第 5 课“无线传感器”-教学设计（表格式） -2025-2026学年八年级上册《信息科技》（西师大版）

八年级上册第 5 课“无线传感器”教学设计
年级 八年级 单元/主题 第二单元：物联保安全
课名 第 5 课：无线传感器
一、教学建议
1.教学时长建议 2 课时
2.教学目标 本课的主要教学目标是： 1.了解无线传感器的组成； 2.了解无线传感器连接和功能。
3.教学设计建议 教学设计建议如下： 1.通过分析无线传感器的基本原理，帮助学习者理解无线传感器的组成。 2.通过分析无线传感器连接和供能，帮助学习者了解无线传感器协议，并分析无线传感器的能量消耗。
4.教学方法建议 在学习引入方面，教师应该结合教材中呈现的情景，联系学习者在现实生活中可能遇到的相似情景或现象，如现实生活中常见的火情报警案例，以带领学习者进入本节课的学习。 在新知学习方面，对于“无线传感器 ”的知识内容，建议教师结合当前现实生活中经常遇到的无线传感器应用场景，从中分析其基本作用，帮助学习者理解无线传感器的原理和使用场景。 （1）对于“无线传感器组成 ”的知识内容，让学习者了解无线传感器与传统传感器的不同，分析无线传感器的原理及典型应用，并允许学生充分交流、分享和讨论，让学习者了解无线传感器的一般结构，如感知模块、数据处理模块、无线通信模块和供能模块等，以及每个模块的功能。 （2）对于“无线传感器连接和供能 ”知识内容，要从网络功能模块及无线网络协议分析其具体功能，帮助学习者理解网络模块的功能，并向学习者展示无线传感器的能量消耗，以及供能对连接的影响。 在“项目探究 ”方面，教师应引导和鼓励学习者通过小组的形式来调研无线传感器网络协议，并让学习者测试无线传感器的能量消耗，促使学习者加深对无线传感器的理解。
二、补充知识
对应教材内容（对教材中何处内容的补充） 知识内容：无线传感器知识补充
补充内容 无线传感器的组成模块封装在一个外壳内，在工作时它将由电池或振动发电机提供电源，构成无线传感器网络节点，由随机分布的集
成有传感器、数据处理单元和通信模块的微型节点，通过自组织的方式构成网络。 传感器网络系统通常包括传感器节点、汇聚节点和管理节点。传感器类型： （1）振动传感器 每个节点的最高采样率可设置为4K Hz，每个通道均设有抗混叠低通滤波器。采集的数据既可以实时无线传输至计算机，也可以存储在节点内置的 2M 数据存储器内，保证了采集数据的准确性。有效室外通信距离可达 300m，节点功耗仅 30mA，使用内置的可充电电池，可连续测量 18 小时。如果选择带有 USB 接口的节点，您既可以通过USB 接口对节点充电，也可以快速地把存储器内的数据下载到计算机里面。 （2）应变传感器 节点结构紧凑，体积小巧，由电源模块、采集处理模块、无线收发模块组成，封装在 PPS 塑料外壳内。节点每个通道内置有独立的高精度 120-1000Ω桥路电阻和放大调理电路，可以方便地由软件自动切换选择 1/4 桥，半桥，全桥测量方式，兼容各种类型的桥路传感器，比如应变、载荷、扭矩、位移、加速度、压力、温度等。节点同时支持 2 线和 3 线输入方式，桥路自动配平，也可以存储在节点内置的2M 数据存储器内。有效室外通信距离可达 300m。可连续测量十几个小时。 （3）扭矩传感器 节点结构紧凑，体积小巧，封装在树脂外壳内。节点每个通道内置有高精度 120-1000Ω桥路电阻和放大调理电路。桥路自动配平。节点的空中传输速率可以达到 250K BPS，有效实时数据传输率达到4K SPS，有效室内通信距离可达 100 米。节点设计有专门的电源管理软硬件，在实时不间断传输情况下，节点功耗仅 25mA，使用普通 9V电池，可连续测量几十个小时。对于长期监测应用，以 5 分钟间隔发送一次扭矩值，数年不需要更换电池，大大提高了系统的免维护性。 应用技术 （1）低功耗设计 所有模块采用超低功耗设计，整个传感器节点具有非常低的电流消耗，使用两节普通干电池可以工作数年之久，使维护周期大大延长。从而也可以使用微型振动发电机，利用压电原理收集结构产生的微弱振动能量，转化为电量，为传感器提供电源，为了降低功耗，传感器选用超低功耗的产品，传感器在不采集的时候关断电源或置于睡眠模式。做到真正的免维护。 （2）时间同步
BEETECH 无线传感器，基于时间同步和固定路由表的 TDMA 发送协议，可实现“ 同时睡眠 ”,“ 同时醒来 ”，适合无线传感器工业自动化在线监测和检测。 应用领域 美国布朗大学的一个研究小组发明了一种可以植入脑部并可对外发射无线信号的传感器（无线传感器），可能为脑功能研究提供新的工具。在最新研究中，研究人员发明的新型传感器可直接植入大型动物的脑部（猪和恒河猴），并可将记录到的脑信号通过无线技术传输到体外监控设备。动物可以在较大范围内自由活动，实验成功记录了它们与周围环境发生相互作用的数据。无线传感器还可以进行无线充电，实现长期记录。结果显示该传感器在一年时间内都可以保持稳定的信号传输。 唤醒方式 无线传感器网络中，节点的唤醒方式有以下几种： （1）全唤醒模式：这种模式下，无线传感器网络中的所有节点同时唤醒，探测并跟踪网络中出现的目标，虽然这种模式下可以得到较高的跟踪精度，然而是以消耗巨大的网络能量为代价的。 （2）随机唤醒模式：这种模式下，无线传感器网络中的节点由给定的唤醒概率 p 随机唤醒。 （3） 由预测机制选择唤醒模式：这种模式下，无线传感器网络中的节点根据跟踪任务的需要，选择性的唤醒对跟踪精度收益较大的节点，通过本拍的信息预测目标下一时刻的状态，并唤醒节点。 （4）任务循环唤醒模式：这种模式下，无线传感器网络中的节点周期性地出于唤醒状态，这种工作模式的节点可以与其他工作模式的节点共存，并协助其他工作模式的节点工作。
补充知识来源（提供网站链接或按参考文献格式提供） https://zhuanlan./p/150774233 utm_id=0
三、对应需要的软件、硬件说明
对应教材内容（对教材中何处内容使用软件、硬件） 练一练
软件名称（最好提供开源软件） 无
基本功能说明 无
硬件名称（选择性价比高、中小学能 小米烟雾报警器
用得起的）
基本功能说明 烟雾报警
四、项目探究解答参考
探究项目：在线投票 按书上步骤操作即可。
五、操作练习答案
一、练一练 按书上步骤操作即可。
二、做一做 按书上步骤操作即可，充分开展讨论，加深对无线传感器原理的理解。