，轻松快捷 3 距模块 的工作 原理。 图 1 咪咕灵犀 APP 截图 地实现网络搜 索。 子 项 目 2 ： 【 认 一 认 】 数 字“直尺 “测量系 统 的 硬 件。 以小组合作的形式，结合教材，认一 认测量系统的各个组成硬件，都有什么作 用？（主控板、超声波测距模块、数码 管、外壳、开关、电源） 图 1 组成的主要硬件 小组结合教材，合作探究。学生发言说出 主要硬件的功能。 图 2 小组认识硬件 运用希沃白板的 倒计时功能为小 组活动计时。 搭建“数字”直 尺 (8502908) 子 项
10、目 3： 【 拼 一 拼 】 数 字“直尺 “测量系 统 的 结 构搭 建。 测硬件 在进行正式的结构搭建之前，试连接各个 模块以及接口，确保电路是通路，各模块 均可正常工作。请学生回答这一步的必要 性。 图 2 系统电路连接 学生尝试将各个模块进行试连接。 图 3 第六小组在进行电路连接 希沃授课助手， 将优秀小组的学 生安装过程录制 发送到希沃大屏 展示，加星点 赞。 结构搭建 要求在25分钟内完成搭建（如图3），可 利用的资源有教材、微课、网络等。采用 小组比赛制，要求小组先明确分工，制定 计划，讨论组装方案。 小组结合微课，教材等素材，合作完成结 构搭建。 图 4 小组合作结构搭建 电
11、子书包内的微 课组装指 导，提供给学 生安装的辅助资 源。 4 图 3 成品模型 规则：将拼装过程中出现的问题反 馈到小组活动表（表 1）上，帮其解答的 小组加分，或者写出有价值的注意事项均 可加分，加分多的小组获胜。获胜组参加 “幸运” 转盘大抽奖。 求助组求助组 问题问题 解答组解答组 分数分数 注意事项注意事项 获胜组：获胜组： 表表 1 1 小组活动表小组活动表 图 5 第四小组发布问题 测试“数字”直 尺 (29093632) 子 项 目 4： 【 测 一 测 】 数 字“直尺 “ 测 距 离。 测试方案：用超声波测距模块探头 一侧正对障碍物，移动超声波测距模块， 反复靠近，远离障碍
12、物，观察 数码管模 块数据是否合理。（可先估测一下这段距 离，看看与测试结果是否一致，也可以利 用皮尺、钢卷尺）。在实验中找出以下两 个问题的答案： 问题 1：数码管模块显示的数字的单 位是什么？ 问题 2：”数字”直尺可以测出的最短 距离和最长距离分别是多少？作为结论记 录在表 2 中。 教师查看实验数据表，对发现的问 题及时解决，分享学生探究成果。 次次 数数 估测距估测距 离离 “数字”直尺“数字”直尺 距离距离 实际数实际数 据据 辅助测辅助测 量工具量工具 结论：结论： 表表 2 2 实验数据表实验数据表 学生利用皮尺、直尺、钢卷尺等辅助测量 工具做测试。 图 6 第六组用书本作为障
13、碍物测试 图 7 学生借助直尺做测试 表 2 学生测试数据 希沃授课助手， 将学生共性问题 拍照发送到希沃 大屏，集中解 决。 应用“数字”直 尺 (36333837) 子 项 目 5： 【 说 一 说 】 数 字“直尺 “的应用 谈一谈数字“直尺“的应用。思考超声 波测距模块在生活、学习、工业等方面的 应用，你是否有需要改进的地方。 发散想象、集思广益。有的学生说出：可 以将“数字”直尺安装在爷爷的拐杖上，遇 到障碍物前发出声音提示。 运用希沃白板的 屏幕注释、拖 拽、放大功能， 拓展思维。 5 前景。 回首“数字”直 尺 (38374058) 小结 教师引导学生多角度谈收获，梳理 本节课所
14、学。学生谈收获、谈感悟。最 后，教师提示学生平时多读书、多积累、 多思考、多实践，你们都会成为出色的 “创客”。 学生发言说出本节课超声波测距，体验了 创客造物的成就感，完成知识梳理，提升 其思维层次。 利用白板播放教 师寄语。 八、教学流程图八、教学流程图 九、教学反思九、教学反思 绝大部分学生都能够应用信息技术搜集和查找信息, 但很多人不知道如何评价信息的相关性和准确性。如果学生没 有处理、辨别大量信息的研究技能，计算机网络的价值是有限的。 教师在监管不严时，自制力较差的学生，可能会借助做网络作业的机会在网上随意搜索，玩游戏，聊天等，如何保 证学生接触的都是绿色的网络,是一块净土,是网络教学急需解决的问题。
