资源简介

(共24张PPT)
（信息科技）八年级全一册
第五单元 第23课
医疗设施新功能
1
学习目标
2
情境导入
3
物联医疗
4
功能需求
5
系统组成
6
数据采集
7
反馈算法
8
实践互动
9
总结拓展
1
教学目标
本课学习目标
1
认识应用
举例说明物联床垫、药柜、手术室等设施的新功能。
2
设计系统
从输液监测需求出发，列出采集、传输、处理、反馈四环节。
3
解释预警
根据光敏读数差值判断异常，讲清MQTT消息如何到达护士端。
2
新知导入
输液大厅里的提醒难题
护士需要巡视多个座位，无法一直盯住每位病人的输液袋。
情境示意图（非真实医院现场）
1号座位的输液即将结束，护士正在照看别的患者……
能让护士自动收到提醒吗？
3
议一议
两位同学的想法
“输液还有多少毫升，必须测得很准吗？”
“先判断管里有没有液体，也能实现提醒。”
4
学一学
一、物联网怎样改变医疗设施？
物联设备采集或识别信息，通过网络把数据提供给需要它的人或系统。
实时监测
关注患者生命体征
精准管理
核对药品与器械信息
器械追踪
识别、定位、清点
联网提醒
把异常及时报告医护
采集什么数据 → 传给谁 → 帮助解决什么问题。
4
学一学
物联床垫：辅助监测患者状态
物联床垫应用场景示意
主要监测内容
心率、呼吸频率等生命体征
睡眠与体动等变化
数据发送给医护人员查看
用途：及时了解患者情况。
4
学一学
物联药柜：药品信息可查可管
智能药柜形态示意
识别与管理哪些信息？
批次
区分同种药品的批号
有效期
及时发现临期或过期
数量
帮助库存盘点与发放
4
学一学
医疗设施中的器械管理
物联手术室
对手术器械、医用气体等信息进行联网管理；医护人员可以及时了解器械与物资的使用情况。
RFID物联纱布
使用电子标签识别纱布，辅助数量核对和使用追踪，减少遗漏与管理差错。
共同点：让重要的设备与物资信息能够被识别、查询和核对。
5
学一学
二、输液监测系统的功能需求
从“发现管内无液体 → 提醒护士”这个目标出发，拆分系统要完成的工作。
采集数据
用光敏传感器实时读取光照强度
传输与存储
主控板通过网络把数据送到服务平台
分析处理
比较有液体基准与当前读数的差值
反馈与控制
差值异常时鸣响蜂鸣器并发送设备编号
5
学一学
三、LED灯与光敏传感器怎样检测？
设备外观概念示意：实际接线须以实物套件为准
LED灯
发光
输液管
光经过
光敏传感器
读取光照
管内有液体、无液体时，光的传播情况可能不同，光敏读数随之变化。
5
学一学
四、硬件搭建与安装
教学概念装置示意（不代表标准医疗器械）
01
安装LED灯和光敏传感器，分别位于输液管两侧。
02
选择主控板，设置无线网络及物联网平台。
03
固定位置，避免外界光线和安装变化干扰。
5
学一学
任务二：记录两种输液管状态的数据
对照教材表23.3，固定LED灯亮度，分别采集并记录光照强度。
LED灯状态
输液管状态
光敏读数（教学仿真）
亮
有液体
420
亮
无液体
735
差值 = |735 420| = 315；不同器材应以现场实测读数为准。
5
学一学
五、光照变化可用图表比较
管内有液体
420
管内无液体
735
有液体与无液体对应的读数相差315，大于教材示例阈值200。
5
学一学
六、通过MQTT传输与存储数据
传感器
采集光照数值
主控板
连接网络并发送
MQTT平台
接收与存储
护士端
接收异常设备号
发布示例：mqttclient.publish(topic="主题ID", content="ID1")
5
学一学
七、预警算法的判断流程
获取读数
光敏传感器
计算差值
|当前值 基准值|
比较阈值
差值＞200？
是 → 提醒
蜂鸣并发布ID1
否 → 继续
下一次采样
阈值必须依据设备读数标定；200只是教材示例。
