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第4课《测试运维校园数字气象站》教学设计
课题 测试运维校园数字气象站 单元 第四单元 学科 信息科技 年级 八年级下
核心素养目标 信息意识：能通过传感器数据异常波动判断设备故障，关注温度、雨量等环境参数的真实性，理解气象数据对校园活动的决策价值。计算思维：会搭建必要的测试环境，以便进行项目作品各功能测试、整体联调测试、运行维护。数字化学习与创新：能用生活工具构建测试环境，尝试优化传感器校准方法或设计低功耗方案解决实际问题。信息社会责任：遵守设备防水、数据备份等运维规范，保护气象数据隐私，避免设备遭破坏影响校园安全监测。
教学重点 利用喷壶模拟降雨、冰水杯制造温差，验证传感器数据准确性及设备防水性等核心功能。执行数据备份、定期校准传感器、检查供电网络，保障气象站长期稳定运行。
教学难点 分析硬件（如传感器失灵）与软件（如Wi-Fi断连）交互故障，需结合逻辑推理与实操排查。从生活工具（喷壶）到技术优化（太阳能供电），将抽象需求转化为可落地的物联系统升级方案
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 1.聚焦在前阶段课程中，我们已完成校园数字气象站原型搭建，现需建立测试环境以进行功能测试、联调测试及运行维护。作为物联网系统，投入使用前需进行哪些测试？测试流程如何安排？运行维护需注意哪些问题？2.探索诊断报告可以播放视频《校园气象站系统》。 小组讨论硬件和软件如何有效合作完成任务。观看视频 帮助学生理解不同组件在系统中的作用和协调。了解校园气象站。
讲授新课 新知讲解：一、探索校园数字气象站测试与维护指南测试环境搭建模拟真实使用场景，搭建测试环境，检查硬件和软件是否正常工作。硬件模块测试输入模块（如传感器）：通过程序读取数据，验证读数是否准确。输出模块（如显示屏）：发送数据测试显示效果是否匹配。通信模块（如蓝牙/Wi-Fi）：测试能否正常收发数据。整体功能测试所有模块联合测试，确保协同工作（如传感器数据实时显示并上传云端）。运行维护要点定期检查：清洁传感器，检查设备供电和网络。数据监控：关注设备状态（如异常报警），及时修复故障。科学维护：提前备好替换零件，优化维护流程。二、议一议校园数字气象站物联系统如下图所示。（1）分析校园数字气象站有哪些功能。数据采集：通过传感器测量温度、湿度、风速、降雨量等天气数据。数据传输：用Wi-Fi/蓝牙将数据发送到服务器或显示屏。数据显示：在本地屏幕实时展示天气信息，或通过网页/APP远程查看。数据存储：自动保存历史数据，方便分析天气变化。（2）为保证作品的整体功能实现，需要对哪些功能进行测试？传感器准确性：如温度计是否显示合理数值。数据传输稳定性：如Wi-Fi断连时能否自动恢复。多设备协同：如显示屏、服务器是否同步更新数据。异常处理能力：如雨天防水性、设备断电后数据保护。三、能量加油站校园数字气象站测试环境搭建要点模拟不同使用场景根据设备可能遇到的环境（如教室、操场、雨天、晴天）搭建测试环境。稳定性测试方法在同一环境下多次重复测试（如连续测一周温度），观察数据是否稳定可靠。测试环境要求稳定可控：保持测试条件（如供电、网络）一致，减少干扰。独立测试：单独测试气象站，避免其他设备影响结果（如不连其他Wi-Fi）。四、设计通过上面的学习，我们已经了解了测试物联系统的基本方法。搭建完校园数字气象站之后，我们需要设计测试校园数字气象站测试四步法开机检查：先通电开机，观察所有设备是否亮灯、联网。基础功能测试：看温度计能否测出教室温度，风速仪是否随风扇转动变化。模拟雨天用喷壶淋湿设备，观察数据是否异常。信息显示测试：检查显示屏是否实时更新天气数据。