资源简介

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第2.3课《医疗设施新功能》教学设计
课题 医疗设施新功能 单元 第二单元 学科 信息科技 年级 八年级
核心素养目标 信息意识：通过实例分析物联网医疗应用，识别健康数据的采集价值，理解传感器实时传输原理，感知物联网提升医疗效率的作用。计算思维：分解心率监测系统模块（传感器、主控板），设计数据采集-阈值判断-异常反馈流程，用算法优化监测准确性。数字化学习与创新：运用mPython编程与物联网平台，实现心率数据采集、OLED显示及云端同步，尝试优化警报参数与交互逻辑。信息社会责任：关注医疗数据隐私保护（如加密传输），思考技术应用的伦理边界（数据安全），形成技术服务于健康的责任感。
教学重点 掌握物联网医疗应用场景（如心率监测系统）的硬件搭建、数据采集与云端传输逻辑，理解传感器与编程在健康管理中的协同作用。
教学难点 精准设计心率异常判定算法（阈值动态调整），协调硬件（传感器、主控板）与软件（数据实时显示、警报触发）的稳定交互，并兼顾医疗数据隐私保护的实现。
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2.3课 医疗设施新功能壮壮和家人一起去体检，惊喜地发现物联网技术在医疗设施领域具有广泛的应用，如电子健康档案、智能对讲、输液监控、排队叫号、导航导诊等，深刻体会到了物联网给人们带来的快捷、高效服务。想一想： 测心率时为什么要用指尖传感器？指尖血液流动信号更明显，测量更准；手腕容易晃动干扰数据，所以需要静置30秒让传感器稳定读取数值。思考：消毒机器人怎么知道哪里需要消毒？机器人内置地图扫描和路径规划算法，比如通过红外或摄像头识别环境，结合医院设定的消毒区域坐标自动移动。部分机器人还能远程人工控制，像新闻中方舱医院的高效消毒案例。智能药盒通过计时器和闪光灯提醒老人按时吃药，还能将用药记录上传到家属手机，这是物联网在慢性病管理中的典型应用。智能手环实时监测心率并自动上传数据，异常时触发蜂鸣器报警。播放视频《医疗物联网能带给我们什么？医疗物联网有什么好处》 课程新知导入完成思考题。观看教学视频。 帮助学生理解智能家居的功能与场景。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、思考除了壮壮提到的物联网医疗新手段，还有哪些物联网技术被运用到医疗领域中？联系生活实际谈谈自己的体验，也可以通过网络了解更多应用实例，写下来与大家分享。远程监护：老人佩戴智能手环实时监测心率、血压，数据自动传给医生（例如我爷爷戴的监测手表会提醒他休息）。智能药盒：带计时器的药盒会闪光提醒吃药，还能记录用药情况（类似我姥姥用的电子药盒）。消毒机器人：疫情期间医院用自动喷雾机器人消毒，减少感染风险（新闻里见过方舱医院使用的例子）。二、讨论心率监测对于我们了解自身的健康状况有重大作用。壮壮想基于物联网技术设计一套简易心率自动记录监测系统，那在正式搭建系统之前，应该先了解哪些信息呢？基础原理：心率如何测量？常用光电传感器通过检测血液流动变化获取数据。硬件需求：需要哪些部件（如心率传感器、微控制器、电源模块）？如何连接？数据传输：如何将数据传到手机/电脑？用蓝牙、Wi-Fi还是其他无线模块？软件功能：是否需要实时显示心率曲线？异常提醒如何设置？使用场景：是日常佩戴（如手环）还是固定使用（如床头设备）？需考虑舒适度和续航。三、探究请以小组探究的方式，分析心率自动记录监测系统的基本功能需求，完成下列任务。1.需求分析及功能实现。（1）因年龄、性别或其他生理因素等个体差异，每个人的心率会有所不同。一般健康成人的心率是 60~100 次/分。（2）设置心率阈值。如果心率高于 100 次/分或者低于 60 次/分，就可能存在身体状况异常。当监测到异常现象时，系统需要及时作出反馈并进行健康提醒。（3）请分析各个环节的功能需求及用到的实验设备、平台，并填写在相应的横线上，完成图2-3-1。（1）采集数据环节：通过 心率血氧 传感器，采集 心率/血氧 数据。（2）传输与存储环节：将获取的数据发送并存储在 物联网（或云端） 平台上。（3）分析处理数据环节：利用 物联网（或云端） 平台上的数据，分析 心率是否异常（如超出60~100次/分）。（4）反馈与控制环节：当 检测到心率异常（如高于100或低于60次/分），则 主控板（或微控制器） 控制器运行。2.算法分析及流程图完善。根据需求分析各环节功能，结合以上内容填写图2-3-2中留空部分，将流程图绘制完整。开始
