资源简介

《4.1模拟停车场自动收费系统设计》教学设计
教学内容分析
本节课是2022年电子工业出版社出版的八年级上册第四单元第1课。本节课分为三个活动：“需求分析”“功能与实现方式设计”“外观设计”三部分内容组成。学生通过小组合作探究学习逐步掌握本节课的知识点，具备一定的小组合作能力、探究能力、创新能力等，提升信息社会责任，综合提升信息素养。
教学目标及核心素养指向
1、认识并分析需求（信息意识、计算思维） 2、了解并体验如何进行功能与实现方式的设计（信息意识、计算思维、数字化学习与创新） 3、根据课本指引的过程，实现停车场自动收费系统的外观设计（信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任）
教学重难点
教学重点： 1.认识并分析需求 2.了解并体验如何进行功能与实现方式的设计 设计原因：了解模拟停车场自动收费系统外观设计是本节课的主要内容，知识点的渗透需要作为重点内容。 教学难点： 根据课本指引的过程，实现停车场自动收费系统的外观设计 设计原因：能停车场自动收费系统的外观设计在操作上对学生来说比较困难，所以此部分对学生来说难度较高，应作为难点内容。
教学过程
1、情境导入（3分钟）
教师活动 学生活动
情境引入：假期中马宁全家进行自驾游。到了高速路口，有人工收费通道，:还有 ETC 收费通道。 马宁发现，人工收费通道收费速度慢，因车辆排队长而导致的拥堵现象频繁发生;而ETC收费通道不需要停车就能完成收费，大大节省了通行时间。 马宁想，类似的应用场景还有很多，例如，家门口的停车场自动收费系统也有类似的功能。只要了解了停车场自动收费的原理，利用学习过的物联网知识，是不是也能模拟实现一个停车场自动收费的系统呢 我们在本节运用前面学习过的知识，根据实际需求与所具备的材料，设计模拟停车场自动收费系统。 学生听教师引导生活中的案例,学生讨论，回答提问
设计意图： 激发学生对停车场自动收费系统设计的学习兴趣并快速进入学习状态。
2、新知讲授（35分钟）
教师活动 学生活动
活动1：需求分析 知识讲解 要设计一个模拟停车场自动收费系统 首先，应对它的功能需求进行分析，功能需求分析的方法有许多种，如网络搜索法、实地调研法等; 然后，我们可以按照物联网的原理，分别从感知、通信、应用三个层次对实现方式进行分析。 停车场自动收费系统的需求分析 对物联网应用系统进行需求分析后，往往可以用思维导图或流程图呈现应用的过程，这样可以对要实现的物联网应用有一个清晰的认识。 停车场自动收费系统多种多样，有近距离的RFID 刷卡停车自动收费系统，也有摄像头识别的停车自动收费系统，如图4.1.1所示。 以 RFID 刷卡停车自动收费系统为例，停车场自动收费系统采用RFID射频卡，在停车场的出入口处设置一套出入口管理设备，进出的车只需将RFID 射频卡在 RFID 阅读器前刷一下，系统便能瞬时完成检验、记录、核算、收费等工作，使挡车闸杆自动升降，方便快捷地进行停车场的管理。根据实际应用场景,用RFID 射频卡实现停车自动收费的流程图如图4.1.2所示。 活动2：功能与实现方式设计 知识讲解 明白了要制作一个什么样的停车场自动收费系统后，我们可以将它的功能进行分解，进一步厘清思路。结合物联网技术，物联网应用系统的功能与实现方式的设计可以从传感器的选择、数据的传输方式、数据的接收平台、执行器的选择四个方面进行考虑。 以模拟RFID停车场自动收费系统为例，我们对它的功能与实现方式进行分解，如图 4.1.3 所示。 按照功能与实现方式分解图可知，模拟RFID停车场自动收费系统的数据感知可以用RFID阅读器实现，收费信息可以通过蓝牙传输和OLED显示屏显示，数据传输与接收平台可以使用手机App，最后，可以用能转动的舵机来升降挡车闸杆。 功能设计就是按照需求分析的要求，对要完成的作品应该具备的功能与实现方式进行描述。以采用列表及画思维导图等形式表述功能设计，列表能够帮助我们梳理具体的需求，画思维导图能够帮助我们明确各个功能与实现方式之间的关系。 活动3：外观设计 知识讲解 要完成物联网应用系统的设计还有一个环节，就是要设计物联网应用系统的外观结构，它是物联网应用的载体。设计合适的外观结构、选择恰当的材料，对物联网应用系统最后的呈现效果至关重要 在明确停车场自动收费系统的具体功能之后，我们先绘制草图，确定了各个模块的尺寸后，可以结合数字化工具设计外观结构图，停车场自动收费系统的简单外观如图4.1.4所示。