第7章 01数字气象站（单元教学设计）（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）

数字气象站 课题：数字气象站（单元教学设计） 一、学科核心素养 1．关注物联网的应用，能敏锐地发现物联网技术是如何解决生活中问题的，培养信息意识。 2．在项目实践中理解物联网架构，能采用计算机领域的学科方法来界定问题、抽象特征、建立结构模型，并运用合理的算法形成解决问题的方案，培养计算思维能力。 3．能创新地运用物联网技术解决问题，在实践中提高数字化学习与创新能力。 4．在学习和实践中养成良好的信息意识与行为习惯，初步形成信息社会责任意识，成为数字化时代的合格小公民。 二、课程纲要要求 1．了解物联网的基本概念及其发展状况。 2．知道感知物体信息的常见技术。 3．了解常见的传感器，并能与其模拟的人类功能相比较。 4．知道感知的信息类型（如红外、声音、温度、光等）。 5．了解物联网从信息感知到信息传输的过程。 6．知道物联网中的无线传输技术。 7．知道信息传输过程中常见的组网技术。 8．能从生活中发现物联网技术的应用。 9．能利用现有的物联网系统进行体验与实践。 10．能利用实验器材设计并制作简易的物联网系统，进行相应的探究实验。 11．能从日常生活中发现可以借助物联网技术解决的简单问题，分析任务需求，选择合适的信息感知和传输技术，设计富有创意的解决方案。 三、项目目标和教学要求 1．了解物联网的定义、特征、关键技术和架构。 2．认识传感器，了解传感器的工作原理。 3．了解物联网传感器在生产、生活中的应用。 4．学习和使用与教学配套的物联网实验器材。 5．掌握物联网编程的基本方法，体验程序调试的过程。 6．了解常见的气象数据，了解数字气象站的工作原理及其基本组成。 7．在组建数字气象站的项目学习中，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。 8．在项目学习中主动探究、相互合作；掌握多种学习方法，并不断完善、延伸项目。 四、课时安排 本项目建议使用5课时，其中项目概述0.5课时，项目探索中的活动1、活动2、活动3各1课时，项目实施1课时，评价与拓展0.5课时。在项目研究中应配合必要的课外活动时间，让学生去观察生活，基于真实生活中的问题来设计物联网作品。 五、项目准备 项目活动的相关背景资料及项目活动的分组器材。 六、项目过程 1．项目概述 教师介绍“数字气象站”项目，学生明确项目的目标、实施过程以及方法。在项目研究的起始阶段，教师可将同学们分成若干小组，每组3-4人，组内分工协作共同完成项目。启发学生思考气象监测的意义，研究传感器在气象监测的价值；设计调查研究，让学生观察和思考生活中的物联网感知的重要性，发现需要运用物联网技术解决的问题，培养学生身处信息社会应具备的责任意识。 2．项目探索活动1：认识物联网及其应用 此处概念较多，学习较为枯燥，可采用多种教学方法。尝试以探究问题为引领，例如：“物联网与互联网是什么关系”“物联网与机器人的区别是什么”等等，以此作为切入点，再学习物联网的四部分内容：概念、特征、关键技术、架构。尝试使用比较法教学，比较分析“计算机时代”“互联网时代”“物联网时代”的异同，从而达到较好的学习效果。在物联网应用的知识点上，多介绍生活中的物联网实例，也可以让学生举例说明。 3．项目探索活动2：认识物联网中的传感器 传感器是物联网中的感知和输入部分，是物联网的基础，传感器的技术影响着物联网的发展，也是物联网发展的核心。教学中使用类比法进行教学，人的“感官”类比物联网的“感官”；回顾学习过的机器人传感器，让学生了解物联网传感器的种类更多、使用范围更广。教师可以先给学生展示常用传感器实物，让学生对传感器有了感性认识后，指导学生从教材中了解传感器的工作原理和传感器的种类。传感器的应用是学习重点，可以通过学生自学讨论了解传感器在各行各业中的应用。此外，教师在给学生展示传感器实物的时候，根据学生的实际情况增加一些课外知识，比如传感器的特性、使用传感器的常见设备，丰富学生的知识视野，拓展实践空间。 4．项目探索活动3：智能空气质量监测仪 此活动是以实验为主，围绕智能空气质量监测仪，教学重点是器材使用和程序编写，难点是依据云平台的数据反馈进行设备的调试和优化。首先介绍本实验用到的传感器：PM2.5传感器、温度传感器、湿度传感器、Wi-Fi模块等等。其次，介绍物联网实验器材的硬件连接和软件编程，在之前机器人教学的基础上延续基于Scratch的编程学习，进行传感器的程序分析和测试。最后，连接所用到的传感器，编写并运行完整的实验程序，根据物联创新平台的数据反馈，测试运行、优化结构。让学生通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的算法形成解决问题的方案。 5．项目实施 “组建小型数字气象站”是项目的核心内容，先进行项目的引导——学生讨论学习气象监测的困难和问题、教师答疑的方式进行教学，让学生了解数字气象站的气象数据采集、传输