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八级上册信息技术教学设计
课题 第3节《智能消防系统实践》第1课时 单元 三单元 学科 信息技术 年级 八年级
学习目标 【核心素养】信息意识：能结合校园场景识别智能消防系统的核心功能需求，明确硬件与功能的匹配关系，感知技术实践的应用价值。计算思维：能通过功能拆解梳理硬件选型逻辑，建立“功能需求→硬件选择→搭建连接”的流程化思维。数字化学习与创新：通过小组讨论确定系统功能，查阅资料选择适配硬件，动手完成基础硬件搭建，提升协作探究与实践创新能力。信息社会责任：在系统设计与搭建中，强化校园安全防护意识，树立技术服务安全、防范未然的责任观念。【教学目标】知识与技能：1.知识目标：明确智能消防系统的核心功能（监测预警、远程控制等），认识主控板、传感器、物联网模块等核心硬件的作用，掌握硬件选型的基本原则。2.能力目标：能通过小组协作完成智能消防系统功能分析，能根据功能需求选择合适硬件，能独立完成基础硬件的连接与组装。3.情感目标：感受物联网技术从理论到实践的转化过程，激发动手操作的兴趣，增强校园安全防护的主动意识。过程与方法：通过情境问题导入，结合小组讨论拆解功能需求，借助硬件实物演示讲解核心设备，通过动手实践强化搭建技能，以成果展示深化理解。情感、态度与价值观：拓展学生知识面，提高学生生活实践应用能力和信息素养，使学生乐于使用信息技术解决生活中的问题。培养学生的计算机思维和自主探究、小组合作能力。培养孩子们的动手操作能力。体会技术实践的实用性与趣味性，培养严谨细致的操作习惯，认识“防患于未然”的安全理念，增强团队协作意识。
重点 1.智能消防系统的核心功能分析（监测、报警、远程控制等）。2.核心硬件（主控板、温度传感器、物联网模块）的作用与选型原则。
难点 根据系统功能精准匹配硬件，规范完成硬件之间的连接与搭建。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
教学设计教学设计教学设计 一、新课导入1、情景展示同学们，前面两节课咱们可是“装备齐全”啦！既懂了物联网的“通信魔法”，又掌握了云平台和协议的“规则秘籍”。现在问题来了——欢欢和博士爷爷都好奇：“这些技术能给消防系统带来啥改变呢？”咱们回想一下传统消防喷淋系统：只有火已经烧起来，温度够高了才会自动喷水，要是没人发现，小火可能酿成大灾；而且必须有人到现场才能操作，远水解不了近渴！要是咱们用物联网技术给它“升级改造”，能不能让它变得更聪明？比如火灾没发生时就预警、没人在场也能远程开喷淋？今天咱们就来当“物联网工程师”，亲手打造智能消防系统！这节课先搞定两件大事：一是明确咱们的系统要“会干啥”（功能分析），二是给它配齐“零件”并组装（硬件搭建），有没有信心挑战成功？2、揭示课题太棒了！咱们的目标是打造一个“防患未然+远程可控”的智能消防系统，现在就开启“工程师养成计划”第一步——给系统画“功能蓝图”！（板书课题）二、新知学习（一）功能分析：智能消防系统的“超能力清单”要搭建系统，先得明确它要“会干啥”。传统消防系统就像“被动防御的士兵”，只有敌人（火灾）打到眼前才反击；咱们的智能消防系统要做“主动预警的指挥官”，还要有“远程指挥”的超能力！请大家结合校园场景想一想：教室、实验室这些地方，智能消防系统得具备哪些功能才能真正保障安全？给大家提几个思考方向：①火灾发生前能不能预警？②火灾发生时能不能及时报警？③没人在场时能不能远程操作？④能不能让安保叔叔随时看到现场情况？