第14课 传感器与感知系统
一、教材分析
本课内容隶属于“项目5：体验生活中的智能感知”，涉及3个项目活动。首先，依托“项目活动1：体验生活中的智能应用”，通过日常生活中的智能感应门铃体验和超声波探测介绍，分别学习红外探测器和超声波传感器，认识感知设备的探测特点及作用方式。
其次，依托“项目活动2：设计简易智能楼道灯”，以“实践园”的形式，学以致用，运用所学知识解决真实场景中的实际问题，通过对场景问题的剖析，建立问题解决与感知技术之间的关联。这是本课的重心所在。
最后，依托“项目活动3：了解和认识服务机器人”，通过服务机器人的复杂场景，认识到信息感知的复杂性，需要多传感器技术的融合形成感知系统。
通过本课在最后安排的“探究屋”，带领学生进一步认识传感器的特点，教师需要强调问题与技术的解决之道，理解在物联网中感知“物”的信息是基础，本课的最终目的是实现对“物”的智能控制和应用。
二、学情分析
学生之前已经学习过机器人，对红外传感器有一定的认知，在此基础上学习超声波传感器难度会有所降低。此外，学生对机器人编程也已经有一些基础，对新鲜事物会更勇于尝试，所以智能楼道灯方案的设计与搭建较易于操作。
三、教学目标与要求
- 通过传感器实现对“物”的感知，了解问题解决与传感设备的关系。
- 认识红外探测器、超声波传感器特点和作用方式，体会传感器科技的重要与强大。
- 了解在智能应用中的多传感技术融合感知系统。
- 通过动手尝试，使学生获得成功体验，激发后续学习的强烈欲望。
四、教学重点与难点
- 重点：常见传感器及其在物联网中的作用。
- 难点：建立问题解决与传感设备的对应关系。
五、教学方法与手段
本课采用讨论法、任务驱动法、实验法、小组合作等教学方法。
六、课时安排
建议安排1课时。
七、教学准备
传感器应用视频、智能红外感应门铃、物联网实验器材。
八、教学过程
（一）项目活动准备
教师：前面一节课我们已经初步认识了物联网，物联网中“物”就好像人类的感官一样，非常聪明。我们看到在生活中的智能应用也越来越多，那么物联网的“物”是如何全面感知“物”的信息的呢？同学们来看一段视频。
（播放全自动感应水龙头，火车站红外热成像体温监测系统的视频。）
教师提问：从视频中你们发现了什么？这些设备具备哪些功能，解决了哪些问题？这些设备对我们的生活有什么作用？它又是怎样工作的呢？
学生对它们都使用了哪些技术进行讨论。
（传感技术。传感器就相当于我们人类的感觉器官，传感器通常由敏感元件和转换元件组成。）
教师：今天，我们就来一起学习《传感器与感知系统》。
【设计意图】以形象生动的视频引入课堂，创设了科技生活的教学情境，激发学生对科技的求知欲望，调动学生的探究积极性，为充分学习传感器与感知系统做了铺垫。
（二）项目活动实施
活动实施一 体验生活中的智能应用
- 认识红外探测器
教师：老师这里有智能红外感应门铃，大家试试看，它是如何工作的？
学生讨论。
教师：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。
总结：能够探测红外线并转化成电信号的电子器件叫作红外探测器。
（出示图片：红外探测器及装有红外探测器的红外感应门铃。）
教师提问：红外探测器是如何感知人的？
学生讨论、交流。
（出示图片：红外线。）
教师：一般物体都在发出红外线，红外线是一种肉眼看不见的光。红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种。在自然界中，一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。红外探测器是利用红外辐射与物体相互作用的物理效应进行探测的传感器。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。红外感应门铃就是运用了这一原理。
（出示图片：红外感应门铃工作原理图。）
教师提问：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？
师生交流：红外探测器进行探测时，与被探测物体无须直接接触，且具有灵敏度高、反应快等优点。红外探测器是红外系统的核心，在生产和生活领域得到了广泛应用。
（出示图片：红外探测器进行探测时，与被探测物体无须直接接触，且具有灵敏度高、反应快等优点。）
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