5
学一学
八、数据异常后，护士端怎样收到提醒？
护士端接收告警的情境示意
检测到：差值315 ＞ 200
发送主题ID下的消息：ID1
接收端显示设备编号，蜂鸣器发出提醒；医护人员再到现场核实。
6
实践活动
活动：输液监测·预警任务
用离线网页把检测装置、采集数据和预警判断连起来。
① 搭建设备
按光路放置LED、输液管和光敏传感器
② 采集标定
读取有液体420、无液体735
③ 测试预警
计算差值，判断何时发送ID1
点击进入HTML互动 · 教学仿真
7
练一练
课堂练习：判断哪次需要预警
初始读数420，阈值200。依次检测到：418、425、432、735。
请算出每次与初始值的差，并判断是否提醒。
参考：差值2、5、12、315；仅735超阈值。
8
拓展延伸
为病患输液监测系统增加一个功能
方案A：输液计时提醒
采集开始时间与持续时间；到达预设时刻时，向护士端发出检查提醒。
方案B：流速异常提示
结合质量传感器，分析单位时间内的质量变化，估算流速并判断异常。
讨论：新功能需要采集什么数据？怎样判断？提醒谁？
9
课堂总结
本课回顾：从医疗需求到物联预警
提出需求
护士不能时刻盯着输液
检测状态
LED灯 + 光敏传感器
传输数据
MQTT主题上传
分析判断
计算差值并比较阈值
反馈提醒
蜂鸣器 + 设备ID
9
作业布置
课后任务：画出一个改进方案
选做一：拓展输液提醒
设计一项新功能，写出要采集的数据、判断条件、提醒方式，并画出简易流程图。
选做二：观察医疗物联应用
观察医疗机构公开信息，选择一种物联设施，提出1条具体改进建议，并注意患者隐私。
交付形式：一张“需求—数据—处理—提醒”方案图。第23课 医疗设施新功能（教学设计）
授课信息
单元 第五单元 物联网应用探索 课题 医疗设施新功能 课时 1课时
学段/课型 八年级/新授课 授课时间 授课教师
教学分析
一、学情分析 学生已经学习传感器采集、MQTT传输、数据处理与反馈控制，知道物联系统通常要经过“采集—传输—处理—反馈”几个环节。但将这些知识用于真实医疗情境时，常把“测什么数据”“如何判断异常”“谁收到提醒”混在一起。本课从输液大厅护士难以及时照看多位患者的情境出发，借助教材中的LED灯、光敏传感器和阈值判定，帮助学生把生活需求转化为可实现的功能和算法。无实验套件时可用离线HTML教学仿真完成数据观察和预警验证。
二、教材分析 本课是第五单元《物联网应用探索》第23课“医疗设施新功能”，教材第116—121页。23.1介绍物联床垫、物联药柜、物联手术室和RFID物联纱布，突出实时监测、精准管理与器械追踪；23.2以病患输液监测系统为项目，依次完成核心问题探究、四环节需求分析、功能实现、算法设计、硬件搭建、数据采集、MQTT上传、阈值判断和蜂鸣器反馈。与第22课健康生活设备实践相衔接，为后续农业物联网案例迁移做准备。
三、基于学科核心素养的教学目标 信息意识 能举例说明医疗设施利用物联网实现实时监测、精准管理和器械追踪，关注技术改善医护工作的具体方式。
计算思维 能根据“输液将尽需提醒”的需求，识别输入数据、判断条件和输出动作，画出“采集—比较—提醒”流程。
数字化学习与创新 能依据LED灯与光敏传感器的教学仿真读数完成标定、数据比较和预警测试，并解释MQTT消息的用途。
信息社会责任 理解输液监测系统只能辅助提醒，不可替代医护人员；重视患者隐私、设备可靠性和规范使用。
四、教学重点 1. 医疗物联设施的典型应用及数据流动过程。 2. 输液监测系统的功能需求、光敏检测、阈值分析和反馈提醒。
四、教学难点 1. 用传感器不同状态下的读数差异确定判断依据。 2. 理清“采集数据—上传平台—分析判断—发出提醒”的关系。
五、教学方法 情境分析、实物图示观察、教师示范、小组讨论、离线仿真实验与结果交流。
