主题五 活动二《坐姿监控与超声波传感器》教案-【湘科版2024】《信息科技》六下.docxVIP

课题

坐姿监控与超声波传感器

单元

第五单元

学科

信息科技

年级

六年级

核心素

养目标

信息意识：通过了解坐姿监控器和传感器技术，增强学生对信息技术的认知与应用意识，促进信息获取和利用的能力。

计算思维：通过编写程序和调试传感器，培养学生分解问题、分析数据和设计解决方案的能力。

数字化学习与创新：运用数字工具设计和制作坐姿监控器，激发创新思维和实践能力，提升数字化学习效果。

信息社会责任：在学习与实践中，认识技术应用带来的社会影响，培养学生遵循信息道德与安全规范的责任感。

教学重点

通过超声波传感器的应用，掌握基本的坐姿监控器模型设计和实现方法。

教学难点

理解超声波传感器的工作原理并将其应用于编程实现坐姿监控功能。

教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

导入新课

第5.2课坐姿监控与超声波传感器

根据人类眼睛的生理特点，在阅读时，眼睛与书本的距离应保持在30厘米以上，这样不容易产生视力疲劳。不过，要时刻保持正确的坐姿并不容易。我们可以尝试制作一个能够及时提醒保持正确坐姿的监控器模型帮助我们养成良好的习惯。

想一想：超声波传感器是如何测量距离的？

超声波传感器通过发射超声波并接收反射回来的声波，计算声波的传播时间来测量距离。

思考：除了测量距离，超声波传感器还有其他用途吗？

超声波传感器不仅用于距离测量，还广泛应用于汽车倒车雷达检测障碍物、无人机避障、液位测量监控液体高度、工业自动化中的物体识别，以及智能家居中自动设备的触发。

超声波传感器通过发射和接收声波来测量距离。声波遇到物体后反射回来，传感器计算声波往返所需的时间，从而精确地确定物体的距离。这一技术在许多现代设备中被广泛应用。

坐姿监控器利用超声波传感器监测眼睛与书本的距离。

播放视频《超声波传感器》

听讲学习

完成思考题。

观看教学视频。

帮助学生了解超声波测距。

通过问题导入引发学生思考。

通过视频吸引学生的注意力。

讲授新课

新知讲解：

一、坐姿监控器模型基本功能

了解基本功能

坐姿监控器的主要功能是监控阅读时眼睛与书本的距离，当距离小于设定值时发出提示音，距离越近，提示音音调越高；距离越远，提示音音调越低，从而实现监控坐姿的功能。

要实现监控功能，实时测量阅读时眼睛与书本的距离是关键。

二、超声波传感器基本原理

掌握基本原理

人们在山中大声呼喊时，会听到回声。这是因为声波遇到山的阻碍会反射回来。

根据这一原理，人们发明了超声波传感器。它可以通过向障碍物发射超声波，接收反射回来的超声波，测量发送声波和接收到反射声波的时间间隔，根据声波在空气中的传播速度，计算传感器与障碍物之间的距离。

开动脑筋

假如超声波传感器测量发送声波和接收到反射声波的时间间隔是0.01秒声波传播速度大约为340米/秒，算一算，传感器和障碍物之间的距离大约是多少米。

要计算传感器和障碍物之间的距离，我们可以使用公式：距离=速度×时间÷2

已知：声波传播速度=340米/秒，时间间隔=0.01秒

代入公式：距离=340×0.01÷2，距离=3.4÷2，距离=1.7米

参考答案：传感器和障碍物之间的距离大约是1.7米。

实践体验

验证超声波传感器

实验目的：了解和验证超声波传感器的基本功能。

实验设计：通过超声波传感器测量距离并实时显示在显示屏上，并将其与传统测距方法进行比较，了解传感器测量的精度。

实验准备：主控板、超声波传感器、I/0扩展板、尺和编程计算机。

实验过程：1、正确连接超声波传感器、I/0扩展板和主控板。

实验过程：2、运行编程软件，添加I/0扩展板和超声波传感器模块。

实验过程：3、编写程序。

实验过程：4、上传并运行程序，改变传感器与障碍物之间的距离，观察并记录显示屏数据，同时，用尺测量传感器与障碍物之间的距离。

三、设计制作坐姿监控器模型

坐姿监控器采用超声波距离传感器，实时测量眼睛与书本的距离，通过报警提醒使用者保持正确坐姿。

用眼睛与书本的距离（连续量）作为输入

当距离小于阈值时，控制蜂鸣器发声，提示距离过近

蜂鸣器发出警报后，在距离大小与蜂鸣器发声音调之间建立关联。距离越近，蜂鸣器发声音调越高，催促阅读者尽快拉大阅读距离。

当阅读距离拉大超过阈值后，控制蜂鸣器停止发声。

实践体验

设计制作坐姿监控器模型

实验目的：设计制作坐姿监控器模型。

实验设计：通过超声波传感器测量距离，实时显示在显示屏上，根据测量距离调整蜂鸣器的音调，实现警示功能。

测量距离大于等于33厘米不报警，小于33厘米开始报警，距离越近蜂鸣器音调越高。将距离值转换为音调值，控制蜂鸣器的音调。数值越大，音调越高。

实验准备：主控板、超声波传感器、I/0扩展板和编程计算机。

实验过程：1、正确连接超声