大家可以参考该图，根据本实验所要完成的目的和具备的条件，设计模拟系统的外观图。 在设计物联网应用系统的外观时，我们可以用手绘制，也可以用图形设计工具绘制。外观设计的一般过程是:手绘立体结构草图→将立体结构草图拆分成平面图→选择图形设计工具→绘制平面图形。在设计外观时需要注意设计各类感知模块、执行器模块及智能硬件的主控位置，在画设计图时，需要将传感器和主控、执行器的功能部位测量出来，在图中标出尺寸，将其余部分与连接线隐藏起来，让外观设计图美观、清晰，如图.4.1.5所示。 学生通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务 活动1：需求分析 实践探究 请同学们采用合适的调研法，分析停车场自动收费系统有什么样的需求，借助数字化工具与平台，将想要实现的模拟停车场自动收费系统的过程描绘出来。 活动2：功能与实现方式设计 活动3：外观设计 项目活动 可以依据实验的实际需求制作实验设计表，这个表在实验的过程中起关键作用，实验的需求分析、所要模拟的功能、采用的硬件和材料、设计草图等都可以在实验设计表中呈现。请同学们根据本节的内容，完成表4.1.1所示的模拟停车场自动收费系统实验设计表。 活动内容
设计意图: 培养学生独立思考的能力，提高核心素养。
3、课堂小结（7分钟）
教师活动 学生活动
总结本课内容： 活动1：需求分析 活动2：功能与实现方式设计 活动3：外观设计 学生一同回答并梳理知识
设计意图： 帮助学生梳理本节课知识，加深学生对知识的理解。(共22张PPT)
情境导入：
本单元项目式 主题：模拟实现停车场自动收费系统
假期中马宁全家进行自驾游。到了高速路口，有人工收费通道，:还有 ETC 收费通道。
马宁发现，人工收费通道收费速度慢，因车辆排队长而导致的拥堵现象频繁发生;而ETC收费通道不需要停车就能完成收费，大大节省了通行时间。
情境导入：
本单元项目式 主题：模拟实现停车场自动收费系统
马宁想，类似的应用场景还有很多，例如，家门口的停车场自动收费系统也有类似的功能。只要了解了停车场自动收费的原理，利用学习过的物联网知识，是不是也能模拟实现一个停车场自动收费的系统呢
我们在本节运用前面学习过的知识，根据实际需求与所具备的材料，设计模拟停车场自动收费系统。
《模拟停车场自动收费系统设计》
2023年电子工业出版社 八年级上册
-第4单元 模拟实现物联网应用系统 -
珠珠老师
信息科技 课件
2022新版课标内容
1
活动1：需求分析
2
活动2：功能与实现方式设计
3
活动3：外观设计
《目录》
信息科技
01
需求分析
活动1
01.知识点讲解
要设计一个模拟停车场自动收费系统
首先，应对它的功能需求进行分析，功能需求分析的方法有许多种，如网络搜索法、实地调研法等;
然后，我们可以按照物联网的原理，分别从感知、通信、应用三个层次对实现方式进行分析。
活动1：需求分析
01
01.知识点讲解
活动1：需求分析
01
请同学们采用合适的调研法，分析停车场自动收费系统有什么样的需求，借助数字化工具与平台，将想要实现的模拟停车场自动收费系统的过程描绘出来。
实践探究
01.知识点讲解
活动1：需求分析
01
停车场自动收费系统的需求分析
对物联网应用系统进行需求分析后，往往可以用思维导图或流程图呈现应用的过程，这样可以对要实现的物联网应用有一个清晰的认识。
停车场自动收费系统多种多样，有近距离的RFID 刷卡停车自动收费系统，也有摄像头识别的停车自动收费系统，如图4.1.1所示。
01.知识点讲解
活动1：需求分析
01
以 RFID 刷卡停车自动收费系统为例，停车场自动收费系统采用RFID射频卡，在停车场的出入口处设置一套出入口管理设备，进出的车只需将RFID 射频卡在 RFID 阅读器前刷一下，系统便能瞬时完成检验、记录、核算、收费等工作，使挡车闸杆自动升降，方便快捷地进行停车场的管理。根据实际应用场景,用RFID 射频卡实现停车自动收费的流程图如图4.1.2所示。
02
功能与实现方式设计
活动2
01.知识点讲解
明白了要制作一个什么样的停车场自动收费系统后，我们可以将它的功能进行分解，进一步厘清思路。结合物联网技术，物联网应用系统的功能与实现方式的设计可以从传感器的选择、数据的传输方式、数据的接收平台、执行器的选择四个方面进行考虑。
活动2：功能与实现方式设计
02
01.知识点讲解
以模拟RFID停车场自动收费系统为例，我们对它的功能与实现方式进行分解，如图 4.1.3 所示。
