资源简介

第13课 《智能物联系统的硬件搭建》教学设计
【课标内容要求】
1.能根据需求，设计和搭建简单的物联系统原型，体验其中数据处理和应用的方法和过程。
2.通过案例分析，理解人工智能。根据学习与生活需要，合理选用人工智能，比较使用人工智能和不使用人工智能处理同类问题效果的异同。
【教学内容分析】
《智能物联系统的硬件搭建》是八年级下册第三单元的第三课，学生在第一、二单元对人工智能技能有了初步的体验和了解，本单元学生将继续深入学习人与物、物与物之间相连的物联网。而本课作为《智能物联系统系统的实践》这一单元的第三课，学生已基本认识了物联网的基本数据特点以及自己的物联网项目系统设计，本课将带领学生着手完成物联网的硬件搭建设计，为整个物联系统的完成形成硬件搭建的知识储备。结合学校劳动教育基地农耕园这块宝地，把“智慧农耕园”这个项目真实的引入到信息科技课堂中，帮助学生感受万物相连背后的基本思想。
【教学目标】
1.通过选择规范的硬件运行环境和合适的硬件设备，实现物联网系统硬件搭建。
2.了解硬件搭建的一般过程，掌握硬件测试的方法。
重点：通过选择规范的硬件运行环境和合适的硬件设备，实现物联网系统硬件搭建。
难点：通过选择规范的硬件运行环境和合适的硬件设备，实现物联网系统硬件搭建。
【核心素养指向】
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与处理信息；对信息可能产生的影响进行预期分析，为解决问题提供参考。（信息意识）
2.对于给定的任务，能将其分解为一系列的实施步骤；知道解决同一问题可能会有多种方法，认识到采用不同方法解决同一问题时可能存在时间效率上的差别（计算思维）
3. 在学习过程中，能够评估常用的数字化工具与资源，根据需要合理选择。（数字化学习与创新）
4.知道数据安全防护常用的方法个策略，保护个人隐私，尊重他人隐私。（信息社会责任）
【学情分析】
本节课的授课对象是八年级学生，经过七年级和八年级上册的学习，初步具备了分析与解决问题的能力。对他们来说，学校每周一节的劳动实践教育是他们亲身体验经历的，这为课堂实践注入了真实元素，激发了学生乐于探索“智慧农耕园”项目的兴趣。为了实现更多的孩子自主探究与发展，教师要提供学习支架，给予学生学习上的支持。
【教学活动设计】
一．情境导入，提炼问题：
1.关键问题：农耕园有许多日常维护工作，假期同学们回家了，如何让学校的农耕园插上网络的翅膀，在假期无人在校的情况下实现远程管理。（出示项目背景，引导学生结合生活经历思考如何运用科技解决问题。）
2.学生思考如何用现代科技解决假期无人在校，农耕园浇水的问题。（预设答案：定时浇水设备，远程控制、机器人浇水。）
设计意图：通过项目背景提出本课关键问题，引导学生增强运用信息科技解决问题的意识。
二．体验设备，感受特征：
1．关键问题：对于人工浇水，智能浇水设备需要哪些硬件设备，可以总结出智慧农耕园的关键硬件支持。
2.简单介绍简易智能浇水设备的工作机制以及中小学信息科技物联数据中台的构建方法。
3.出示学生完成活动一，在体验智能浇水设备的同时，思考要实现智慧校园农耕园的顺利运行需要哪些必备的硬件设备，完成下表的填写。
表1.学校智慧农耕园设备清单
实现的功能 选择的器件
对采样数据进行控制运算、计算处理、质量控制和存储，实现与终端计算机的交互。 采集器（数据上传模块
土壤湿度的测量 温湿度传感器
空气温度的测量 温度传感器
空气湿度的测量 温湿度传感器
环境亮度的测量 亮度传感器
实现供电 电源（适配器、电池等）
数据存储、系统软件的安装 服务器
网络通信 交换机、无线路由器、网线
…… ……
4.学生汇报。完成活动一、特征初感受
设计意图：通过体验简易的智能浇水设备，初步感受智能设备的优点，通过体验总结提炼，深化对智慧农耕系统的硬件搭建的策略。
三．硬件测试，探究架构：
1.关键问题：各个设备是如何工作的，我们该如若出现故障，我们可以在哪里实现监测和调整。
2.引导学生体验和详解视频，对硬件的可靠性进行测试，并记录过程。
教师巡视，及时发现问题进行个别纠正。
引导小组同学讨论，验证准确性。
表2：学校智慧农耕园硬件测试表
器件名称 测试是否成功 遇到的问题 解决的方法
设计意图：通过通过体验和视频对照的方法，让学生对硬件的搭建与数据的显示结果产生具象感受，在不断的测试纠错中深入理解原理和运行机制，提升学生总结归纳的学习能力。
四．详解数据，升华理解：
1.关键问题：根据已有的数据，画出数据传输流程示意图。
2.引导观察已有的数据，小组合作，探索数据背后的传输原理。
教师巡视为需要的小组提供指导和帮助。
图2：数据传输流程示意图
五．课堂评价，总结提升：
硬件是智能物联系统的重要基础设施，它的技术指标决定了系统的运行速度、可靠性、适用范围、可维护性等。智能物联系统的硬件组成主要包括服务器、网络设备、传感设备、智能终端等，这些硬件在一定的环境下，实现系统的正常工作。

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