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在线播放:高二信息技术信息系统与社会《物联网中的传感与控制机制——组建温度传感控制系统》山东师大附中

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视频简介：

视频标签：物联网,传感

所属栏目：信息技术优质课视频

视频课题：高二信息技术信息系统与社会《物联网中的传感与控制机制——组建温度传感控制系统》山东师大附中

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【学科核心素养】

主动关注信息技术工具发展中的新动向和新趋势，有意识地使用新技术处理信息。

（信息意识）

针对给定的任务进行需求分析，明确需要解决的关键问题。（计算思维）
能提取问题的基本特征，进行抽象处理，并用图形化的方法表述问题。（计算思维）
针对特定的学习任务，运用一定的数字化学习策略管理学习过程与资源，完成任务，创作作品。（数字化学习与创新）
在信息活动中，具有信息安全意识，尊重和保护个人及他人的隐私，采用简单的技术手段，保护数据、信息及信息设备的安全。（信息社会责任）

【课程标准要求】

2.3：通过分析物联网应用实例，知道信息系统与外部世界的连接方式，了解常见的传感与控制机制。

【学业要求】

1、A-5：知道信息系统与外部世界的连接方式。（计算思维）
2、A-6：了解常见的传感与控制机制。（计算思维）
3、A-10：能构建简单的信息系统。（数字化学习与创新）
4、A-12：在信息系统应用过程中，能预判可能存在的信息泄露等安全风险。（信息意识、信息社会责任） 5、A-14：认识信息系统在信息应用中的优势及局限性（信息意识、信息社会责任）。

【学业质量水平】

B1-2-3：了解信息系统与外部世界的连接方式，以及网络接入方式、带宽等影响信息系统运行的因素。
B1-4-6：在信息系统应用过程中，能识别和抵制不良行为。
B1-4-7：具有保护信息安全的意识。

【教学内容分析】

本章是本教科书的第三章，将带学生学习“信息系统的网络组建”的教学内容，也
是学习选择性必修模块《网络基础》的基础知识与技能准备。本章以培养学生信息素养为目标，以知识技能为载体，以项目学习活动为途径，开展自主、协作、探究学习。让学生感知物联网的传感与控制机制，理解计算机网络在信息系统中的作用，让学生理解从互联网时代向物联网时代的转变，信息系统与外部世界的连接方式也发生了重大改变，这使得人们工作的模式、生活的体验，以及人与系统、与自然、与世界交互的方式都在发生着日新月异的改变，从而提升学生的信息素养。

【学情分析】

高二学生具备自主探究学习的能力，对新事物有浓厚的探究性趣，能够联系实际生活进行学习和思考，对于物联网比较熟悉，但是缺少原理方面的学习。
学生已经学习了信息系统的组成及其功能，对信息系统有了一定的了解，熟知了物联网的相关知识，上学期也使用过编程软件 Python 进行编程，对编程软件较为熟悉，对程序的控制结构有基础，通过学生动手实践组建温度传感控制系统，进一步掌握传感与控制的结构、原理和功能，从而使学生对信息系统有更深的感受和体验。

【教学目标】

了解传感器技术及其工作原理。
通过分组合作动手组建温度传感控制系统，了解传感与控制机制，能使用智能终端获取传感器信息，体验信息的采集、判断等处理过程，并体验智能终端和计算

机的互动控制，树立设立智能化信息系统解决问题的创新意识。

【教学重难点】

教学重点：指导学生完成温度传感系统的搭建、编程与实践，掌握传感与控制的原
理
教学难点：实验设备的连接、实验代码的编写

【教学准备】

网络机房、Mixly 软件、开源硬件 Arduino UNO 电路板、DHT11 温湿度传感器、
LED 灯、电阻、导线、USB 连接线

【教学策略分析】

微项目教学：使用《组建温度传感控制系统》项目贯穿整个教学过程，在此过程中使用的项目尽量贴近学生的日常生活，提高学生的兴趣与参与度，同时也是体现信息技术学科教学中的学科核心素养：计算思维。
小组学习：通过小组协作的方式完成实验项目，从理论到实践，在问题解决的过程中发现问题、解决问题，培养学生团队意识，提高学生与他人交流与配合的能力，同时通过相互的交流增强学生获取有效信息的能力与效率，体现学科核心素养：信息意识。
评价反思：对整个实验过程做好详细记录和总结评价，通过小组评价认识到自己在小组中的贡献和地位，通过自我评价发现自己的收获和不足。

