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第1.1课《模块功能先划分》教学设计
课题 模块功能先划分 单元 第一单元 学科 信息科技 年级 八年级
核心素养目标 信息意识：认识到物联系统在日常生活中的应用价值，增强对信息技术的兴趣和探索意识，为未来的信息化生活打下基础。计算思维：掌握物联系统的工作流程和基本原理，锻炼将实际问题抽象为计算模型的能力，培养逻辑思维和问题解决能力。数字化学习与创新：利用传感器、微控制器等硬件工具，创新设计简易物联系统，提升创新能力和实践能力。信息社会责任：了解物联技术在智慧农业中的重要作用，增强对农业科技发展的责任感和使命感。
教学重点 了解物联系统基本工作流程，设计简易蔬菜灌溉物联系统。
教学难点 掌握物联系统各功能模块作用，拓展应用到出租车智能管理等实际场景。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 第1.1课 模块功能先划分壮壮种植了一些豆角，可是经常忘记浇水，导致其长势不太理想。为改变现状，壮壮决定动手搭建一个简易蔬菜灌溉物联系统，改善豆角的生长环境状况。想一想：简易蔬菜灌溉系统需要用到哪些硬件呢？我们主要需要用到土壤湿度传感器来检测土壤湿度，用微控制器来处理数据和控制水泵，还可能需要用到Wi-Fi模块来上传数据到手机App进行远程监控。思考：物联网系统是不是只能用来控制灌溉？不是的，物联网系统的应用非常广泛。除了农业灌溉，它还可以应用于智能家居、健康医疗、智慧城市等多个领域。只要我们能想到的需要设备之间智能互联的场景，物联网技术都有可能发挥作用。在农业领域，物联网技术正发挥着巨大的作用。通过精准管理农田，农民可以提高农作物的产量和质量，减少浪费。今天，我们将一起走进智慧农业，了解物联网如何助力农业灌溉。通过物联网技术，我们可以实现农业灌溉的智能化管理，让农业生产变得更加高效和便捷。播放视频《物联网在农业中的应用》 课程新知导入完成思考题。观看教学视频。 帮助学生理解什么是投喂器。通过问题导入引发学生思考。通过视频吸引学生的注意力。
讲授新课 新知讲解：一、思考设计简易蔬菜灌溉物联系统可以先从哪方面切入呢？结合你对物联系统的认识，说一说，写一写。核心功能：用土壤湿度传感器检测干湿，自动启停水泵浇水。硬件简化：传感器+微控制器+水泵，通过代码设置湿度阈值控制开关。联网扩展：加Wi-Fi模块，上传数据到手机App远程监控。优化要点：防水处理、调节浇水时长、用充电宝供电。二、讨论与小伙伴分享你平时与智能音箱或语音助手的互动经历，完成图1-1-1中有关物联系统工作环节的匹配。选项：A.反馈与控制B.分析处理数据C.采集数据D.传输与存储数据三、小贴士尽管不同类型的物联系统在功能、软硬件组成上存在差异，但它们的工作流程大同小异，主要包括以下工作环节：1.采集数据。2.传输与存储。3.分析处理数据。4.反馈与控制。1.采集数据。通过在物体上或者环境内部署传感器，实时获取相关数据，例如智能音箱物联系统是通过声音传感器收集周围环境的声音信息的。这个环节通常包括获取原始数据的各种硬件设备和对数据进行预处理的软件。2.传输与存储数据。通过合适的网络传输方式将采集到的数据传输到数据处理中心或云端服务器，同时按照数据类型进行分类存储，方便后续的数据分析和使用。3.分析处理数据。对采集到的数据进行深入分析，形成有价值的结论数据，为决策提供支持。4.反馈与控制。服务器将结论数据反馈至终端设备，终端设备则根据反馈信息执行相应的指令和操作，比如智能音箱物联系统可以识别人声口令、自动调节音量大小、播报天气预报等。四、探究1.需求分析：请参考智能音箱物联系统的工作环节，分组讨论简易蔬菜灌溉物联系统应具备的基本功并完成功能需求表1-1-1。2.实现方案。分组讨论，进一步明确各个环节的实现方法，结合表1-1-2给出的信息完成以下填空。（1）采集数据。根据具体使用场景和要求选择合适的数据采集设备。例如，要实时获取土壤湿度数据，可以利用土壤湿度传感器实现；还可以利用温度传感器，获取到土壤温度；或者借助光照强度传感器，获取到光照强度。（2）传输与存储数据。采集到的土壤湿度数据通过无线网络方式传输给系统的中央数据处理模块，并传到云端存储平台中，以便后续处理和分析。（3）运用数据分析工具对数据进行进一步的加工整理，使其符合统计分析的需要，包括清洗、分析和格式化等。（4）反馈与控制。反馈环节会将获取到的环境数据与预设阈值的数据进行比较，如果两者之间有显著偏差，控制环节会触发执行器，以调节环境。