六、教学过程 教学内容 设计意图
新课导入 【教师活动】创设真实情境：医院输液大厅有许多输液架。护士一人需照看多个座位；当1号座位的输液袋逐渐见底，护士正在另一边巡视。教师出示输液袋和输液管照片，问：“在不让护士一直盯着输液袋的情况下，能否提前得到提醒？” 追问：“如果想让设备自动判断，至少需要知道什么？”引导学生答出“输液袋是否还有液体”，暂不要求测出准确剩余体积。指出本课用的是教学用输液管模拟模型，不接触真实病患。 【学生活动】观察情境，提出“用传感器检测有液体还是空管”“异常后把消息发给护士”等想法；联系前课的传感器和反馈控制。 【设计意图】把“护士难以实时照看每袋液体”的具体问题转化为“检测状态—报告异常”的可探究任务。 从真实的巡视困难引出功能需求；关注学生是否能说出必须采集的“状态数据”，而不是笼统回答“用物联网”。
新课讲授 一、23.1 探索物联网在医疗设施中的应用 【教师活动】展示四种医疗物联设施，按“设备采集或识别什么—数据给谁用—解决什么问题”讲解。 （1）物联床垫：监测心率、呼吸频率、睡眠等变化，把记录传给医护人员查看；用于辅助了解患者状态。 （2）物联药柜：识别药品批次、有效期、数量等信息，帮助药品存储、发放和盘点，降低漏查和错发的风险。 （3）物联手术室：对手术器械、医用气体等进行联网管理；（4）RFID物联纱布：通过电子标签识别并核对纱布数量，便于术中追踪与清点。 【学生活动】在四种设施中各选一种，说出“收集/识别的数据”和“医护工作中的用途”。教师强调：物联网辅助医疗管理，不能因为有预警就省去人员检查。 二、23.2 病患输液监测系统实践——学习活动1：探究核心功能 【教师活动】回到导入情境：“本课先实现输液管中有液体、无液体两种状态的判断，能否不测精确剩余量？”说明教材方案：LED灯与光敏传感器分别装在透明输液管两侧，尽量让LED灯的光经管路到达传感器。管内有无液体时，光传播情况不同，读数可能变化；不同实验装置数值与变化方向可能不同，必须先测量后确定判定规则。 【学生活动】用“LED灯—输液管—光敏传感器”组成检测示意图，解释为何传感器不直接量“袋子里还剩多少毫升”。 三、学习活动2：需求分析与功能实现 【教师活动】带学生填写教材表23.1/23.2：①采集数据：实时读取光照强度；②传输与存储：主控板通过网络/MQTT将数据发送给物联网服务平台；③分析处理：比较有液体、无液体两种读数及与基准值的差；④反馈与控制：读数变化超出设定阈值时蜂鸣器响、显示设备编号，并发布告警消息。绘制结构：LED/输液管/光敏传感器→主控板→网络及MQTT主题→护士端；主控板连接蜂鸣器。 【教师活动】展示教材图23.2—23.3，将流程整理为“设置网络及平台→获取输液管光照数据→上传→判断是否为空→空则提醒，否则继续监测”。告知‘空管’是用光照变化推断的教学模型，并非临床级判断。 【学生活动】小组补全四环节表和流程图，在箭头上标注“光照读数”“设备ID”“报警消息”，说出哪一步是传感器工作、哪一步是算法判断。 四、学习活动3：模拟实现系统——任务1、2（硬件与数据采集） 【教师活动】回顾选择主控板、光敏传感器、LED灯、蜂鸣器、显示屏和网络平台；说明实际连接要按套件说明及学校安全规程进行。组织离线HTML《输液监测·预警任务》中的“搭建与标定”：先把LED灯、输液管、光敏传感器放到正确位置，再分别观察有液体和无液体状态下的光照读数。 【教师活动】教材表23.3需记录LED灯状态、输液袋状态和光照强度；仿真示例：LED亮时，有液体读数420，无液体读数735，差值315。数据仅用于教学说明，不能当作所有设备的固定值。 【学生活动】完成设备匹配，切换两种状态并记录读数；回答：“为什么不先随意设定200这个数字？”参考：应先比较两种状态的多组读数，再确定能区分的阈值。 