第15课 物联系统原型的运行与调试 教学设计 2023—2024学年浙教版（2023）初中信息技术七年级下册

第15课 《物联系统原型的运行与调试》教学设计 【课标内容要求】 体验物联系统数据处理和应用的方法与过程，通过物联系统中软件与硬件相结合采集、分析和呈现数据。 【教学内容分析】 本课选自浙江教育出版社初中信息科技七年级下第三单元第15课。本课的主要内容是四部分：（1）将校园农场子系统的数据上传到网络，理解MQTT协议（2）物联系统原型的硬件调试；（3）物联系统的软件调试（4）物联系统原型的联调。第一部分的内容是14课的内容，由于是本课的预备，所以放到本课，第二、三、四部分内容并没有先后关系，而是在调试过过程发现哪方面的问题，解决哪方面的问题。 【教学目标】 1.通过物联系统原型的硬件与软件的调试，体会调试和运行在完善物联系统原型中的作用与意义。 2.通过物联系统原型运行后的联调过程，初步体会物联系统正确性和稳定性的重要意义。 重点：硬件与软件的调试。 难点：硬件与软件的调试。 在硬件与软件的调试过程中，会出现各种各样匪夷所思的问题，学生要通过各种排查才能找到问题，这对学生的要求很高，学生不仅要对之前所学知识掌握，而且还要熟练，否则就会手忙脚乱。 【核心素养指向】 计算思维：通过对校园物联系统的调试，能够尝试模拟、仿真、验证问题的过程，反思优化解决问题的方案，并能够迁移到解决到其他问题。 【学情分析】 上一节课我们已经把校园农场物联系统原型已经搭建，并且软件已编写好了，这节课是上一节课的延续。这节课要求学生纠错，这就好比学生做错了一道数学题，要学生找出哪步出错，其实很多学生都很难找到到错误所在，因为学生对所学知识没有那么熟练。 【设计构想】 1． 整体设想 要想学生找出校园农场物联系统的错误，打破原有的定向思维，教师不仅要教给学生方法，还要让学生有续思考，这才能找出各种细节问题，本课打算按照以下流程进行：将数据上传到互联网——观察数据——找出错子系统——硬件线路排查——硬件器件排查——软件语法问题排查——软件逻辑问题排查——适当改变环境或阀值——观察数据——按顺序排查。 2.教法学法 任务驱动法，实验探究法。 3．情境与任务 情境：真实情境，准备一个微型小农场，有各种湿度、水位等不同的植物。 任务一：将系统数据数据上传，并记录与观察数据，找出问题所在。 任务二：各子系统硬件与软件的排查。 任务三：物联系统原型的联调。 4．学生活动 活动一：将系统数据数据上传，并记录与观察数据，找出问题所在；活动二：硬件与软件的排查，改变植物的环境或阈值，观察各器件的运行情况和数据，继续排查。活动三：物联系统原型的联调。 5．核心素养的落实 通过对数据的观察，能分析出数据的错误，并能够找出对应子系统的错误。通过对产生错误的有序排查，找出软硬件的错误，并改正错误。这种分析问题，验证问题的过程培养了学生的计算思维。 6.评价设计 过程性评价：过程性评价主要是评价出学生思考问题的过程，同样是实验没有成功，但他们思考问题的过程不一样，本课通过各种表格的填写来监测学生思考问题的过程。 （1）校园农场系统数据分析表，通过学生填写的数据，可以看出学生是否有分析数据的能力 校园农场系统数据分析表 子系统名称 监测物理量 数据 是否有问题 自动浇灌 智能光照 自动通风 智能水位控制 （2） 通过实验调试排查手册，即可以引导学生有序排查，还能够监测到学生排查故障的过程。 （3）系统联调时，关注整个物联系统的每个时段数据 校园农场系统数据监测表 子系统名称 监测物理量 5分钟数据 8分钟数据 10分钟数据 自动浇灌 智能光照 自动通风 智能水位控制 终结性评价：最终成品能出来的，肯定已经完全掌握，但针对没有出成品的同学，不同的学生掌握程度都不一样，这时，需要通过课堂过程性评价中学生填写的表格来反应，教师通过这些表格也能精准地知道学生的错误所在。 【教学环境及资源准备】 网络教室、各种系统配件、若干实验手册。 【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 活动一：烧录程序，采集并呈现数据 布置活动一：布置任务。 组织学生分享各组数据，并分析结果。 四人小组为单位，根据采集的数据，分析是否正常，并记录在实验表格，实验结束后，汇报组内实验结果。 通过该活动巩固复习如何烧录程序与采集数据，并培养学生对于实验数据的评估能力。 8 活动二：各子系统硬件与软件的排查 布置活动二： 以小组为单 位，合作探究完成校园农场系统的硬件与软件排醒，并完成实验调试排查手册。 查看实验情况，并给予相应的指导，让学生有序地完成实验。 小组