资源简介

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学习任务单
课程基本信息
学科 信息科技 年级 七年级 学期 春季
课题 第14课 物联系统原型的程序编写
教科书 书 名：七年级上信息科技教材 出版社：浙江教育出版社 出版日期：2024年7月
学习目标
1. 了解物联系统原型搭建的基本流程。 2. 通过物联系统原型的程序编写，在程序的设计和调试运行过程中，体会物联系统原型实现控制的过程。
课前学习任务
1.完成自动通风系统 2.预习教材第十四课
课上学习任务
【学习任务一】 原理探究
思考、讨论、总结搭建校园农场智能光照子系统要经历哪些过程？将A~E选项填写在相应的环节 A.需求分析 B.硬件搭建 C.软件开发 D.方案设计 E.原型测试和原型验证
【学习任务二】 应用:搭建智能光照物联系统 需求分析、设计方案： 阅读图片文件“草莓光照强度要求.jpg”中的内容，或通过搜索查阅相关资料，分析草莓在开花结果的阶段，对光照强度和时长的需求，并根据需求设计智能光照系统的实现方案。 ①草莓对光照的需求： ②结合实际需求，智能光照系统的功能如何设计？ ③梳理并填写导学单上智能光照物联系统实现流程。（参考教材80页各个子系统实现过程图） 校园农场—— 智能光照 子系统实现流程设计： 搭建硬件：选择所需传感器并连接（参考帮助文件夹中的图片“光敏传感器简介及硬件连接图.jpg”）。 程序编写：完成智能光照系统（参考帮助文件夹中的帮助文档：智能光照子系统——程序编写帮助文档.docx) 具体步骤提示如下： ①改写程序“智能光照子系统.py”采集光敏传感器数据代码，在“物联数据中台”查看订阅的“guangxian”的数据。 ②探究阈值设定：探究——阈值设定：记录不同环境情况下光敏传感器采集的光线数据，设定“阈值”。 《表一：不同环境光照数据采集记录表》 主题对应的实际光照环境（教室内尝试模拟）光照强度（lx）小组采集光照强度数（每种情况测三次并记录）是否需要补光（√/×）guangxian模拟晴天（太阳或强光直照）≥10000 lx模拟阴天（抽屉，光线弱）50~5001 lx模拟晚上户外(遮盖模拟）0
分析采集到的光照强度的数据对应的实际环境，针对农作物对光照的强度需求，可以得出如下结论： 需要打开补光灯：平台采集的传感器数值范围大致为 。 不需要打开补光灯：平台采集的传感器数值范围大致为 。 由此，可以确定“智能光照子系统”的“阈值”为 。 ③实现智能化控制。通过“智能物联”向终端发送“buguang”消息，修改程序订阅物联数据中台的“buguang”消息和回调函数，实现远程自主控制光照系统。 ④运行调试和验证智能光照系统功能运行情况。 拓展应用 利用补光灯，解决上一课时遗留问题：大棚内温度过低。两个小组合作尝试订阅自动通风系统的“wendu”消息，编程实现用补光灯提高大棚温度的实验。 温馨提示：已完成智能光照子系统搭建的小组，可继续探索扩展应用中的活动。 【学习任务三】 分享展示、评价 表二：《校园农场——智能光照子系统搭建实践评价表》 等级积分 评价指标★★★★★★★★★功能实现情况程序稳定运行，完成预期功能。□程序稳定运行，未完成预期全部功能。□程序编写完成，但存在错误，无法运行。□创意与设计提出新畅想，如大棚增温功能，并顺利实现新功能。□提出新的畅想，并尝试开发，但未实现。□提出新的畅想，没有时间实践。□表达交流能力能清晰描述作品功能同步配合演示，并快速准确的回答提问。□能描述作品功能，与演示有脱节并回答提问□无法准确描述作品功能，缺乏演示。□团队协作情况合理分配任务,全员积极参与活动,成员间能互助互学。□任务分配不均,部分成员参与,并交流合作□个别成员参与活动，成员间缺乏交流合作□
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教学设计
课程基本信息
学科 信息科技 年级 七年级 学期 春季
课题 第14课 物联系统原型的程序编写
教科书 书 名：七年级下信息科技教材 出版社：浙江教育出版社 出版日期：2024年7月
教学目标
1. 了解物联系统原型搭建的基本流程。 2. 通过物联系统原型的程序编写，在程序的设计和调试运行过程中，体会物联系统原型实现控制的过程。
教学内容
教学重点： 物联系统原型的程序编写。
教学难点： 物联子系统原型中各关键性数据的阈值设置，消息发布的频率选择。
教学过程