设置网络及物联网服务平台
上传数据到 云端 平台
获取 心率 数据
心率 值 是否在阈值区间
结束四、小贴士心率血氧传感器（见图 2-3-3）适用于指尖测量，不适用于手腕测量。监测时，指需要放置在感测器上30~60秒。五、做中学模拟搭建心率自动记录监测系统。硬件清单：主控板x1、心率血氧传感器x1、4Pin线x1、Type-C数据线x1、带有热点功能的计算机x1。2.连接设备。用4Pin线将主控板和相关传感器连接起来（见图2-3-4），并通过Type-C数据线接入计算机。3.程序编写（1）进入物联网服务平台，添加项目及设备，完成各项配置。（2）打开mPython软件，添加网络应用，编写程序。①当心率大于100或小于40时，蜂鸣器响起2秒，代码如图2-3-5所示。②把监测时的提示语和最终测得的心率显示在 OLED 屏上，代码如图2-3-6所示。③发送数据至物联网服务平台，完整代码如图2-3-7所示。4.程序测试。运行程序，查看结果，如图 2-3-8所示。六、讨论物联网技术应用在医疗健康、学校教育、家庭生活等领域有何异同点？结合你在搭建简易物联网系统的学习经历，谈谈你的看法。物联网技术在医疗、教育、家庭中的相同点是都依赖传感器采集数据（如心率、温度）、无线传输（蓝牙/Wi-Fi）和远程控制，例如医疗手环和家庭空调都能通过云端同步数据。不同点在于应用场景的需求差异：医疗重视数据精准与隐私保护，教育侧重设备管理效率，家庭强调设备联动便捷性。我在搭建心率监测系统时，发现医疗设备对传感器精度要求极高（如静置30秒），而家庭设备更注重操作简单，这说明技术设计需匹配场景需求。七、任务拓展实地考察医院、社区卫生所等医疗保健机构，多方面思考它们的医疗设备是否可利用物联网技术进行改进，例如血糖监测系统、远程病人监护系统等。请把观察到的问题都记录下来，并从中选取一个问题，尝试设计一个合适的物联网解决方案。实地考察提示：观察数据记录方式：是否依赖人工填写（如血糖值），易出错或延迟？设备联网能力：现有设备（如监护仪）能否实时传输数据到医生电脑？患者操作负担：慢性病患者（如糖尿病）是否需频繁到医院测数据？异常响应速度：突发状况（如心率骤变）能否自动触发警报？隐私保护措施：敏感健康数据是否明文传输或随意存储？设计解决方案思路：目标：例如“解决患者频繁跑医院测血糖的问题”。方案：设计“家用物联网血糖仪+自动上传APP+异常提醒医生”。技术：血糖仪内置4G模块、数据加密、阈值报警算法。八、拓展延伸智能家居与健康管理实时健康监测与环境联动：智能设备同步监测心率、睡眠质量，联动空调调节舒适温度。异常预警与紧急响应：跌倒检测或呼吸异常时，自动触发警报并通知紧急联系人。生活习惯AI分析优化：通过行为数据（如运动、饮食）生成个性化健康建议。远程医疗设备互联互通：血压仪、血糖仪数据直传家庭终端，医生可远程查看。智能环境健康干预：空气净化器根据PM2.5自动启停，灯光调节预防用眼疲劳。家庭健康场景化模式：一键启动“睡眠模式”“运动模式”，适配全家健康需求。 思考并和同学分享你知道的物联网技术被运用到医疗领域中？小组讨论应该了解哪些信息。小组协作完成基本功能需求分析。小组协作完成模拟搭建心率自动记录监测系统。小组讨论物联网技术应用在医疗健康、学校教育、家庭生活等领域有何异同点？完成拓展任务。了解智能家居与健康管理。 帮助学生思考书本知识在生活中的应用。通过讨论思考设计一套简易心率自动记录监测系统。培养学生的需求分析与协作能力。培养学生的协作能力、动手能力。增强学生把书本知识和现实生活联系的能力。培养学生解决实际问题的能力。扩展学生的知识点。
课堂小结 医疗设施新功能1.进行新知引入2.了解心率监测基本流程 3.掌握数据采集和阈值测定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，搭建模拟心率自动记录监测系统。学完本节课，和同学们讨论心率自动记录监测的作用。完成PPT31-32页的练习题。 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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