资源简介

项目1 设计鱼缸改造方案
——物联网简易系统规划设计
教学设计
一、学习内容
本节课旨在通过对传统鱼缸进行智能化改造，解决家庭传统鱼缸养鱼人工操作不够便捷的问题。学生将学习如何规划设计具有数据采集、处理、反馈控制等基本功能的物联网简易系统，并制订传统鱼缸改造方案。本项目是本单元的第一个子项目，起着奠定基础的作用。
二、学习基础
八年级的学生已具备一定的生活常识及信息科技基础知识，通过前面的课程学习，学生对物联网技术已经有了初步认识。本节课鼓励学生结合生活实际，发现家庭传统鱼缸的不足之处，并思考如何利用物联网技术对其进行智能化改造，解决生活中的实际问题，以培养学生的创新思维和技术应用能力。
三、问题梳理
1．项目问题
家庭传统鱼缸存在哪些不足？
智能化鱼缸需要具备哪些功能？
如何利用物联网技术对家庭传统鱼缸进行智能化改造？
2．素养问题
什么是物联网简易系统？
如何根据问题需求，规划设计物联网简易系统？
设计物联网简易系统的一般步骤是什么？
四、学习目标与重难点
1． 学习目标
（ 1 ）项目目标。能够设计1个物联网简易系统规划方案，用于家庭传统鱼缸的智能化改造。
（2）素养目标。认识物联网简易系统，并设计具有数据采集、处理和反馈控制功能的物联网简易系统；能够针对生活中遇到的问题，设计相应的物联网简易系统加以解决。
2． 学习重难点
（ 1 ）学习重点。掌握物联网系统规划设计的基本方法。
学习难点。针对家庭传统鱼缸的不足，设计出合理的智能化改造方案。
五、学习策略
本节课以设计智能化鱼缸为活动主题，通过创设情境、提出问题，项目准备、确定功能，项目实施、设计方案，项目评价、汇报展示，项目拓展、总结提升等环节，使学生逐步掌握鱼缸改造方案的设计思路和方法。在小组合作中，我们将共同完成方案的设计和展示，培养团队合作精神和创新意识。
六、环境与资源
网络环境：便于学生收集资料和进行小组讨论。
教师准备：微视频、相关的硬件实物、互动平台以及其他能辅助学生学习的资源。
七、学习评价
1．过程性评价
评价学生在讨论鱼缸改造方案过程中的参与度、创意性和合作意识。
根据子项目需要，给小组提供有效信息和建议。
2．总结性评价
评价学生能否完成鱼缸改造设计方案，是否了解物联网系统规划设计的一般步骤，能否清晰展示设计方案。
评价维度 评价标准 学生自评 小组互评
素养目标 根据实际需求，设计智能鱼缸的功能。 ☆☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆
鱼缸改造的物联网简易系统设计方案。 ☆☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆
项目目标 设计 1 个物联网简易系统规划方案用于鱼缸改造。 ☆☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆
方案展示 小组展示设计方案，要求实用性强、表达清晰。 ☆☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆
八、学习过程
学习环节 学习内容和活动 设计意图
创设情境提出问题 （ 1 ）观看物联网技术在生活中的应用视频。 （2）观察家庭传统鱼缸，分析传统鱼缸有哪些不足？ （3）学生分组讨论，使用 UMU 互动学习平台，发表观点：家庭传统鱼缸有哪些不足？ （4）学生思考，能否设计1 个物联网简易系统让传统鱼缸更加智能，让人们养鱼的过程更加便捷，引导学生进入项目主题。 通过观看物联网技术在生活中的应用视频，让学生了解物联网为我们的生活带来的智能与便捷。 引导学生观察家庭传统鱼缸，发现传统鱼缸的不足，从而激发学生的兴趣和探索欲望。 通过小组讨论和在互动平台发表观点，从而引出项目主题。
项目准备确定功能 （ 1 ）学生思考：基于物联网技术，要想把传统鱼缸改造成智能鱼缸，需要新增哪些功能？ （2）学生分组讨论：根据实际需求，规划智能鱼缸的功能及所需的物联网器材与技术，完成下表。 原有功能改造后功能所需物联网器材与技术□人工投食□水位传感器 □水质检测模块 □水温传感器 □自动投食模块 □光敏传感器 □摄像头 □ □水位观察□水温测量□水质观察□无远程监控
通过小组讨论，深入理解鱼缸改造的设计目的和功能实现方式，培养学生分析和解决问题的能力。
