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第3.15课《智能物联系统的调试与完善》教学设计
课题 智能物联系统的调试与完善 单元 第三单元 学科 信息技术 年级 八年级
核心素养目标 信息意识：能够了解智能物联系统从硬件、软件调试到系统完善的全流程，明确调试与完善是保障系统稳定可靠的关键环节。计算思维：能够理解系统调试的逻辑方法，掌握通过对比检测数据排查问题、优化系统性能的思维，形成问题解决与迭代优化的能力。数字化学习与创新：能够通过小组协作完成系统调试记录表，在实践中创新解决数据丢失、性能不足等问题，提升系统迭代与创新能力。信息社会责任：能够认识到 AI 赋能物联系统对提升气象预警等社会服务的重要性，树立技术向善、安全可靠的责任意识。
教学重点 能够了解智能物联系统从硬件、软件调试到系统完善的全流程，明确调试与完善是保障系统稳定可靠的关键环节。
教学难点 能够认识到 AI 赋能物联系统对提升气象预警等社会服务的重要性，树立技术向善、安全可靠的责任意识。
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3.15课 智能物联系统的调试与完善一、新知引入1、学习目标:在物联系统调试过程中，归纳解决问题的途径与措施，能改进并完善物联系统;进一步感受人工智能技术对社会发展带来的影响。（播放视频） 你如何判断温度传感器来集的数据是正确的 人工智能技术对物联系统有怎样的影响 观视频思考传感器数据正确性、AI 对物联影响 引导学生感知调试核心逻辑
讲授新课 新知讲解： 为了确保智能物联系统的正常运行，需要对系统进行全面调试，以确保系统达到预定的性能指标。一、系统调试 系统调试是智能物联系统设计的关键步骤，一般从硬件调试和软件调试两方面去实施。 硬件调试通常利用专门的仪器是对系统的硬件进行检查，在调试硬件参数时，需要遵循相关的安全指南和操作手册。一般从以下几方面开展调试:检查电源和电缆。检查电源和电线连接的稳定性，是否存在断路等情况。确认硬件连接。确认硬件连接方式的准确性，例如传感器与采集器的连接。 调试硬件性能。验证硬件部件是否正常工作，例如执行器、通信模块等。对于发现的问题，可以通过调试硬件参数的方式进行排查和解决。 软件调试出现在成功的测试之后，测试系统时如果发现错误，需要通过调试来修正消除错误，调试一般包含以下两个步骤:第一步，确定程序中可疑错误的参数内容和代码位置;第二步，修改错误。亲身体验组内分工，调试记录智能校国数宇气象站系统中的各个气象要素的监测教据值，与专用仪器检测数据值相对比，交流与分享在运行和调试过程中碰到问题及及解决方法，完成表15-1。观看表格二、系统完善 智能物联系统完成全面调试后，可以根据用反馈、性能提升等方面进行完善。 改进系统功能。收集用户反馈，不断改进和完善系统调功能，以满用方需求。 优化系统性能。优化系统架构和代码等，提高系性能，以提升用户体验和系统可靠性 完善系统安全。加强系统安全策略、更新全补丁等措施，提高系统安全性，防范攻击和数据泄露等安全问题。提升系统稳定性。加强系统监控、故障谢等方面，提高系统的稳定性，节约设备能耗，减少系统障和停机时间，以保障系统的可用性和用户体验。 例如，在智能数字气象站系统中，使用时出现温湿度数据间断丢失现象，可以通过更换性能更强的无线路由器和增加湿度监测点等措施，让系统能更稳定地收集数据。亲身体验收集用户使用情况反馈和对能提升的建议等内容，完成智能物联系统成果完善记录表，记录在表15-2。观看表格三、人工智能应用将物联系统与人工智能相互结合，利用大量数据和高效的算法，生成解决某一类问题的人工智能模型，提升物联系统的智能化程度，为用户提供更好的体验与服务。如图15-1所示，上海气象部门的预报团队运用人工智能，对强对流天气的预报从原来的未来1小时预判延长至未来2小时预测，在学习了双偏振多普勒雷达观测所刻画的强对流天气历史演变特征之后，不仅可以给出降雨强度，还能快速、准确地“画”出降雨集中区域，更有效地帮助预报员判断未来灾害性天气范围。