中图人教版（2019）信息技术必修二 3.4.2+3.4.3 传感器与信息获取 教案+实践报告

案例　传感器与信息获取
3.4.2 传感器与信息获取
3.4.3 控制机制
1. 教学目标
·了解传感器的概念及其在信息系统中的作用。
·通过项目环境搭建，体验传感器信息获取的方式。
·通过编程实践，理解数据筛选和整理的意义。
·通过编程实践，体验常见的传感与控制机制。
2. 教学对象分析
学生学习过信息技术基础知识，对计算机、网络、物联网等技术有基本了解；已经学习了Python语言的基本概念，并掌握了基本的结构和算法；对现代生活中的信息系统有所观察和积累。
3. 教学重点与难点
教学重点：理解传感器在信息系统中的作用。
教学难点：温度/湿度传感器的工作原理和数据筛选方法。
4. 教学方法
项目教学和小组合作探究。
5. 教学过程设计
内容标题 学习活动 时间
传感器情境导入 1. 生活中的传感器。
问题：我们的生活中有哪些设备中含有传感器？
生活中的传感器举例：电子秤、自动水龙头、倒车雷达……
2. 手机中的传感器。
问题：我们的智能手机中有哪些传感器？
手机中的传感器举例：光线传感器、距离传感器、陀螺仪…… 3分钟
传感器的定义及项目引入
1. 传感器的定义。
2. 传感器的功能。
3. 智能家居系统引入温湿度传感器的作用。 3分钟

温湿度传感器介绍
1. 温度/湿度传感器的功能介绍。
2. 温度/湿度传感器的原理简介。
3. 温度/湿度传感器的使用参数介绍。
4. 温度/湿度传感器的引脚说明。
5. 温度/湿度传感器的输出数据格式说明。
3分钟
实践1： 项目环境搭建
1. 系统环境的搭建和启动。
2. 温度/湿度传感器的连接方法演示。
3. 以小组为单位搭建项目环境，连接温度/湿度传感器模块。
5分钟
实践2： 传感器数据读取
1. 运行Python3编程环境。
2. 打开准备好的程序文件。
3. 执行程序，观察传感器的输出数据。
4. 教师参照代码文件进行程序结构讲解。
8分钟
实践3： 数据校验和筛选 1. 数据校验的意义。
2. 数据校验的方法。
方法一：使用输出量程校验。
传感器的测量范围：温度为0~50℃，湿度为20~90％ RH。
方法二：使用校验码校验。
传感器一次传送40位的数据，数据前16位是与湿度相关的，中间16位是与温度相关的，最后8位是用来校验的。
示例一：接收到的 40 位数据为：
0011 0101 0000 0000 0001 1000 0000 0000 0100 1101
---------- ---------- ---------- ---------- ----------
湿度高8位 湿度低8位 温度高8位 温度低8位 校检位
计算：
0011 0101+0000 0000+0001 1000+0000 0000=0100 1101
3. 数据校验的代码讲解。 10分钟
问题扩展和解决
1. 提出问题，如何实现系统的阈值报警功能。
2. 提示解决方法：安装报警灯，编写程序代码。 6分钟
数据的应用和总结
1. 传感器的数据在信息系统中的应用。
2. 本节课内容总结。 2分钟
6. 传感器与信息获取——实践报告（样例）
小组成员姓名：
实践1 ：环境搭建
任务：记录温度/湿度传感器与开源卡片计算机连接的引脚编号，填写在表3.4-1中。
表3.4-1 引脚编号记录表
温湿度传感器引脚名称 卡片计算机引脚编号（BOARD）
VCC
DATA
GND
实践2 ：数据读取
任务：随机记录5组数据，至少包含一组你认为不合格的数据，填写在表3.4-2中。
表3.4-2 数据记录表
序号 温度值 湿度值
1

2

3

4

5

实践3 ：数据的校验和筛选
任务：你选择了哪种数据筛选办法？把程序代码写在下面。