第6章 02智能空气质量监测仪（教学设计）-初中信息技术九年级同步教学设计+视频+图片（苏科版2018）

智能空气质量监测仪 课题：智能空气质量监测仪（第4章 第3课时或第4课时） 一、学科核心素养 通过物联网的实验项目，学习物联网的相关软硬件知识，实践物联网的工作方式，提升学生的信息素养。 二、教材分析 本课为苏科版初中信息技术教材9年级第4章项目探索活动3《智能空气质量监测仪》的内容，即制作一个在线实时监测空气质量的仪器，监测空气中的温度、湿度和PM2.5空气颗粒数据。 本节课建议采取项目教学的模式，培养自主探究学习的能力，让学生自主研究空气质量监测仪需要的传感器，自主制作智能空气质量监测仪。 三、项目主题 制作带有PM2.5传感器的智能空气质量监测仪。 四、学情分析 本册教材的物联网与机器人器材都是基于开源硬件设计开发的，编程软件系统是相同，教学对象为9年级学生，学习了前三章机器人技术的内容，他们已经对器材和程序编写有一定的基础了，所以学生把之前的知识技能顺利迁移过来，就有一定的能力自主探究学习制作物联网作品了。 五、项目目标和教学要求 1. 通过图片和视频资料，了解空气污染的种类，知道空气质量监测的重要性。 2. 通过网络在线学习，了解PM2.5传感器的特性及应用。 3. 通过自主探究学习，制作智能空气质量监测仪，熟悉并掌握物联网器材的使用，锻炼学生自主学习能力。 六、教学重点与难点 １．重点 合理选择并使用传感器，用物联网器材制作空气质量监测仪，进一步掌握编程思想。 2．难点 使物联网设备正常运行，掌握物创云平台的数据分析，进而调试和完善物联网作品。 七、教学方法与手段 项目教学、探究学习。 八、课时安排 1课时。 九、项目准备 OSTD物联网实验器材、PM2.5传感器等、计算机、“xDing物联网编程软件”。 十、活动过程 （一）项目导入 播放空气污染的相关新闻，了解治理空气污染的迫切性，了解PM2.5、PM10等概念。 同学们，人类离不开空气，如何监测以及避免空气污染，已经迫在眉睫，今天就请同学们为我们学校制作一个空气质量监测仪，监测我们学校的空气质量。 （核心素养下的设计意图）信息社会责任是信息技术核心素养重要一环，以空气污染为起点，激发学生社会责任感、意识到社会经济发展带来的好处与弊端，了解信息技术在治理环境问题所能起到的作用。 （二）项目信息 1. PM2.5传感器等 首先我们需要知道智能空气质量监测仪需要哪些传感器？请同学们查看教材，或者网络学习，了解它们的特性及作用。 学生查阅相关资料：甲醛传感器、PM2.5传感器、气体传感器等等。 2. 物联网的软硬件 学习和阅读教材。硬件的主控板与机器人相似，是在Arduino基础上开发的一款专门为帮助中小学生学习的物联网教学器材。与机器人相同，“xDing”是基于Scratch2.0研发的一款“开源”编程软件，它采用了图形控件的方式编写程序，降低了学习门槛。要注意的是，物联网编程控件区与机器人控件区不一样。 学生查看主控板，并连接计算机，打开“xDing编程软件”，学习软件操作。 （核心素养下的设计意图）在基于项目学习时，通过展示一组传感器在生活中的应用实例，开拓学生眼界，做好知识储备和实验准备。 （三）项目体验：PM2.5传感器的使用 1．项目分析 结构分析：观察“空气质量监测仪”上PM2.5传感器与主控板的连接位置。 程序分析： 图１ 2．项目测试 （1）PM2.5传感器是接在主控板的橙色接口上，旁边有文字注明，并且用白色线连接。 （2）为了数据通信传输，WIFI模块和蓝牙模块务必接上。 （3）学会查看此设备在物创云平台上展示的数据。 （核心素养下的设计意图）通过使用PM2.5传感器，进一步理解物联网感知层的工作原理；通过对实验数据的分析，总结物联网架构和特性。 （四）项目实践：制作智能空气质量监测仪 1．项目分析 能够实时检测气温、湿度、PM2.5的数据，并通过物联网云平台查看并分析。找到温度、湿度传感器，并观察主控板的连接位置。 在编程软件中打开“智能空气质量监测仪程序.sb2”文件，了解分析程序算法。 2．项目调试 通过物创云平台实时监测本校空气质量数据，并且对照《环境空气质量标准》，你能得出什么结论？ 3．项目展示 各小组展示作品，每小组汇报一个自己遇到的困难并解释怎样解决的，再汇报一个作品的优点。 （核心素养下的设计意图）通过项目实践活动，培养学生计算思维，让学生实践中学习，能够采用计算机可以处理的方式界定问题，建立结构模型，合理处理和输出数据。 （五）项目创新设计：制作带定位系统的智能空气质量监测仪 教师讲解：我们先要分析要做的这个“智能空气质量监测仪”项目可以实现哪些功能？请大家根据现有的物联网实验器材，想一想我们可以设计出哪些功能？ 归纳同学们回答的，我们的信息采集、信息传输、输出控制。那它们分别都需要用到哪些实验器材呢？请大家动手，先找出对