日积月累蓉城·牛，中国首个人工智能大规模短临降水预测模型。它利用雷达回波序列自身具有的时空特性，结合历史积累的多层回波数据，进行外推预测，结合雷达回波定量降水估测技术，实现未来0~2小时短临降雨预测。将短临预报更新频次缩短到10分钟，分辨率精细到1千米，强对流预警时间提前45分钟。四、随堂作业1.与小组成员一起摆写智能物联系统的使用说明书，通过线上线下多种途径发布、传播、推广项目成果。答：小组分工协作完成校园智能数字气象站使用说明书，清晰写明设备操作、数据查看、简单故障处理等内容。线上通过班级群、学习平台分享电子版说明书，线下在气象站张贴简易操作指引，并向师生现场演示系统功能。通过线上线下结合的方式推广项目成果，让更多人了解、使用这套智能物联系统，充分发挥项目的实用价值。 五、单元小结与反思 本单元主要介绍了物联网数据的特点及数据分析在生活中的应用，通过针对“智能校园数字气象站系统”的需求分析、总体设计、原型格建、选址布局、硬件搭建与测试、软件编写、调试与完善等实践内容，同学何以熟悉智智能物联系统设计与开发的一般过程。 通过本单元的学习，希望同学们能理解并掌据以下要点: (1)物联网和互联网是推动人工智能发展与应用的重要因素。 (2)物联系统包含数据采集、处理和反馈控制等基本功能。 (3)万物互联的基本原理是物联网终端通过通信协议实现数据汇集与处理。学习完本单元内容，请同学们思考一下智能物联系统的设计和开发中哪些环节还可以进一步完善 以小组为单位，通过线上或线下的方式交流智能物联系统设计和开发的要点。六、课堂练习完成课堂练习18-20页。七、拓展延伸1、网关调试（观看视频）2、系统调试方法3、系统完善策略4、AI 赋能物联 检查电源连接，验证硬件部件工作状态对比监测与标准数据，记录问题及解决方法收集用户反馈，优化系统功能与性能记录用户建议，填写系统完善记录表了解 AI 降水预测模型，分析赋能价值学习 “蓉城 牛” 模型，知晓预警优势小组协作编写使用说明书，推广项目成果梳理开发要点，交流系统完善方向完成 18-20 页课堂练习观看视频拓展认知 让学生掌握硬件调试基础方法培养学生协作调试与记录能力锻炼学生系统迭代优化能力强化学生需求对接与改进意识让学生认识技术向善的重要性拓宽学生 AI 赋能物联认知提升学生表达与成果推广能力引导学生总结反思提升巩固学生知识掌握程度拓宽学生知识边界
课后作业 1、完成系统调试记录表，撰写使用说明书并推广项目成果。 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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第三单元 第15节
智能物联系统的调试与完善
（浙教版）八年级
下
1
核心素养目标
3
新知讲解
5
拓展延伸
7
板书设计
2
新知导入
4
课堂练习
6
课堂总结
课后作业
8
01
核心素养目标
信息意识
计算思维
数字化学习与创新
信息社会责任
能够认识到 AI 赋能物联系统对提升气象预警等社会服务的重要性，树立技术向善、安全可靠的责任意识。
能够通过小组协作完成系统调试记录表，在实践中创新解决数据丢失、性能不足等问题，提升系统迭代与创新能力。
能够理解系统调试的逻辑方法，掌握通过对比检测数据排查问题、优化系统性能的思维，形成问题解决与迭代优化的能力。
能够了解智能物联系统从硬件、软件调试到系统完善的全流程，明确调试与完善是保障系统稳定可靠的关键环节。
03
新知讲解
第十五节：智能物联系统的调试与完善
学习目标
在物联系统调试过程中，归纳解决问题的途径与措施，能改进并完善物联系统;进一步感受人工智能技术对社会发展带来的影响。
03
新知讲解
第十五节：智能物联系统的调试与完善
03
新知讲解
你如何判断温度传感器来集的数据是正确的
