第15课 智能物联系统的调试与完善- 教学设计- 2023—2024学年浙教版（2023）初中信息技术八年级下册

教学设计 课程基本信息 学科 初中信息科技 年级 八年级 学期 春季 课题 第15课 智能物联系统的调试与完善 教学内容与学习对象分析 教学内容： 本课是八年级下册第三单元第5课，也是智能物联系统“智能校园数字气象站”项目的收官之课，旨在对物联系统进行全面的测试，不断完善，为系统正式运行做好准备。本课与第8课《人工智能中的算法》、第12课《智能物联系统的设计》、第13课《智能物联系统的硬件搭建》、第14课《智能物联系统的软件设计》紧密关联，本课内容中的“系统调试”和“系统完善”，是在物联系统原型的硬件搭建和软件设计完成的基础上进行的，通过调试与完善，确保系统能够按照预期运行并满足用户需求。而“人工智能应用”，是让学生了解可以利用人工智能的算法知识对数据进行分析处理，实现智能化、自动化的控制和管理，达到一定的预测效果，也为系统的二次开发提供了思路。 学习对象： 本课的学习对象是八年级学生，他们对身边的信息有较高的敏感度，具备一定的创新意识，有较强的动手能力，同时具备与他人合作学习的能力。学生已经对物联系统原型的硬件搭建和软件调试有一定的实践经验，初步认识到系统调试对物联系统运行的重要性，知道人工智能的预测算法可以实现气象数据的预报。然而，学生对于系统运行是否达到预定的功能、如何进行系统完善，还缺少整体性的认识与实践。因此，本课提供充足的、适宜的学习支持材料，通过教师引导，学生分组体验探究，促进了学生对系统运行时存在问题的发现与解决，掌握调试的方法，提升学生对系统功能优化的认知。 教学目标分析（含核心素养导向） 1.在物联系统调试过程中，归纳解决问题的途径与措施，掌握调试的方法，能改进并完善物联系统。 2.进一步感受人工智能技术给社会发展带来的影响。 教学重点：通过调试物联系统，发现问题并完善物联系统。 教学难点：完善物联系统。 教学过程 一、回顾项目，明确主题 回顾“智能校园数字气象站”物联系统原型的设计、搭建和程序编写，展示学生在设计实现过程中，记录的问题和解决方法。 当系统出现上述问题时，同学们都从硬件和软件方面进行问题的分析。其实在每一次系统运行时，都需要我们去确认硬件设备和软件环境的正常运行。 在系统正式投入使用前，为确保系统的正常运行，需要对系统进行全面调试，以确保系统达到预定的性能指标。作为智能物联系统设计的关键步骤，系统调试一般从硬件调试和软件调试两方面去实施。 二、实验活动，问题链建构体系 问题1：实验板无法获取风速传感器的数据。 问题2：温湿度传感器采集的温度数据有异常。 问题3：实验板中的温度数据正常显示，物联平台中温度数值却无法显示。 （1）以问题1为例，总结硬件调试的步骤：检查电源和电缆、确认硬件连接，调试硬件性能。 （2）以问题2为例，引导学生将传感器检测的数据与专业仪器检测的数据进行对比校准。【任务一】调试并记录“智能校园数字气象站”系统中各个气象要素的监测数据值和专用仪器检测数据值，比一比两者是否一样？如果数值不一样，请分析并给出解决方法。 从学生的系统调试记录表中，引导学生观察系统运行的表象，掌握解决问题的策略和方法。如风向偏差大，需要检查风向仪的位置摆放，注意风向传感器在安装时的朝向是必须朝正北；温度数据有明显差距，找到数据规律，在代码中修改或更换外置的温湿度传感器，减少实验板发热对数据的影响。 （3）以问题3为例，引导学生对物联系统进行软硬件联调，在排除了硬件和软件的问题，后，检查是否是网络连接到物联平台出现问题，或者物联平台配置有误，从而解决问题。 （4）总结系统调试的途径与措施。 （5）展示学生在系统全面调试运行过程中提出的改进建议，总结系统完善的四个方面：改进系统功能、优化系统性能、完善系统安全性、提升系统稳定性。 三、迭代升级，人工智能应用 从智能校园数字气象站产生的温度、湿度、风向、风速等气象数据入手，引导学生从人工智能角度思考数据的价值，对系统进行二次开发（可以实现天气预测、天气预报功能）。通过体验天气预测程序和观看人工智能气象大模型视频，引发学生思考如何利用人工智能的特点和优势对物联系统进行人工智能二次开发。 四、课堂小结，评价分享 本节课是八年级下册第三单元的收官之课，主要通过对“智能校园数字气象站”系统进行软硬件联调，了解智能物联系统调试的一般过程与方法，掌握系统完善的切入点，感受人工智能技术对物联系统的影响。 学科网（北京）股份有限公司 $$