資源簡介

智能樓道燈——紅外傳感器
【教材分析】?
本課內(nèi)容主要介紹了紅外傳感器及其應(yīng)用，重點(diǎn)體現(xiàn)了信息的感知。?在物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)中，信息感知是基礎(chǔ)。只有全面感知信息，才能可靠傳輸信息，并最終實(shí)現(xiàn)智能應(yīng)用。而傳感器技術(shù)是感知層的重要技術(shù)手段，紅外傳感器也是眾多傳感器技術(shù)中最普通常見的。正確認(rèn)識紅外傳感器及其應(yīng)用，可加深學(xué)生對信息感知的理解，為后續(xù)的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。?
【學(xué)情分析】?
本節(jié)課的教學(xué)對象是小學(xué)六年級的學(xué)生。通過前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)具備了一定的信息素養(yǎng)。通過《物聯(lián)網(wǎng)就在身邊——初識物聯(lián)網(wǎng)》的學(xué)習(xí)，已經(jīng)了解了物聯(lián)網(wǎng)及其應(yīng)用的相關(guān)知識。這些都為本節(jié)課的學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。然而，六年級的學(xué)生對于生活中諸多物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，往往是“知其然，而不知其所以然”。信息是如何被感知的？如何傳輸?shù)模坑质侨绾巫罱K實(shí)現(xiàn)智能應(yīng)用的？學(xué)生對于這些問題的答案是模糊的，知識結(jié)構(gòu)是零散的。所以，消除學(xué)生對物聯(lián)網(wǎng)的神秘感，幫助學(xué)生完成建構(gòu)較為完善的知識結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)圖，是教學(xué)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。?
【教學(xué)目標(biāo)與要求】?
1.?知識與技能?
了解紅外線，知道人體能發(fā)出特定波長的紅外線；?
（2）認(rèn)識紅外傳感器，能辨認(rèn)常見的紅外傳感器；?
（3）了解紅外傳感器的特點(diǎn)，能夠列舉紅外傳感器的常見應(yīng)用；?
（4）了解智能樓道燈系統(tǒng)的工作過程。?
2.?過程與方法?
（1）通過對智能樓道燈系統(tǒng)的分析與建模，體驗(yàn)分析問題、解決問題的一般過程；?
（2）通過對紅外傳感器的使用，理解紅外傳感器的原理；?
（3）通過討論、評價(jià)日常生活中紅外傳感器的典型應(yīng)用，學(xué)會(huì)評價(jià)它們的特點(diǎn)及其與實(shí)際生活的關(guān)系。??
3.?情感、態(tài)度與價(jià)值觀?
（1）通過情境設(shè)置與視頻觀察，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)生活中的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用；?
（2）通過體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生保持學(xué)習(xí)與使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興趣；?
（3）通過討論交流與展示同齡人的新發(fā)明，促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新思維，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。?
4.?行為與創(chuàng)新?
（1）通過對智能樓道燈的解剖，了解其系統(tǒng)組成，發(fā)現(xiàn)其信息獲取的特征；?
（2）通過分組實(shí)踐，拓展對紅外傳感器的認(rèn)識；?
（3）基于對紅外傳感器的認(rèn)識，提出解決問題的暢想方案。?
【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】?
重點(diǎn)：?
（1）認(rèn)識紅外傳感器，能描述它的特點(diǎn)及探測范圍；?
（2）通過對智能樓道燈系統(tǒng)分析建模，體會(huì)信息的感知及物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)。?
難點(diǎn)：?
紅外傳感器及其特點(diǎn)。?
智能樓道燈系統(tǒng)的工作過程。?
【教學(xué)方法與手段】?
分組討論、總結(jié)提煉、實(shí)驗(yàn)探究等。?
【課時(shí)安排】?
安排1課時(shí)。?
【教學(xué)準(zhǔn)備】?
多媒體機(jī)房、實(shí)驗(yàn)器材、教學(xué)課件等。?
【教學(xué)過程】?
一、動(dòng)畫導(dǎo)入，激發(fā)興趣?播放視頻：小豬佩奇的動(dòng)畫。?
師：小豬喬治產(chǎn)生了一個(gè)疑問：“超市的門怎么自動(dòng)就打開了呢？”?
師：同學(xué)們平時(shí)在生活中有沒有遇到過？我們走進(jìn)便利店，不用推門，門就自動(dòng)打開了。想一想生活中還有沒有其他自動(dòng)感應(yīng)現(xiàn)象？?