活动2：功能与实现方式设计
02
01.知识点讲解
按照功能与实现方式分解图可知，模拟RFID停车场自动收费系统的数据感知可以用RFID阅读器实现，收费信息可以通过蓝牙传输和OLED显示屏显示，数据传输与接收平台可以使用手机App，最后，可以用能转动的舵机来升降挡车闸杆。
活动2：功能与实现方式设计
02
01.知识点讲解
活动2：功能与实现方式设计
02
知识点
功能设计就是按照需求分析的要求，对要完成的作品应该具备的功能与实现方式进行描述。以采用列表及画思维导图等形式表述功能设计，列表能够帮助我们梳理具体的需求，画思维导图能够帮助我们明确各个功能与实现方式之间的关系。
03
外观设计
活动3
01.知识点讲解
活动3：外观设计
03
要完成物联网应用系统的设计还有一个环节，就是要设计物联网应用系统的外观结构，它是物联网应用的载体。设计合适的外观结构、选择恰当的材料，对物联网应用系统最后的呈现效果至关重要
01.知识点讲解
活动3：外观设计
03
在明确停车场自动收费系统的具体功能之后，我们先绘制草图，确定了各个模块的尺寸后，可以结合数字化工具设计外观结构图，停车场自动收费系统的简单外观如图4.1.4所示。大家可以参考该图，根据本实验所要完成的目的和具备的条件，设计模拟系统的外观图。
01.知识点讲解
活动3：外观设计
03
在设计物联网应用系统的外观时，我们可以用手绘制，也可以用图形设计工具绘制。外观设计的一般过程是:手绘立体结构草图→将立体结构草图拆分成平面图→选择图形设计工具→绘制平面图形。在设计外观时需要注意设计各类感知模块、执行器模块及智能硬件的主控位置，在画设计图时，需要将传感器和主控、执行器的功能部位测量出来，在图中标出尺寸，将其余部分与连接线隐藏起来，让外观设计图美观、清晰，如图.4.1.5所示。
01.知识点讲解
项目实施
本单元项目式 主题：模拟实现停车场自动收费系统
可以依据实验的实际需求制作实验设计表，这个表在实验的过程中起关键作用，实验的需求分析、所要模拟的功能、采用的硬件和材料、设计草图等都可以在实验设计表中呈现。请同学们根据本节的内容，完成表4.1.1所示的模拟停车场自动收费系统实验设计表。
活动内容
01.知识点讲解
项目实施
本单元项目式 主题：模拟实现停车场自动收费系统
项目 实验 名称 小组 成员 需求 分析 模拟的功能 采用的硬件和材料 设计草图
内容
《总结》
信息科技
1
活动1：需求分析
2
活动2：功能与实现方式设计
3
活动3：外观设计
《感谢观看》
- Thank for Viewing -
珠珠老师
2023年电子工业出版社 八年级上册(共1张PPT)
学习单
1
活动1：需求分析
班级：8年__班
组别：______
2
活动2：功能与实现方式设计
3
活动3：外观设计
实践探究
思考与讨论
思考与讨论
请同学们采用合适的调研法，分析停车场自动收费系统有什么样的需求，借助数字化工具与平台，将想要实现的模拟停车场自动收费系统的过程描绘出来。
物联网应用系统的功能与实现方式的设计需要从什么方面进行考虑。班级：___________ 姓名：______________
《4.1模拟停车场自动收费系统设计》作业设计
作业分析
作业类型 基础型作业 探究型作业 实践型作业 跨学科综合作业
作业类别 课时作业 单元作业 学期作业
应用场景 课前预习 课中练习 课后作业
作业对象 全体学生作业 学生根据情况可选作业
设计思路 通过比较、综合、拓展，巩固本节课知识点，举一反三，让学生自主探究，掌握新知，沟通交流，提升协作能力。
作业内容
【难度等级：★★】 1.请同学们用实地调研法，根据真实的使用场景，分析使用智能手环开门锁的需求，将想要实现的使用智能手环开门锁的过程描绘出来。 【难度等级：★★】 2.分小组交流，开展头脑风暴，参考下述①②中提供的例子，思考日常生活中哪些难题可以运用物联网技术来解决，在③中填写可以用物联网技术解决的新难题。 ① 因工作时间与快递点营业时间不一致，取不到快递。 ②乘坐公交车时，忘记带乘车卡。 ③ 【难度等级：★★★★★】 3.确定希望解决的问题，思考解决策略。 应用场景解决策略检测对象检测到物体后
执行的动作领取快递设置智能快递柜取货码核对取货码后开门公交车刷卡使用NFC设备NFC设备自动扣费

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