现在请小组讨论5分钟，列出你们认为最核心的3-5个功能，等会儿请小组代表分享你们的“超能力清单”！生：（小组讨论，教师巡视引导，比如提醒“烟雾监测”“远程报警”“喷淋远程控制”等功能）时间到！哪个小组先来展示你们的“超能力清单”？（邀请2个小组发言）比如有的小组列出了：1.实时监测温度、烟雾浓度；2.异常时自动报警（声音+手机通知）；3.远程控制喷淋装置；4.向安保中心发送位置信息。太全面了！咱们整合一下，智能消防系统的核心功能主要有三类：1.监测感知功能：这是“千里眼”“顺风耳”——用温度传感器、烟雾传感器、火焰传感器实时盯着环境数据，一旦数据超标（比如温度超过50℃、烟雾浓度异常），立马“发现敌情”。2.报警通知功能：这是“警报器”——发现异常后，一方面现场发出报警声（报警喇叭），另一方面通过物联网模块把消息发到手机APP、安保室电脑，让相关人员第一时间知道。3.远程控制功能：这是“遥控手柄”——安保叔叔不管在哪，只要收到报警，就能通过手机APP远程下达指令，打开喷淋装置、关闭电源，不用到现场也能灭火。总结一下，咱们的智能消防系统要实现“早发现、早报警、远程控”，这三个核心功能缺一不可！有了功能清单，接下来就该给系统配“零件”了——也就是硬件搭建！（二）硬件搭建：智能消防系统的“零件组装”就像搭积木要先认识积木块，搭建硬件得先搞懂每个“零件”的作用。老师这里给大家准备了核心硬件实物，咱们一个个认识：1.主控板：系统的“大脑”大家看这个长得像小电路板的东西，就是主控板（比如Arduino、ESP32），它是整个系统的“大脑”！所有传感器采集的数据都要传给它，所有控制指令都要由它下达。比如温度传感器检测到55℃，把数据传给主控板，主控板判断“温度超标”，然后发指令让报警喇叭响，同时通过物联网模块发消息到手机APP。它就像指挥官，协调所有设备分工合作，没有它，传感器和执行设备就是“各自为战的散兵”。2.传感器：系统的“五官”咱们需要的传感器主要有三个：温度传感器、烟雾传感器、火焰传感器。它们是系统的“五官”，负责采集环境数据。这里要注意选型原则：不同传感器的“本事”不一样，比如有的温度传感器只能测0-50℃，但咱们消防系统需要测更高温度，就得选测量范围0-100℃的；烟雾传感器要选灵敏度高的，才能早发现烟雾。简单说，选型要“对症下药”，功能需求决定传感器类型！3.物联网模块：系统的“通信兵”这个小巧的模块就是物联网模块（比如ESP8266、NB-IoT模块），它是系统的“通信兵”，负责把主控板的指令传到云平台，再把云平台的远程指令传给主控板。比如手机APP发出“打开喷淋”的指令，通过云平台传到物联网模块，模块再告诉主控板，主控板就会控制喷淋装置启动。没有它，远程控制就是“纸上谈兵”！4.其他辅助设备：系统的“手脚”除了核心设备，还有连接线（杜邦线）、数据线、电池（或电源适配器），还有后续要加的喷淋执行模块、报警喇叭。连接线用来连接各个硬件，数据线用来给主控板编程和供电，电池能让系统在没有插座的地方也能工作。这些“小零件”虽然不起眼，但少了它们系统就没法运转，就像人少了手脚一样。（三）硬件选型与搭建原则认识了硬件，怎么选、怎么搭呢？记住两个核心原则：1.适配性原则：硬件要和功能匹配，比如要实现远程控制，就必须选带物联网模块的主控板；要监测烟雾，就不能选温度传感器。2.规范性原则：搭建时要注意接线规范，红色线接电源（VCC）、黑色线接接地（GND）、信号线接主控板的对应引脚，不能接反，不然可能烧坏硬件！就像插电源插头，正负极不能搞反，不然电器会坏一个道理。