项目实施设计方案 1．规划鱼缸改造方案 经过讨论，最终确定智能鱼缸的3~5 项功能需求： 自动投食、自动检测水温、自动检测水质、自动检测水位、远程监控。 学生按照分组选择想要实现的其中一种功能，规划鱼缸改造方案。我们组选择的是改造鱼缸的 功能。 我们的是这样规划的： 。 通过规划鱼缸改造方案，培养学生的创新意识和解决问题的能力。
学习环节 学习内容和活动 设计意图
项目实施设计方案 2 ．选择智能鱼缸的物联设备 根据所要实现的功能，选择合适的物联设备。 数据采集□水位传感器 □水温传感器 □光敏传感器 □摄像头 □ 数据传输□路由器 □ 反馈控制□投食部件 □水温控制部件 □水位控制部件 □水质检测部件 □
3 ．绘制智能鱼缸草图 学生根据规划方案和相关物联设备，结合要实现的功能，绘制智能鱼缸草图。 4 . 设计鱼缸改造实施方案 根据功能需求和控制过程，填写鱼缸改造方案书，用于指导后续项目的实施。 鱼缸改造方案书 项目名称活动目标 参加人员及分工姓名分工组长成员 1成员2成员3 鱼缸改造项目实施时间安排（ 1 ）规划与设计阶段（ 月 日—— 月 日） （2）搭建与组装阶段（ 月 日—— 月 日） （3）功能实现阶段 （ 月 日—— 月 日） （4）改进与完善阶段（ 月 日—— 月 日）
引导学生选择合适的传感器等物联设备，实现所需功能，加深对物联网技术的理解和应用。 学生绘制智能鱼缸草图，将规划具象化，为智能鱼缸系统的搭建做准备。 小组合作撰写设计方案，培养学生的团队合作精神，人员分工明确，让每一位学生都积极参与到设计方案的撰写中。
学习环节 学习内容和活动 设计意图
项目评价汇报展示 （ l ）小组汇报员展示并简述方案（师评）。 （2）组内讨论，从创新性、实用性、语言表达三个角度考虑，把票投给你最认可的两个小组（互评）。 通过展示并简述方案，培养学生的表达能力和自信心。 通过组内讨论并投票，培养学生的批判性思维和评价能力。 完成项目自评表，对学生的学习情况和项目完成情况进行综合评价，促进自我反思和提升。
(
Q1 .
从创新性
、实用性
、语言表达三个角度考虑
,
把票投给你最认可的两个小组
(
请公平公正
,
可投自 己组
)
(
多选
,
2个选项
)
第一组
第二组
第三组
第四组
)
（3）各小组对本节课的学习情况与项目完成情况进行综合评价，完成项目自评表（自评）。 评价标准得分 学习过程善于思考，积极回答教师提出的问题。☆☆☆☆☆活动过程中分工明确，能完成各自负责的任务。☆☆☆☆☆积极参与小组讨论，表达自己的观点和想法。☆☆☆☆☆善于倾听小组其他成员的想法。☆☆☆☆☆
学习环节 学习内容和活动 设计意图
项目评价汇报展示 评价标准得分 学习内容知道什么是物联网简易系统。☆☆☆☆☆知道如何根据功能需求，设计物联网简易系统。☆☆☆☆☆知道设计物联网简易系统的一般步骤。☆☆☆☆☆
（4）各小组完善设计方案。 完善设计方案，根据评价反馈进行改进，培养学生的持续改进和创新意识。
项目拓展总结提升 本节课我们通过学习物联网技术，对传统鱼缸进行了智能化改造的规划与设计。 （ 1 ）概念回顾：物联网简易系统，数据的采集、处理、反馈控制等关键概念。 （2）步骤梳理：设计物联网简易系统的一般步骤（需求分析、功能设定、设备选择、方案设计、实施与测试等）。 （3）思维导图：引导学生绘制鱼缸改造项目的思维导图，包括功能需求、所选物联设备、设计方案等关键节点。 学生分组选取以下拓展实验进行分析与方案设计。 （ 1 ）在鱼缸改造设计中增加一个语音提示功能，用于提醒用户进行鱼缸维护。 （2）尝试设计一款能够根据光照强度自动调节鱼缸照明系统的物联网简易系统。 帮助学生巩固所学知识，培养他们的创新思维、技术应用能力和团队合作精神。 通过拓展实践，帮助学生深入了解物联网简易系统的应用场景，培养学生的知识迁移能力及实践应用能力。
九、学习反思
通过本节课的学习，能够帮助学生认识物联网简易系统，并培养其设计具有数据采集、处理和反馈控制功能的物联网简易系统的能力。对家庭传统鱼缸进行智能化改造的项目活动，学生不仅积极参与，而且展现出了良好的创新思维和技术应用能力。
在教学过程中，学生通过小组合作，共同设计并展示了鱼缸改造方案，这一过程有效地提升了他们的团队合作精神和表达能力。然而，也有部分学生在方案设计的初期阶段对物联网技术的实际应用理解不够深入，需要在后续教学中进一步强化这部分内容。

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