學(xué)生說一說。(聯(lián)想生活中類似的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，如：感應(yīng)龍頭、烘手器、樓道燈等)。?
同學(xué)們說的這些都是物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用。?
師：說了這么多生活中的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，現(xiàn)在，老師有一個(gè)問題：這些物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，一個(gè)“物”是如何感知另一個(gè)“物”的信息的呢？是經(jīng)過怎樣的信息傳輸，來實(shí)現(xiàn)對“物”的自動(dòng)控制呢？同學(xué)們請看。?
播放自動(dòng)感應(yīng)樓道燈的視頻。?
師：這是？智能樓道燈。?
師：這節(jié)課我們就以智能樓道燈系統(tǒng)為例，來探究這些物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用背后的秘密。（板書標(biāo)題：智能樓道燈）?
【設(shè)計(jì)意圖】第一環(huán)節(jié)關(guān)鍵詞——發(fā)現(xiàn)。發(fā)現(xiàn)生活中與紅外傳感器相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。以生活中的情境、生活化的問題導(dǎo)入新課，激發(fā)興趣，引起求知欲，令學(xué)生注意力集中。動(dòng)畫導(dǎo)入，激發(fā)興趣，拉近與學(xué)生的距離，也是課堂的懸念。?
二、分析架構(gòu)，突顯核心?
（1）分析：感知信息的設(shè)備是什么？?
①提出問題：人和燈之間是否存在另外一個(gè)設(shè)備在起作用？?
②大膽猜測：學(xué)生仔細(xì)觀察智能樓道燈系統(tǒng)圖，大膽猜測，并嘗試在圖2上指出該設(shè)備。?
③小心求證：通過視頻求證。教師繼續(xù)播放校園內(nèi)的自動(dòng)感應(yīng)樓道燈的視頻，學(xué)生觀看視頻，最后視頻的畫面定格在“紅外線感應(yīng)開關(guān)”上，由此驗(yàn)證了前面
猜測的正確性。?
（2）分析：人體的哪種“信息”被感知？?
①提出問題：人有哪些信息可能被感知呢？它（指紅外線感應(yīng)開關(guān)）是不是看到了什么？或聽到了什么？?
②大膽猜測：學(xué)生大膽猜測，多個(gè)學(xué)生輪流補(bǔ)充回答，人體可能被感知的信息如外貌、聲音、身高、體重、指紋、虹膜等。?
③小心求證：學(xué)生閱讀教材。用“一句話概括”回答下列問題：什么是紅外線？人體會(huì)發(fā)出紅外線嗎？什么是紅外傳感器？學(xué)生閱讀教材獲得關(guān)于紅外線、紅外傳感器的文字描述，初步體驗(yàn)。教師通過課件給出關(guān)于紅外線、紅外傳感器的圖片描述。?
（3）小結(jié)?
①在智能樓道燈系統(tǒng)中，是“物的信息”被感知，而非“物”本身，即感知了人體發(fā)出的紅外線。?
②紅外感應(yīng)開關(guān)里的奧秘：里面必定包含有“紅外傳感器”。?
【設(shè)計(jì)意圖】第二環(huán)節(jié)關(guān)鍵詞——分析。以“提出問題”——“大膽猜測”——“小心求證”的學(xué)習(xí)模式，師生共同就智能樓道燈系統(tǒng)的以下兩個(gè)問題展開分析：①感知信息的設(shè)備是什么？
②人體的哪種信息被感知？同時(shí)，滲透學(xué)習(xí)方法：即由問題出發(fā)，先提出假設(shè)，再科學(xué)求證。?
這里體現(xiàn)了課堂組織的“問題導(dǎo)向”，即由問題作為出發(fā)點(diǎn)，教師鼓勵(lì)學(xué)生就某個(gè)問題進(jìn)行大膽猜測，提出一些可能的假設(shè)方案，逐步造成這樣的情況。這個(gè)問題學(xué)生急于解決，并且已經(jīng)提出了假設(shè)方案，但是利用現(xiàn)有的知識和技能卻無法證明假設(shè)是否正確有效，形成認(rèn)知沖突，讓學(xué)生在迫切的要求下主動(dòng)尋求較為科學(xué)權(quán)威的求證。?
對于“什么是紅外線？什么是紅外傳感器？”，這部分內(nèi)容屬于陳述性的知識，書上有現(xiàn)成的名詞解釋，所以安排學(xué)生2分鐘自主學(xué)習(xí)，同時(shí)教師提供3個(gè)問題和線索，以提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)時(shí)的效率。課堂到這里，補(bǔ)充完整的課題：《智能樓道燈——紅外傳感器》，其中，紅外傳感器是智能樓道燈系統(tǒng)的核心。?