学习过程 感知 活动1：体验校园农场通风子系统 【学生活动】 1.学生上台体验自动通风系统：通过手握实验板提高温湿度传感器位置提高温度，观察监测到的温度，当温度超过30°时风扇自动开启；松开手，用风扇对着实验板吹来加速温度下降，当温度降到30°以下，风扇自动关闭。 2.学生以四人小组为单位，讨论使用信息科技实验资源包中的器材，确定本组要开发的校园农场子系统，并进行组内组间交流。 【教师活动】 1.在学生体验的过程中，教师使用多屏互动，用手机将自动通风系统画面投射到大屏上，引导学生代表向其他同学介绍“物联数据中台”采集到的温度数据的变化和风扇的工作情况。 2.在小组讨论的过程中，巡视并了解学生的想法，适时追问：我们是否具备相应器材？以举手发言的形式，请两个小组代表发言。 建构 【教师活动】 1.学生在梳理的过程中，引导学生可结合前面课时搭建自动通风子系统的经验和教材第十课物联系统搭建过程的内容。 2.请一组代表进行排序，其他小组观察，有不同意见提出本组的看法并说明。 应用 【学生活动】 1.需求分析、设计方案 2.三个小组交流智能光照子系统方案设计。小组代表分享合作成果，若存在不同的观点或内容，其他小组进行补充和完善。 【教师活动】 1.在学生讨论记录时，及时发现学生的代表性作业，如表述清晰、总结性强的作业。 2.请三组有不同设计想法的学生代表分享。师生共同讨论，得出结论：智能光照系统确保在白天提供了适合作物生长的光照强度。 活动4：搭建硬件、程序编写、拓展应用 【学生活动】 1.根据方案设计，选择所需硬件，参考帮助图片“光敏传感器简介及硬件连接图”文件连接光敏传感器。 2.两人一组，自学“智能光照子系统——程序编写帮助文档”，完成程序改写、物联数据中台部署。 （1）改写程序“智能光照子系统.py”，记录采集到的光线数据，设置阈值，实现智能光照子系统的功能。 （2）在设定阈值时，思考以下问题： ①阈值设定的依据是什么？ ②测试系统和实际应用中，消息发送的频率有什么不同？ 3.部分小组在完成智能光照系统搭建后，思考智能光照系统的补光灯用于解决大棚内温度过低问题的可行性及实现方法，小组间合作进行探究实践。 4.以小组为单位，一人介绍，另一人展示作品。并进行小组自评、组间互评，对学习成果进行点评和补充，完成表2《智能光照子系统搭建实践评价表》。 5.思考以下问题： （1）物联系统中数据中台汇集和呈现的数据的价值和意义？ （2）通过网络传输物联数据，如何提升安全防范的能力？ 【教师活动】 1.巡视、指导学生进行硬件选择及连接。 2.巡视、观察各个小组学生程序改写情况，普遍存在问题，统一反馈解决。观察学生给出的阈值情况，学生选择的阈值有较大差异，将学生填写的表格拍照，做好记录。同时，板书“阈值设定”“消息发送的频率”。引导学生总结阈值设定的原则和选择消息发送频率的依据，并对不足的地方进行补充。 3.在学生思考利用补光灯增温时，教师观察讨论情况，对设计困难的小组给予指导。 4.选择两个小组代表进行展示分享，如果有完成扩展应用的优先选择，大屏幕同步展示。 5.在学生思考两个问题的过程中，问题（1）可以引导学生从“维护维修”“数据的可视化”“大数据技术”等方面切入思考。问题（2）“使用安全网络环境”“系统加密”等方面进行思考。学生在分享时，及时补充，并给予肯定和鼓励。 梳理 【学生活动】 1.学生对照自己的导学案和板书，回顾本节课学习的主要内容。 【教师活动】 1.在学生在梳理本课相关知识点的过程中，引导学生复盘本课所学内容。根据学生回答教师做总结。
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21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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作业练习
课程基本信息
学科 信息科技 年级 七年级 学期 春季
课题 第14课 物联系统原型的程序编写
教科书 书 名：七年级下信息科技教材 出版社：浙江教育出版社 出版日期：2024年7月
作业练习