老师给大家演示一下简单的搭建流程：第一步，把温度传感器的VCC接主控板的5V、GND接GND、信号线接A0引脚；第二步，把物联网模块通过串口线接主控板；第三步，用数据线把主控板连电脑，通电测试。大家看，只要按照引脚定义规范连接，硬件搭建其实不难！三、拓展延伸与实践活动（8分钟）（一）任务一：小组确定系统功能清单现在请各小组结合咱们刚才分析的核心功能，进一步细化你们的系统功能清单，比如“温度监测范围0-100℃”“烟雾浓度超标立即发手机通知”“支持远程启动喷淋”等，把功能写得具体可操作，给大家3分钟时间，每组派一名同学记录。生：（小组讨论细化功能清单，教师巡视指导）时间到！请小组代表快速汇报你们的功能清单（每个小组1句话概括），比如“我们的系统能监测温度和烟雾，异常时现场报警+手机通知，支持远程开喷淋”。大家的功能都很明确，接下来就是给功能配硬件！（二）任务二：硬件选型与搭建实践老师给每个小组准备了硬件套装（主控板、温度传感器、物联网模块、连接线、数据线），请大家根据你们的功能清单，先讨论选择哪些硬件，再按照老师刚才演示的规范，动手搭建基础硬件（先连接主控板和温度传感器、物联网模块）。搭建时注意：①先断电接线，接好后再通电；②对照硬件引脚图，不要接错引脚；③连接线要插紧，避免接触不良。给大家5分钟时间，遇到问题可以小组讨论或举手问老师！生：（小组合作进行硬件选型与搭建，教师巡视指导，重点纠正接线错误、指导引脚匹配）时间到！大部分小组都完成了基础搭建，太棒了！大家看，有的小组已经成功把温度传感器和物联网模块接到了主控板上，通电后传感器的指示灯亮了，说明硬件连接正常！这就是咱们智能消防系统的“硬件骨架”，下节课咱们再给它加上“软件大脑”（编程），让它真正“跑起来”！四、课堂小结（5分钟）今天咱们当“物联网工程师”的第一天，收获满满！谁能说说咱们今天搞定了啥？（邀请学生发言）生：（总结系统功能分析、核心硬件认识、硬件搭建等）大家总结得太到位了！咱们今天重点完成了智能消防系统的“前期准备”：一是明确了系统的三大核心功能——监测感知、报警通知、远程控制；二是认识了主控板（大脑）、传感器（五官）、物联网模块（通信兵）等核心硬件，知道了选型要“适配功能”；三是亲手完成了基础硬件搭建，掌握了规范接线的技巧。记住：硬件搭建就像盖房子，基础要打牢，接线要规范，不然后续编程再厉害，系统也没法正常工作！下节课咱们就给这个“硬件骨架”注入“灵魂”，通过编程让它实现报警、远程控制等功能，期待大家的系统正式“上线”！五、作业布置
预习下一课。板书设计智能消防系统实践（第1课时）1.核心任务：功能分析+硬件搭建2.系统核心功能：监测感知（温度、烟雾、火焰）报警通知（现场报警+手机/安保室通知）远程控制（远程启动喷淋、关电源）3.核心硬件与作用：主控板：大脑（数据处理、指令下达）传感器：五官（采集环境数据）物联网模块：通信兵（数据/指令传输）辅助设备：连接线、数据线、电池4.搭建原则：适配功能、规范接线（先断电后接线） 观看思考；表达学习交流讨论了解学习学习学习交流；分享操作练习交流表达预习下一课 创设趣味的学习情境，更能激发学生的兴趣；培养表达能力培养倾听习惯学生利用自主探究、小组合作、实践操作的方法去解决问题；师生直观演示更具说服力，加深印象。培养倾听习惯增加知识面了解物联网模块培养动手能力了解硬件选型与搭建原则培养学生举一反三、学习迁移的能力；鼓励学生尝试完成操作练习培养表达能力培养自主学习能力
教学反思
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)

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