第03课 环境数据要感知 教学设计 义务教育人教版信息技术八年级全一册.docx

第3课环境数据要感知

一、教学目标

1.体验常见的传感器，进一步了解传感器的应用。

2.利用传感器开展实践探索，了解利用传感器获取数据的方法。

二、教学重点与难点

教学重点

1.掌握常见传感器的使用方法。

2.理解利用传感器获取数据的过程。

教学难点

1.对不同传感器获取数据的原理的深入理解。

2.运用传感器进行实践探索时的问题解决。

三、教学准备

1.准备多种常见传感器实物，如温度传感器、湿度传感器、光线传感器等。

2.搭建好传感器实验平台，包括电脑、数据采集设备等。

3.制作PPT课件，展示各种传感器的图片、工作原理及应用案例。

4.准备实验记录表格和活动任务单。

四、教学过程

（一）导入新课

师：同学们，在我们的生活中，我们常常需要了解周围环境的各种信息，比如温度、湿度、光照强度等。那么，我们是如何获取这些信息的呢？其实，这背后有一群神奇的“小助手”——传感器。今天，我们就一起来探索如何利用传感器感知环境数据。

（展示一些生活中利用传感器获取环境数据的场景图片，如天气预报中使用的各种气象传感器、智能家居中的环境监测传感器等，激发学生的学习兴趣。）

（二）新课讲解

1.常见传感器介绍

（1）温度传感器

定义：温度传感器是能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。

工作原理：常见的温度传感器有热敏电阻、热电偶等。热敏电阻的电阻值会随温度的变化而变化，通过测量电阻值的变化可以确定温度。热电偶则是利用两种不同金属导体组成的闭合回路中产生的热电势随温度变化的特性来测量温度。

应用场景：在工业生产中，温度传感器用于监测设备的运行温度，确保设备安全稳定运行；在智能家居中，温度传感器可以自动调节空调、暖气等设备的温度，为人们提供舒适的生活环境。

（展示温度传感器的实物和图片，讲解其工作原理和应用场景。）

（2）湿度传感器

定义：湿度传感器是用于测量空气中水分含量的传感器。

工作原理：常见的湿度传感器有湿敏电阻、湿敏电容等。湿敏电阻的电阻值会随湿度的变化而变化，湿敏电容的电容值会随湿度的变化而变化。通过测量电阻值或电容值的变化可以确定湿度。

应用场景：在农业生产中，湿度传感器用于监测土壤湿度，为农作物的灌溉提供依据；在仓储管理中，湿度传感器可以监测仓库内的湿度，防止物品受潮发霉。

（展示湿度传感器的实物和图片，讲解其工作原理和应用场景。）

（3）光线传感器

定义：光线传感器是能够感受光照强度并转换成可用输出信号的传感器。

工作原理：光线传感器通常采用光敏电阻、光敏二极管等光敏元件。当光照强度变化时，光敏元件的电阻值或电流会发生变化。通过测量这些变化可以确定光照强度。

应用场景：在手机、平板电脑等电子设备中，光线传感器可以自动调节屏幕亮度，节省电量；在智能照明系统中，光线传感器可以根据环境光照强度自动调节灯光亮度，实现节能。

（展示光线传感器的实物和图片，讲解其工作原理和应用场景。）

（4）其他常见传感器

压力传感器：用于测量压力的传感器，常见于汽车轮胎压力监测系统、工业自动化控制系统等。

声音传感器：能够感受声音并转换成电信号的传感器，可用于噪声监测、语音识别等领域。

气体传感器：用于检测空气中特定气体浓度的传感器，如一氧化碳传感器、甲醛传感器等，在环境监测和安全防护方面有广泛应用。

（简要介绍其他常见传感器的定义、工作原理和应用场景。）

2.传感器获取数据的过程

（1）感知环境

传感器通过其敏感元件与周围环境接触，感知环境中的物理量、化学量或生物量等信息。

例如，温度传感器的敏感元件与空气或物体接触，感知温度的变化；湿度传感器的敏感元件吸收空气中的水分，感知湿度的变化。

（2）转换信号

传感器将感知到的环境信息转换成电信号或其他形式的信号。

不同类型的传感器转换信号的方式不同。例如，温度传感器将温度变化转换成电阻值的变化，湿度传感器将湿度变化转换成电容值的变化。

（3）传输数据

传感器将转换后的信号传输到数据采集设备或控制系统。

传输方式可以是有线传输，如通过电缆连接到电脑；也可以是无线传输，如通过蓝牙、WiFi等无线通信技术传输到手机或平板电脑。

（4）处理数据

数据采集设备或控制系统对传感器传输过来的数据进行处理和分析。

处理过程包括数据滤波、放大、模数转换等，以提高数据的准确性和可靠性。

（5）显示结果

处理后的数据可以通过显示屏、指示灯等方式显示出来，让用户直观地了解环境信息。

例如，温度计显示温度值，湿度计显示湿度值。

（通过示意图和实例，详细讲解传感器获取数据的过程，让学生理解传感器是如何将环境信息转换成可用的数据的。）

3.利用传感器开展实践探索

（1）实验目的

让学生亲身体验传感器的使用方法，了解传感器获取数据的过程。

培养学生的实践能力和创新思维，提高学生解决问题的能力。

（2）实验器材

温度传感器、湿度传感器、光线传