本课使用学评一体的导学单，包括“实验背景”“原理探究”“应用”“作品评价”四块内容。“实验背景”是本次实验的概述，通过“原理探究”活动梳理出物联系统搭建的一般过程，用于指导“应用”活动开展物联系统搭建。学生通过导学单的引导，进行讨论、实验、记录等，帮助学生建构知识，开展创新实验。 1、“原理探究”活动。 【参考答案】 选项对应①~⑤，依次为A、D、B、C、E。 【评价说明】 学生根据自己的认知和教材的帮助，小组内讨论梳理过程，并能简单介绍各环节的任务。小组（或学生个人）根据自己的表现，在右侧的自评栏中进行小组自评。 2、“应用”活动 根据物联系统搭建的一般过程，本活动将拆分为三个部分“需求分析、方案设计”、“硬件搭建、程序编写、扩展应用”、“分享展示、评价”。 （1）需求分析、方案设计 【参考答案】 ①草莓对光照强度的需求：适宜在10000~15000勒克斯之间 草莓对光照时长的需求：10小时以上 ②智能光照功能设计：夜间补光或者保证白天光照需求。 分组讨论分析草莓种植需求材料（也可以上网搜索），总结草莓对光照的具体需求，以及针对需求提出的设想。考虑功能实现的难度和教材要求是物联系统原型的搭建，提出核心算法：光照强度不够，就进行补光，否则不需要补光。 ③设计方案 图4设计方案 【评价说明】 学生对草莓生种植条件进行分析和讨论，总结草莓对光照强度和时长的需求，提出如何满足草莓对光照的需求设想，并根据设想设计智能光照系统的设计方案，绘制流程图。小组（或学生个人）根据完成情况，在自评表栏中自评。 硬件搭建、程序编写、扩展应用 【参考答案】 选择外置光敏传感器，用数据线连接在实验板上。 图5 硬件连接 【评价说明】 学生根据老师提供的硬件连接示意图，完成光敏传感器的连线。如果学生提出选择板载还是外置光敏传感器，可引导学生观察实验板，板载光敏传感器与电源指示灯，LED、屏幕都在正面，其他设备的亮着会影响板载传感器采集到的环境光强度数据的准确性。 ②程序编写 学生样例参考 表3 不同环境光照数据采集记录表 主题对应的实际光照环境(教室内尝试模拟)光照强度(1x)小组采集光照强度数(每种情况测三次并记录)是否需要补光（√/×） guang xian模拟晴天(太阳或强光直照)≥10000 Ix307540733982×模拟阴天(抽屉，光线弱)50~5001 Ix21701913845√模拟晚上户外(遮盖模拟)007834×
分析采集到的光照强度的数据对应的实际环境，针对农作物对光照的强度需求，可以得出如下结论： 需要打开补光灯：平台采集的传感器数值范围大致为 低于3000 。 无需打开补光灯：平台采集的传感器数值范围大致为 大于或等于3000 。 由此，可以确定智能光照子系统的“阈值”可设置为 3000 。 【评价说明】 学生根据老师提供的帮助文档，改写程序，部署物联数据中台。用光敏传感器采集不同环境的光照强度数据，并记录不同光线数据。介于环境条件的差异和不同光敏传感器的灵敏度，采集的光照数据是一个区间，会存在一定的波动，只要与实际环境情况相符即可。分析数据，确定阈值，草莓生长需要晴朗天气，实验器材包中的光敏传感器采集的数据范围：0~4095，晴朗天气室外采集的光照强度不小于3000。然后，小组（或学生个人）根据完成情况，在自评表栏中自评。 ③拓展应用 【参考答案】 自动通风系统在前面课时已完成搭建，在完成智能光照系统后，在物联数据中台添加一条智能物联控制，当自动通风系统采集的的温度过低时，物联数据中台向智能光照系统发送打开补光灯的指令。 图6 拓展应用--添加智能物联控制语句 【评价说明】 学生在完成智能关照系统的前提下，继续自主探索，尝试创新应用实现多板数据共享，考虑时间和难度问题，不做全部要求。 （3）分享展示、评价 等级积分 评价指标★★★★★★★★★功能实现情况程序稳定运行，完成预期功能。 程序稳定运行，未完成预期全部功能。□程序编写完成，但存在错误，无法运行。□创意与设计提出新畅想，如大棚增温功能，并顺利实现新功能。□提出新的畅想，并尝试开发，但未实现。 提出新的畅想，没有时间实践。□表达交流能力能清晰描述作品功能同步配合演示，并快速准确的回答提问。□能描述作品功能，与演示有脱节并回答提问 无法准确描述作品功能，缺乏演示。□团队协作情况合理分配任务,全员积极参与活动,成员间能互助互学。 任务分配不均,部分成员参与,并交流合作□个别成员参与活动，成员间缺乏交流合作□
学生样例参考 表4 智能光照子系统搭建实践评价表 【评价说明】 各小组根据各自完成智能光照系统进行作品分享活动，在分享过程中可以组间相互提问和质疑，并对自己小组的作品或其他小组的作品进行评价，根据《智能光照子系统搭建实践评价表》表中的四个维度进行星级评价，在评价过程中，发现自己的不足与亮点，总结对系统进行优化和完善的方法。
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