人工智能技术对物联系统有怎样的影响
03
新知讲解
为了确保智能物联系统的正常运行，需要对系统进行全面调试，以确保系统达到预定的性能指标。
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新知讲解
一、系统调试
系统调试是智能物联系统设计的关键步骤，一般从硬件调试和软件调试两方面去实施。
硬件调试通常利用专门的仪器是对系统的硬件进行检查，在调试硬件参数时，需要遵循相关的安全指南和操作手册。一般从以下几方面开展调试:检查电源和电缆。检查电源和电线连接的稳定性，是否存在断路等情况。确认硬件连接。确认硬件连接方式的准确性，例如传感器与采集器的连接。
调试硬件性能。验证硬件部件是否正常工作，例如执行器、通信模块等。对于发现的问题，可以通过调试硬件参数的方式进行排查和解决。
软件调试出现在成功的测试之后，测试系统时如果发现错误，需要通过调试来修正消除错误，调试一般包含以下两个步骤:第一步，确定程序中可疑错误的参数内容和代码位置;第二步，修改错误。
03
新知讲解
亲身体验
组内分工，调试记录智能校国数宇气象站系统中的各个气象要素的监测教据值，与专用仪器检测数据值相对比，交流与分享在运行和调试过程中碰到问题及及解决方法，完成表15-1。
气象要素 数据值 检测仪器数据值 结论 改进措施
温度 26.5℃ 27.0℃ 基本一致 无
湿度 53.5% 55.2% 基本一致 无
风向 西北偏北 东南 偏差大 校准安装角度
风迷 15.7m/s 15.2m/s 基本一致 无
气压 999.20hPa 1010.00hPa 偏差大 校准传感器
03
新知讲解
二、系统完善
智能物联系统完成全面调试后，可以根据用反馈、性能提升等方面进行完善。
改进系统功能。收集用户反馈，不断改进和完善系统调功能，以满用方需求。
优化系统性能。优化系统架构和代码等，提高系性能，以提升用户体验和系统可靠性
完善系统安全。加强系统安全策略、更新全补丁等措施，提高系统安全性，防范攻击和数据泄露等安全问题。
03
新知讲解
提升系统稳定性。加强系统监控、故障谢等方面，提高系统的稳定性，节约设备能耗，减少系统障和停机时间，以保障系统的可用性和用户体验。
例如，在智能数字气象站系统中，使用时出现温湿度数据间断丢失现象，可以通过更换性能更强的无线路由器和增加湿度监测点等措施，让系统能更稳定地收集数据。
03
新知讲解
亲身体验
收集用户使用情况反馈和对能提升的建议等内容，完成智能物联系统成果完善记录表，记录在表15-2。
作品中存在的问题 可以改进的具体建议 可以利用的资源及获取方式
温湿度数据间断丢失 更换性能更强的无线路由器，增加温湿度监测点 学校信息中心提供新路由器，小组协作安装
风向传感器数据偏差大 重新校准传感器安装角度，检查固定支架 参考传感器说明书，使用校准工具
系统界面不够直观 优化数据可视化界面，增加实时预警功能 学习 Python 可视化库，参考开源项目代码
数据安全防护不足 加强系统安全策略，更新安全补丁 查阅物联网安全资料，请教信息技术老师
03
新知讲解
三、人工智能应用
将物联系统与人工智能相互结合，利用大量数据和高效的算法，生成解决某一类问题的人工智能模型，提升物联系统的智能化程度，为用户提供更好的体验与服务。如图15-1所示，上海气象部门的预报团队运用人工智能，对强对流天气的预报从原来的未来1小时预判延长至未来2小时预测，在学习了双偏振多普勒雷达观测所刻画的强对流天气历史演变特征之后，不仅可以给出降雨强度，还能快速、准确地“画”出降雨集中区域，更有效地帮助预报员判断未来灾害性天气范围。
03
新知讲解
日积月累
蓉城·夔牛，中国首个人工智能大规模短临降水预测模型。它利用雷达回波序列自身具有的时空特性，结合历史积累的多层回波数据，进行外推预测，结合雷达回波定量降水估测技术，实现未来0~2小时短临降雨预测。将短临预报更新频次缩短到10分钟，分辨率精细到1千米，强对流预警时间提前45分钟。
