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第5单元 《物联网的综合应用》教学设计
课题 物联网的综合应用（第一课时） 学科 信息科技 年级 八年级下
学习目标 知识与技能：理解物联网在智慧校园中的综合应用场景，明确智能阅览室的功能需求。掌握项目分析的核心方法，能结合系统思想设计物联网方案。过程与方法：通过案例分析、小组讨论，培养需求分析与系统设计能力。情感态度与价值观：体会物联网技术对学习生活的优化作用，激发创新意识与团队协作精神。
重点 智能阅览室的功能需求分析与系统设计框架。
难点 物联网、大数据与人工智能的协同关系理解。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 视频展示：播放智慧校园案例（如智能图书馆、自动借阅系统）提问：“传统阅览室存在哪些痛点？物联网技术如何解决？”“智能阅览室需要哪些功能？” 听教师讲解，同时思考问题 通过问题带领大家一起思考，引入教学内容。
讲授新课 一、智慧校园是一个复杂的综合系统，包括智能路灯、智能阅览室、智慧教室、智慧停车场等等诸多应用场景。1. 智能教室管理系统功能：实时调节教室环境（灯光/空调）。管理教学设备（投影仪/电子白板）。根据课程表自动准备教学资源。核心硬件：温湿度传感器、光照传感器、智能插座。2. 智能阅览室（图书馆管理系统）功能：RFID标签（电子标签）实现图书快速定位。统计热门书籍借阅趋势。通过APP预约座位或借阅。核心硬件：RFID读写器、红外传感器（座位占用检测）。3. 能源监控系统功能：实时监测校园水电消耗。生成节能报告（如夜间关闭未使用区域供电）。AI应用：预测高峰期用电负荷，动态调整电网。4. 校园安防系统功能：AI摄像头识别异常行为（如闯入/聚集）。火灾报警自动联动消防设备。技术协同：人脸识别门禁与考勤系统数据互通。5. 环境监测系统功能：监测PM2.5、CO 浓度，触发新风系统。噪声超标时提醒管理人员。扩展应用：根据土壤湿度自动灌溉绿化带。6. 学生管理系统功能：NFC手环实现无感考勤。分析学生行为数据（如图书馆停留时长）。隐私保护：数据脱敏存储，仅用于教育优化。7. 智能交通系统功能：实时显示停车场空位（地磁传感器）。AI预测共享单车使用高峰，动态调度。用户交互：校园导航APP集成车辆与步行路径规划。二、驱动问题：1. 物联网如何使学校阅览室更加智能？自动化控制：环境自适应：光敏传感器实时调节灯光亮度，温湿度传感器联动空调。节能管理：无人时自动关闭设备，降低能耗。资源管理：RFID标签（电子标签）实现图书定位与借阅统计，减少人工管理成本。用户体验：座位预约系统通过APP或显示屏实时显示空闲座位。2. 设计简易物联系统应如何体现系统思想？整体性：各模块协同工作（如传感器→数据→执行器）。模块化设计：感知模块（传感器采集数据）传输模块（WiFi/MQTT传输）控制模块（规则引擎生成指令）执行模块（LED灯、空调响应）数据流闭环：数据采集 → 传输 → 分析 → 执行 → 反馈 3. 简易物联系统的实现需要经历哪些过程？需求分析：明确功能需求（如环境监测、节能控制）。硬件选型：选择传感器、控制器、执行器。软件设计：数据采集代码（读取传感器值）。控制逻辑（如光照<100 Lux时开灯）。系统联调：验证数据流与控制指令的准确性。优化迭代：根据测试结果调整阈值或硬件布局。4. 智能阅览室物联系统如何体现数据的采集、处理与反馈控制？数据采集：光敏传感器采集光照值（单位：Lux）。RFID读取图书位置信息。数据处理：规则引擎判断光照是否低于阈值（如100 Lux）。数据分析统计高频借阅书籍。反馈控制：光照不足时下发指令开启LED灯。借阅超时通过APP推送提醒。5. 物联网、大数据及人工智能之间是什么关系？物联网：数据来源：传感器实时采集物理世界数据（如温湿度、光照）。大数据：数据分析：处理海量物联网数据，挖掘规律（如学生借阅偏好）。人工智能：决策优化：基于数据训练模型，智能预测（如人流高峰时段提前开灯）。协同关系：物联网（数据采集） → 大数据（数据分析） → 人工智能（智能决策）
课堂小结 教师活动：本课时为项目启动阶段，后续将深入硬件搭建与编程实现
教学后记
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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