三、解讀原理，感受體驗(yàn)?
紅外傳感器是如何探測紅外線，并轉(zhuǎn)換成電信號，最終實(shí)現(xiàn)對燈的自動(dòng)控制的？為了理清它的工作過程，教師根據(jù)圖片進(jìn)行講解。?
通過部分學(xué)生實(shí)踐體驗(yàn)，其余學(xué)生觀察體驗(yàn)，解讀智能樓道燈系統(tǒng)中紅外傳感器的工作過程，并由此提煉出物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)。?
1～2位同學(xué)上前，現(xiàn)場體驗(yàn)紅外感應(yīng)燈的工作過程，其余學(xué)生觀察并思考：在這個(gè)過程中，誰在發(fā)出紅外線？誰感應(yīng)到了人體發(fā)出的紅外線？教師和學(xué)生通過對回答的總結(jié)與梳理，提煉物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)：感知、傳輸、應(yīng)用。?
“討論坊”：紅外感應(yīng)開關(guān)和普通開關(guān)相比，有什么好處？學(xué)生回答，梳理：非接觸、反應(yīng)快；安全、衛(wèi)生；節(jié)能、人性化……?
師：小豬喬治還有一個(gè)疑問：“剛才門怎么不開，靠近了才打開呢？”同學(xué)們想一想？?
學(xué)生說一說，小結(jié)：紅外感應(yīng)器是有一定的探測范圍和角度的。?
【設(shè)計(jì)意圖】第三環(huán)節(jié)關(guān)鍵詞——建模。通過建立模型，解讀智能樓道燈系統(tǒng)中紅外傳感器的工作過程，提煉物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)。教師讓學(xué)生現(xiàn)場玩一玩紅外感應(yīng)燈，目的是充分抓住學(xué)生好奇的眼球，就像變魔術(shù)一樣，對于學(xué)生來說，是“見證奇跡的時(shí)刻”。有利于激發(fā)和保持學(xué)生思維的興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與的熱情，令學(xué)生在注意力更集中的狀態(tài)下，觀察更仔細(xì)?，F(xiàn)場建模理清了紅外傳感器工作過程。從分析架構(gòu)，到搭建模型，由感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識，幫助學(xué)生順利完成知識的建構(gòu)。?
四、觀看視頻，拓展延伸?
介紹紅外感情器的應(yīng)用，圖文并茂一一作介紹。播放視頻短片讓學(xué)生感受紅外感應(yīng)器的應(yīng)用。?
【設(shè)計(jì)意圖】收集很多紅外感應(yīng)器的應(yīng)用，并播放視頻，拓寬學(xué)生的視野。感受紅外感應(yīng)器可以給生活帶來很多便利。?
五、評價(jià)總結(jié)，說說收獲?
（1）知識梳理。讓學(xué)生說一說學(xué)習(xí)收獲，教師再進(jìn)行梳理，幫助學(xué)生理清本堂課的知識點(diǎn)，建構(gòu)完整的知識網(wǎng)絡(luò)體系。?
（2）欣賞視頻，意猶未盡。?
結(jié)束語：安全、舒適、智能、環(huán)保、節(jié)能，這就是紅外傳感器給我們帶來的智能生活。事實(shí)上，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，感知信息的設(shè)備除了紅外傳感器，還有溫度傳感器、運(yùn)動(dòng)傳感器、稱重傳感器等，在后續(xù)的課堂中還會(huì)陸續(xù)學(xué)習(xí)。正因?yàn)橛辛诉@些感知設(shè)備的存在，人與物，物與物才得以相連，人們才得以與燈溝通，與水龍頭對話，與自然萬物交流，才得以開啟智能生活的新篇章。?
【設(shè)計(jì)意圖】第五環(huán)節(jié)關(guān)鍵詞——?jiǎng)?chuàng)新。學(xué)習(xí)的最終意義，是學(xué)以致用。這個(gè)環(huán)節(jié)主要是通過討論交流與展示同齡人的新發(fā)明，促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新思維，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。課堂的最后留有一些空白，設(shè)計(jì)的一些形式：如課后與老師交流，給老師發(fā)E-Mail，都是一些具有積極意義的導(dǎo)向，激發(fā)學(xué)生的興趣和探討欲望。

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