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新知讲解
随堂练习
与小组成员一起摆写智能物联系统的使用说明书，通过线上线下多种途径发布、传播、推广项目成果。
小组分工协作完成校园智能数字气象站使用说明书，清晰写明设备操作、数据查看、简单故障处理等内容。线上通过班级群、学习平台分享电子版说明书，线下在气象站张贴简易操作指引，并向师生现场演示系统功能。通过线上线下结合的方式推广项目成果，让更多人了解、使用这套智能物联系统，充分发挥项目的实用价值。
03
新知讲解
单元小结与反思
本单元主要介绍了物联网数据的特点及数据分析在生活中的应用，通过针对“智能校园数字气象站系统”的需求分析、总体设计、原型格建、选址布局、硬件搭建与测试、软件编写、调试与完善等实践内容，同学何以熟悉智智能物联系统设计与开发的一般过程。
通过本单元的学习，希望同学们能理解并掌据以下要点:
(1)物联网和互联网是推动人工智能发展与应用的重要因素。
(2)物联系统包含数据采集、处理和反馈控制等基本功能。
(3)万物互联的基本原理是物联网终端通过通信协议实现数据汇集与处理。
03
新知讲解
学习完本单元内容，请同学们思考一下智能物联系统的设计和开发中哪些环节还可以进一步完善 以小组为单位，通过线上或线下的方式交流智能物联系统设计和开发的要点。
04
课堂练习
一、选择题
1、智能物联系统的调试主要从哪两方面实施？（ ）
A. 硬件调试和软件调试 B. 外观调试和内部调试
C. 网络调试和电源调试 D. 数据调试和界面调试
2、风向传感器数据与专用仪器偏差较大时，应采取的改进措施是（ ）
A. 忽略偏差 B. 校准传感器安装角度
C. 更换新传感器 D. 重启系统
A
B
04
课堂练习
3、下列不属于智能物联系统完善内容的是（ ）
A. 改进系统功能 B. 优化系统性能
C. 完善系统安全 D. 只收集用户反馈
4、人工智能技术在物联系统中的主要作用是（ ）
A. 提升系统智能化程度 B. 增加硬件数量
C. 降低系统成本 D. 简化操作流程
D
A
04
课堂练习
二、判断题
1、智能物联系统的调试只需要进行软件调试，不需要硬件调试。（ ）
2、当温湿度数据间断丢失时，可通过更换性能更强的无线路由器来改进。（ ）
3、人工智能技术能将物联系统的气象预报时长从 1 小时延长至 2 小时，提升预警能力。（ ）
4、系统完善只需优化代码，无需加强系统安全策略。（ ）
5、调试系统时，应将监测数据与专用仪器检测数据对比，判断数据准确性。（ ）
√
X
√
X
√
05
拓展延伸
网关调试
05
拓展延伸
系统调试方法
系统调试需从硬件、软件两方面入手：先检查电源、电缆与硬件连接，用专用仪器验证硬件性能；再通过定位代码错误、修改参数完成软件调试。调试时将监测数据与专用仪器对比，可精准判断数据准确性，是保障系统可靠运行的关键。
05
拓展延伸
系统完善策略
系统完善需从四方面推进：收集用户反馈改进功能，优化代码提升性能，加强安全策略防范数据泄露，强化监控提升稳定性。如校园气象站温湿度数据丢失，可通过更换高性能路由器、增加监测点，让系统更稳定地采集数据。
05
拓展延伸
AI 赋能物联
将物联网与人工智能结合，利用大数据和算法可生成智能模型，大幅提升系统能力。如 “蓉城 夔牛” 模型，结合雷达回波数据实现 0-2 小时短临降水预测，将预警时间提前 45 分钟，让物联系统从数据采集升级为智能决策。
08
板书设计
智能物联系统的调试与完善
一、系统调试
二、系统完善
三、人工智能应用
课后作业:
1、完成系统调试记录表，撰写使用说明书并推广项目成果。
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine

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