【教学过程】

本节课通过小组合作的方式共同组建温度传感控制系统，体验信息的采集、判断等处理过程，进一步感受信息系统的功能以及传感与控制机制，树立智能化信息系统解决问题的创新意识。
一、课堂导入：展示小型温度传感控制系统，引发学生兴趣。
教师向学生展示制作好的温度传感控制系统，本系统设置的是低于 25 度小灯不亮，然后通
过热水把温度升高到25度以上LED灯被点亮。提出问题：如何组建小型温度传感控制信息系统？二、了解实验目的
1.通过动手组建温度传感控制系统，体验和理解信息系统的工作过程。
2.通过组建并测试温度传感控制系统，理解传感器的组成和工作原理。
3.利用开源硬件组建温度传感控制系统，体验信息的采集、判断等处理过程。
三、掌握实验原理
本组实验利用开源硬件 Arduino 组建温度传感控制系统，尝试使用智能主机来控制、管理传感信号，并进行判断处理完成警报功能，探究智能化信息系统的工作原理与工作过程。

1.传感器：

传感器是一种检测机制，相当于人的感觉器官，对于信息的获取至关重要，它能感受到被测量的信息，并将其按照一定规律转换为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录、控制等要求，是信息获取和信息转换的重要手段，是实现现代化测量和自动控制的主要环节。传感器的结构如图：
由敏感元件、转换元件、其他辅助元件组成，
通过敏感元件感受和检出被测对象的待测信息，通过转换元件将敏感元件所感
受的信息转换为电信号，辅助元件主要包括信号调节与转换电路及所需要的电源。

2．DHT11 温湿度传感器

DHT11 温湿度传感器可以测量周围环境的温度和湿度，测量范围分别为-
20~+60℃，5-95%RH。
3. Arduino UNO 主板
Arduino 是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，它就像一台微型计
算机的主机一样，可以通过编程来进行信息的智能化处理。

认识实验设备

开源硬件 Arduino UNO 电路板、DHT11 温湿度传感器、LED 灯、电阻、导线、
USB 连接线、

分组合作完成实验：搭建小型温度传感控制系统预备任务：熟悉 Arduino 电路板，点亮 LED 灯

实验目的：了解 Arduino 开发板的简单连接实验器材：LED 灯、电阻、导线、Arduino UNO 电路板、USB 连接线注意事项：
1. LED 较长引脚为正极，LED 较短的是负极，正极接电源，负极需要连接电路板中的“GND”。电流接通时，从正极流出，流回负极，LED 灯发光。
实验步骤:
将 LED 灯和小电阻串联，正极接电路板中的“5V”电源，负极接“GND”。
观察灯是否被点亮。

思考：为什么要串联小电阻？

任务一：连接 DHT11 温湿度传感器，获得当前环境下的温湿度

实验目的：通过温湿度传感器获取环境温湿度，体会传感器的获取与感知功能
实验器材：DHT11 温湿度传感器、LED 灯、电阻、导线、Arduino UNO 电路板、USB 连接线实验步骤：

观察 DHT11 传感器接口，传感器上的 VCC 接口接电路板的“5V”，传感器上的

DATA 接口接电路板的“数字输入\输出接口”中的任意一个，例如 9 号，传感器上的 GND 接口接电路板的“GND”。

将 UNO 电路板和电脑用 USB 连接线连接，打开“此电脑”-“属性”-“设备管理器”-“端口”，找到 Arduino UNO 所在的端口为“COM?”，此处为 COM5，请记住你自己的型号，后面会用到。

4. 选择相对应的 COM 口，编译-上传，打开“串口监视器”，观察输出情况
用你刚刚自己查询到的 COM 型号

举一反三：你能利用此方法获得当前环境的湿度吗？

任务二：实现温度传感器控制灯亮，当温度超过某一阈值时，

LED 灯亮
思考：此时应该用到哪种程序控制结构？

提示：可以采用上面的模块，加入如下语
思考：通过这段代码你能知道 LED 灯应该如何连接吗？

拓展提升：

如果想实现温度和湿度同时控制 LED 灯，例如当温度和湿度都超过某一阈值的时候，才使
得 LED 灯亮起，我们应该如何修改我们的实验？

评价反思

学生做好实验记录，并对自己本节课的学习做出评价。信息技术实验报告
第____组

实验名称		实验日期
小组成员
成员名	分工





一、实验	目的		完成情况
二、实验器材			完成情况

三、实验过程及步骤
预备任务：点亮 LED 灯
任务一：连接 DHT11 温湿度传感器，获得当前环境下的温湿度

完成情况

任务二：实现温度传感器控制灯亮，当温度超过某一阈值时，LED 灯亮
四、交流				完成情况
五、总结				完成情况
六、评价
		是	否
	是否了解传感器工作原理
	是否能成功组装实验器材
	是否完成所有任务
	小组合作中是否分工明确，并能较好的完成任务

【评价及反思】

课堂任务学生都可顺利完成，达到了预期的学习效果。但也存在不足，教师对学生的鼓励和
夸赞较少，应该多演示学生作品并表扬。并且某些小组完成课堂任务较快，应该设置一项更有挑
战性的任务，激发学生的求知欲，这也能让好学生“吃的更饱”。

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