《智联博物——物联网的传感技术与控制机制》教学设计
南京市聋人学校 董媛
【核心素养】
1. 能够根据解决问题的需要，自觉、主动地寻求恰当的方式获取和处理信息。（信息意识）
2. 能够敏锐的感觉到信息的变化，分析数据中所承载的信息。（信息意识）
3. 在合作解决问题的过程中，愿意与团队成员共享信息，实现信息的更大价值。（信息意识）
4. 能够运用计算机领域的思想方法，在形成问题解决方案的过程中产生一系列的思维活动。（计算思维）
5. 能够评估或选用常见的数字化资源与工具，创造性的解决问题，从而完成学习任务，形成创新作品的能力。（数字化学习与创新）
6. 对于信息技术创新所产生的新观念和新事物，具有积极学习的态度、理性判断和负责任的行动能力。（信息社会责任）
【内容要求】
通过分析物联网的应用实例，知道信息系统与外部世界的连接方式，了解常用的传感和控制机制。
【学业要求】
知道信息系统与外部世界的连接方式，了解常用的传感和控制机制。
【教学内容分析】
《物联网中的传感与控制机制》是粤教版必修2《信息系统与社会》第三章的重要内容。这一节内容既承接了第二章信息系统的组成与功能，又为后续章节的学习奠定了基础。本节教学内容主要包括物联网的体系结构以及物联网中的传感与控制机制。本节课让学生通过搭建智能手语博物馆的场景，带领学生了解常见的传感与控制机制，重点理解传感器在信息系统中的感知收集信息的作用。
【学情分析】
本节课的教学对象是聋校高二年级的学生，从思维水平上看，由于听觉缺失，获取信息的渠道不完整，与健听学生相比，他们的抽象思维水平薄弱，对信息社会中的新观念新事物敏感性弱，语言表达能力弱。从认知水平上看，在学习本课之前，学生已经掌握了信息系统的组成和功能、计算机及移动终端的工作原理等知识，对物联网的概念、特征和功能有所了解。从生活经验上看，学生对与之生活学习相关的场景与事物表现出极大的兴趣和好奇心。从学习行为上看，学生学习态度端正，乐于参与到活动的探究中，勤于思考，为本课的教学打下了良好的基础。
【学习目标】
1. 知道传感器的作用和功能；了解传感器的组成及工作原理。
2. 了解常见的传感器类型。
3. 初步了解物联网中的控制机制。
4. 能够根据需要选择合适的传感器，并描述运用传感器实现对物联网设备的控制的过程。
5. 提升对物联网传感与控制机制的敏感性，能够主动关注和理解相关应用，体验物联网给生活带来的便利。
6. 尝试利用数字化学习工具，探究物联网传感与控制技术的新应用，提升创新思维能力。
7. 能够恰当的表达自己的观念和想法，能够与他人分享合作，逐步养成自主学习、协同工作、知识分享的意识。
【教学重点】
传感器的功能、工作原理及应用
【教学难点】
传感器中的信号传输过程、传感器在场景中的恰当运用
【教学策略】
本课是“搭建手语博物馆物联网”项目式学习的第一课，采用“一链两线”思想即问题链、活动线、素养线开展教学。
【教学环节】
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环节 |
教师活动 |
学生活动 |
设计意图 |
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一、引新知 |
展示视频，提问：为什么触摸手语博物馆里的大手，就可以切换手语图片？ 进一步提问：传感器是什么？传感器可以干什么？让我们一起进入今天的学习。 |
生思考
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通过贴近学生生活的情境导入新课，激发学生的好奇心和求知欲 |
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二、探功能 ——传感器是什么？ |
引导实验：同学分四组使用桌上的器材和实验单，按实验单的要求进行操作，并记录实验结果，探明传感器功能。 师请生上台汇报研究结果。 师引导总结： 1.传感器可以将被测量转换为数字信号。 2.传感器是一种可以感知、采集物理世界的信息的检测装置。 |
生分组按要求进行操作 生记录实验结果 生代表汇报 生认真听讲 |
通过实验教学带领学生感知体验物联网的功能，利于知识建构 |
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三、明原理——信号如何转换？ |
提问：传感器是如何将物理世界的信息转换为数字信号的呢？ 实验展示：光敏电阻实验。 提问：当光线变化时，电信号是否有变化？如何变化？ 师引导总结： 传感器通过敏感元件、转换元件等将外部世界的物理信息转变为电信号，电信号可测量、可传输，通过模数转换，输出为数字信号（一般过程）。 |
生思考
生观察 生代表回答问题
生认真听讲 生参与讨论 |
通过观察实验、知识迁移等方式，引导学生了解传感器的组成，理解信号的转换过程。 |
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四、懂类型——常用的传感器有哪些？ |
展示常见传感器的名称和类型 师引导总结：正是有了多样的传感器，让我们能够感知到这个世界的各个领域，从茫茫太空到浩瀚海洋都离不开传感器的身影。 |
生认真听讲 |
通过图片、表格等形式直观的展示常用传感器 |
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五、会应用——传感器怎么用？ |
师展示触摸实验的操作过程 引导：手语博物馆里的大手中触摸传感器感受到了触摸信号，将信息传递给控制系统，控制系统进行处理，再将处理结果反馈给投影灯，从而实现手语图片的自动切换。这就是物联网中的控制机制。 简言之：触摸传感器感知并传递触摸信号，从而使控制系统控制投影灯自动切换图片，提升用户的体验。
提问：在了解了传感器的知识后，同学们可否分组讨论并设计一个适用于手语博物馆场景的物联网系统呢？ 师讲解讨论要求和操作要求，可依据组内能力选择呈现难度不同的传感器。 师鼓励生借助AIGC技术为辅助设计方案。 师巡回指导。 师请小组代表发言，描述设计方案和理念。 师点评并请学生对方案进行评价。 |
生观察操作 生参与讨论 生认真听讲
生思考
生认真听讲
生分组讨论并设计方案 生代表发言 生评价 |
1.通过模拟实验引导学生理解物联网中的控制机制。 2.通过设置不同呈现方式的传感器，开展分层教学，在保证任务顺利完成的同时引导学生大胆创新。 3.鼓励学生借用AIGC技术提升探究效率，感受其便利与高效。 4.描述方案时教师给出表达模板，帮助学生组织语言。 5.利用技术平台和评价指标进行全员评价，提升评价质量与效率。 |
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六、会小结 |
师生共同总结本课知识 引导生完成巩固练习
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生参与总结 生完成巩固练习 生认真听讲 |
通过巩固练习，评价学生的知识掌握情况 |
