第13课 物联网控制与反馈 教学设计 2023—2024学年浙教版（2023）初中信息技术七年级下册

第13课《物联网控制与反馈》教学设计 【课标内容要求】 通过简易物联系统的设计与搭建，探索物联网中数据采集、处理、反馈控制等基本功能，体验物联网、大数据及人工智能的关系。 【教学内容分析】 本课是2023年浙江教育出版社出版的七年级下册第三单元第13课，本单元主要介绍了物联网数据的获取、汇总和使用方法。本节课，通过物联系统原型功能实现的实践与体验，了解物联网中控制与反馈的实现过程。 本课包含三部分内容，“控制与反馈”、“控制的形式”和“智能水位控制子系统原型中的水位控制”，对后面物联系统原型的学习，起到了承上启下的作用。 【教学目标】 1、 通过对控制方式的认识与学习，了解物联网设备的一般控制形式。 2、 通过物联系统原型功能实现的实践与体验，了解物联网中控制与反馈的实现过程。 3、 重点：物联系统原型中，控制与反馈的实践与体验。 难点：物联系统原型中，控制与反馈的实现过程。 【核心素养指向】 信息意识：理解“智能水位控制”子系统原型中，传感器对外界获取大量数据后，需要对数据进行分析、处理，得到有效信息，然后由控制器将获取的信息传递给执行器，在通过执行器作用于受控对象，帮助学生树立正确的信息价值观。 计算思维：在“智能水位控制”子系统原型中，理解传感器、控制器、执行器、受控对象之间的信息传递、控制、反馈，实现原型中的水位控制，培养学生分析问题、建立模型、解决问题的能力。 数字化学习与创新：探索，将超声波传感器与开源硬件相连接，制作水培植物的水位控制装置，培养学生在数字化环境中，开展自主学习和探究的能力。 信息社会责任：增强数据安全的意识，了解自主可控技术对国家安全的重要性。 【学情分析】 本节课的教学对象是七年级学生。七年级学生思维活跃，想象力丰富，好奇心强，同时又有了一定的自学能力和动手能力，但多数情况下还比较肤浅和不够成熟。 通过前面两个单元的学习，学生已经对物联网已经有了一定的了解，包括物联网的概念、传感器、MQTT协议和物联系统原型等。 通过本单元前面两课的学习，学生基本掌握了物联网数据的获取、汇集与使用，学生对本节课的教学充满了兴趣和期待。 【设计构想】 1.整体设想 本节课，通过教师引导学生制作一个水培植物的水位控制装置作为主线任务，把整节课分为三个环节，分别是情景创设、新课讲授和总结巩固。 首先是通过播放 “智能水位控制”子系统原型中，水培植物自动水位控制的视频，引导学生一边观看视频，一边思考问题：水位控制是怎么实现的？ 然后，通过课本阅读，流程图绘制，教师讲解演示，小组合作，探究尝试等方式，制作一个水培植物的自动水位控制装置。 最后，通过学生回答，总结巩固本节课的教学内容。 这样，层层深入，逐层递进，突破教学重难点，完成教学目标，提高学生的计算思维等核心素养。 2.教法学法 演示法，讲授法，任务驱动法，小组合作，尝试探究。 3.情境与任务 以“智能水位控制”子系统原型中，水培植物自动水位控制装置制作展开，设想水位自动控制实现的方式，画出相应的流程图，区分自动控制与手动控制的区别，小组合作，尝试制作水培植物自动水位控制装置。 4.学生活动 观看视频，自主学习，实践操作，小组合作，尝试探究。 5.核心素养的落实 在“智能水位控制”子系统原型中，由控制器将获取的信息传递给执行器，在通过执行器作用于受控对象，使学生认识到信息的价值。 设想水培植物的自动水位控制实现方式，绘制流程图，培养学生的计算思维。 小组合作，尝试探究，制作水培植物的自动水位控制装置，培养学生数字化学习与创新能力。 6.评价设计 过程性评价，通过学生们在课堂上的回答问题、互动讨论，评估学生对物联网中控制和反馈的掌握程度； 终结性评价，在作品总结展示环节，通过学生作品的完成度，学生自我的评价，学生之间相互评价，评估学生对本节课的学习情况。 【教学环境及资源准备】 机房、PPT、控制板、扩展板、超声波传感器、继电器模块、直流抽水泵、PYthpn编程环境。 【教学活动设计】 学习任务 学习过程 设计意图 用时（单位：分钟） 教师活动 学生活动 一、情景创设 播放视频， “智能水位控制”子系统原型中，水培植物的自动水位控制。 提出问题：自动水位控制如何实现？ 带着问题看视频。 根据所学知识，思考： 水位控制是怎么实现的，设想解决的办法。 利用视频等多媒体，吸引学生的注意力，培养学生获取信息的能力。 带着问题，去学习，激发学习动机提高学习效率。 用生活实例，搭设真实学习环境，有助于学生积极思考。 4 二、新授 环节一： 控制与反馈 提出问题：水培植物的自动水位控制过程是怎么样的？ 控制和反馈是如何实现的？ 引导学生画出流程图。 阅读课本内容“知识链接”，结合所学知识，理解控制器、执行