远程控制测试：用手机发送指令，测试气象站能否接收并响应。五、做一做请根据测试流程把下面的测试流程图补全。请根据上面的测试流程对校园数字气象站进行实践操作测试，填写下表。测试内容测试环境所需器材设备测试操作测量结果合格/不合格优化措施雨量传感器下雨环境水往雨量传感器中缓慢倒入水，观察终端上的数值变化合格无雨量传感器模拟下雨环境喷壶、清水用喷壶缓慢向传感器倒水，观察终端显示的雨量数值是否同步增加合格/不合格检查传感器排水口是否堵塞温度传感器室内常温/冷热环境热水杯、冰水杯将传感器贴近热水杯和冰水杯，观察终端温度数值是否与温度计实际测量值一致合格/不合格校准传感器或检查连接线路校园气象站需实时监测供电、网络、传感器、环境及安防状态，异常立即处理。请补充运维措施和新增监测项至下表。状态监测运维措施负责人供电状态定期充电，故障时更换备用电源（建议配置备用电源）技术维护员网络状态重启路由器/检查设备联网状态网络管理员传感器状态清洁传感器表面/校准数据（如温度计对比标准值）设备管理员环境状态高温启动风扇/雨天启用防水罩环境监测员安防状态加固设备/触发监控报警安全管理员数据存储定期清理存储空间/备份数据数据管理员显示屏状态检查屏幕亮度/刷新率显示设备管理员六、能量加油站项目完善两步法检查基本功能：对照最初设计，确认所有功能（如测温度、传数据）是否实现。若未完成，像“修自行车”一样排查问题（如传感器没电/程序出错）。找升级空间：思考如何让作品更强大（例如：加语音播报天气、用太阳能供电），像“手机系统更新”一样添加新功能。七、扩展延伸防雷击保护避雷装置安装：在设备高点加装避雷针或浪涌保护器，避免雷击电流直接损坏核心电路。接地系统优化：采用深埋铜缆等低电阻接地方式，确保雷电流快速导入地下消散。防水与排水设计密封防护结构：对传感器接口、电路板外壳采用硅胶密封圈或防水涂层，阻止雨水渗透。排水导流设计：在设备外壳底部增设排水孔或倾斜结构，避免积水导致内部元件腐蚀。抗风加固策略防风支架设计：采用三角形支撑结构或加重底座，降低强风倾倒风险。缆绳动态固定：使用弹性钢缆连接设备与地面锚点，缓冲风力冲击同时保持稳定性。 一、探索设计并实施设备异常预警系统，模拟不同故障场景。二、议一议使用标准仪器对传感器进行校准，记录并比较结果以验证传感器读数的准确性。三、能量加油站在不同场景（如教室、操场）模拟气象站的使用环境，观察设备表现。四、设计在不同环境条件下（如教室内外、不同温湿度），测试温度计、风速仪的准确性，并利用喷壶模拟雨天，检测数据稳定性。五、做一做根据测试流程把下面的测试流程图补全。六、能量加油站根据最初设计，核对所有功能是否实现，如测温度和数据传输，若有问题，逐一排查解决。七、扩展延伸在传感器和电路板上应用硅胶密封圈和防水涂层，测试防水效果。 一、探索引导学生体验如何识别并应对设备异常，提高问题解决能力。二、议一议培养学生理解数据准确性的重要性，确保科学数据的可靠性。三、能量加油站引导学生了解设备在不同环境下的性能表现。四、设计引导学生深入理解设备功能的多样性和环境适应性。五、做一做通过补充流程图帮助学生巩固知识。六、能量加油站培养学生系统性检查和问题解决的能力，确保项目的基本功能完善。七、扩展延伸帮助学生掌握防水设计的基本技巧，增强设备的耐候性。
课堂小结 测试运维校园数字气象站1、进行新知引入2、掌握系统的测试方法3、制定气象站测试方案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 1、校园数字气象站的整体功能测试包含哪些内容？ 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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