五、讨论对比温湿度传感器、土壤湿度传感器和光线传感器三种类型，说一说它们在使用过程中有哪些相同点和不同点，并完成下列练习。相同点：都是用来检测环境数据，且需要连接控制器才能工作。不同点：检测目标不同（温湿度测空气，土壤湿度测泥土，光线测光照强弱）。1.以下有关温湿度传感器、土壤湿度传感器和光线传感器适用场景的描述中，正确的有（ AC ）A.土壤湿度传感器专门用来测量土壤中的水分含量B.温湿度传感器可以输出数字信号，直接与微控制器连接，通过串口读取温度和湿度值C.光线传感器适用于需要根据光照强度调整行为的场景，如自动调节室内照明或植物生长室的补光系统D.温湿度传感器需要直接接触土壤2.温湿度传感器、土壤湿度传感器和光线传感器的相同点包括（ AD ）A.数据采集B.测量空气的温度和湿度C.智能决策D.环境适应性六、马上行动结合简易蔬菜灌溉物联系统的工作环节和各环节的功能需求，试着完成图 1-1-2中有关物联系统功能模块的划分。选项：A.网络通信 B.服务平台 C.环境感知 D.执行七、小贴士1.环境感知模块。主要负责采集环境数据，并通过网络通信模块将其发送到服务平台模块。2.网络通信模块。负责实现数据通信。在本项目中，将环境感知模块获取的数据发送到服务平台模块，并将服务平台模块的数据和从互联网获取的天气预报数据传输给主控板。3.服务平台模块。主要负责数据的汇总、处理。在本项目中，负责存储、处理环境数据，将环境数据可视化，从而实现自动控制灌溉。4.执行模块。根据主控板发出的指令产生相应的动作（如水泵开启或关闭等），从而实现物联系统对现实世界的反馈。八、讨论在认识了物联系统的基本工作流程和功能模块之后，关于搭建简易蔬菜灌溉物联系统，你有了哪些新的设计想法？记录下来，与老师和同学们交流。我想设计一个简易蔬菜灌溉物联系统，通过土壤湿度传感器实时检测土壤湿度，并将数据发送给中央控制器，当土壤干燥时，自动触发浇水装置进行灌溉，既方便又节水。九、任务拓展当出租车司机触发一键报警按键之后，出租车智能管理系统就会通过摄像头、GPS 定位系统和远程控制功能遥控该车辆驾驶到指定位置。结合物联系统的工作流程，说一说出租车智能管理系统的各个工作环节可能使用到哪些硬件。采集数据：车上装的摄像头（拍车内外的视频）、GPS定位器（像手机地图一样知道车在哪）、报警按钮（司机按了才会触发）。传输数据：用4G/5G网络模块（像手机上网）把视频和位置传给公司后台。处理数据：公司电脑（或服务器）收到后，自动分析是不是真有危险，然后决定要不要控制车。控制车辆：车上有个远程控制器（类似遥控汽车的接收器），能锁车门、慢慢减速，或者开去派出所。拓展延伸智能家居：物联网让家中设备互联，远程智控，生活便捷且更智能化，提升居住品质。健康医疗：智能医疗设备实时监测，远程诊疗，健康管理更加精准化，方便患者就医。智慧城市：物联网连接城市设备，智能管理，提升城市运行效率化，打造智慧生活圈。工业自动化：物联网技术助力工业，智能制造，生产流程更加高效化，降低运营成本。智慧农业：物联网技术应用于农业，精准管理，农业生产更加科学化，提高农作物产量。智慧环保：物联网监测环境数据，智能预警，环保治理更加精细化，保护生态环境。 思考设计简易蔬菜灌溉物联系统可以先从哪方面切入。思考讨论完成匹配。说一说你对每个环节的理解。分组讨论简易蔬菜灌溉物联系统应具备的基本功。小组讨论完成练习题。完成练习题。了解不同模块。记录下来自己的想法，与老师和同学们交流。说一说出租车智能管理系统的各个工作环节可能使用到哪些硬件。了解物联网的实际应用。 帮助学生了解本课内容引发学生思考。帮助学生理解相关工作流程。帮助学生理解物联系统工作流程。提高学生分析解决现实问题的能力。巩固学生对知识点的掌握。巩固知识点。让学生了解各个模块的功能。培养学生的独立思考能力。拓展学生的知识范围。培养学生掌握书本知识与现实生活结合思考的能力。
课堂小结 模块功能先划分1.进行新知引入2.完成需求分析3.讨论设计想法4.完成课堂练习5.进行知识拓展 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
课后作业 根据本课内容，制作一个自己的功能规划。学完本节课，和同学们讨论数据规划。完成PPT40-41的练习题。 布置作业 拓展学生的学习能力
课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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