五、学习活动3——任务3、4（传输存储与比较判断） 【教师活动】讲解MQTT发布消息的含义：主控板发布到预设主题，护士端订阅该主题后能收到告警设备编号。教材示例的主题、设备ID为占位值，真实操作须换成本平台配置。教材主要语句示例：mqttclient.publish(topic="主题ID",content="ID1")，它只负责发布告警，不是完整独立运行程序。 【教师活动】比较两种状态的光敏读数，用“当前值与有液体基准值的差的绝对值”作为判断量。教材程序采用差值大于200作为一个示例；实际应以本装置采集的数据为准，调整并验证阈值。示范：基准420，当前432，差12，不提醒；当前735，差315，大于200，触发提醒。 【学生活动】在互动中观察‘基准—当前值—差值—阈值’的变化，解释为什么“数值升高”不能作为所有装置的唯一判定标准。 六、学习活动3——任务5（实现反馈与控制） 【教师活动】结合教材图23.4和23.5说明：发送端持续读取光敏传感器，当差值超过阈值时蜂鸣器发声，向MQTT主题发送ID1；接收端订阅该主题，收到消息后显示设备编号并响铃。提醒学生：蜂鸣器、显示屏只负责提示，医护人员还须核验实际输液状态。 【学生活动】在互动最后一关逐次模拟4次读取：418、425、432、735，正确判断前三次正常、最后一次预警；观察“告警消息ID1→护士端显示”的变化。随后讨论误报可能来自LED位置偏移、环境光变化、传感器松动等，应通过稳固安装、重复采样与实测标定改进。 让学生先明白医疗设施“采什么、用来做什么”，再把输液任务拆成检测、传输、判断、提醒四环节。检查补全的流程是否包含判断分支；仿真过程中提醒“数值为教学示例”。
巩固提升 【教师活动】组织“输液监测·预警任务”闯关复盘（若学生未进入互动，教师投屏操作）： 1. 排设备：LED与光敏传感器应放输液管两侧，光敏传感器负责读取光照； 2. 判数据：基准420，当前425，差值5；当前735，差值315。阈值200时，哪一次应报警？ 3. 排流程：传感器读数→主控板计算差值→判断是否超过阈值→触发蜂鸣器并发布ID1→护士端收到提醒。 4. 找错误：“只要读数大于200就报警”对不对？参考：不对，应按事先标定的有液体基准比较差值；200是本教材实例的差值阈值，而不是对所有传感器读数直接比较。 【学生活动】用课堂记录核对答案，向同伴说明判断理由；完成HTML三关后查看错因反馈，错误项可重试。 【设计意图】检查学生能否从观察数据进入条件判断，再把判断结果对应到控制与消息发布。 判断依据为“差值＞阈值”，不是只背设备名称；要求能解释1个不报警和1个报警的具体数据。
新课总结 【教师活动】请学生回到导入情境，口头复述：“护士为什么能收到1号输液座位的提醒？”参考：两侧的LED灯和光敏传感器检测管内状态，主控板比较光照读数与基准的差异，超阈值后现场提示并通过MQTT发送设备ID，护士端收到消息再核实处理。 板书归纳：医疗物联应用——实时监测、精准管理、器械追踪；项目方法——明确需求→采集→传输→分析→反馈→实测改进。强调教学仿真不是临床医疗设备。 让学生用完整的“数据从哪里来，到哪里去”描述链条，回扣导入问题。
作业布置 【教师活动】布置二选一拓展任务：①为输液监测系统增加一项功能，如加入流速变化提示、设备离线提醒；说明要新增什么传感器/数据、判断条件和提醒方式，并画4步流程图。②观察医院、卫生服务站等实际场景或查阅公开资料，提出一项物联网设备改进建议，注明保护患者隐私与人工复核的要求。 【学生活动】完成一张“需求—数据—处理—提醒”方案图。 迁移教材拓展与提升的两项任务，重思路而不强制搭建真实医疗装置。
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