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

教学设计 课程基本信息 学科 信息科技 年级 七年级 学期 春季 课题 物联系统原型的运行与调试 教学内容与学习对象分析 本课是第三单元第15课，也是单元的最后一课。本单元前三课实现了物联网中数据采集、处理、反馈控制的基本功能，为本课的学习打下基础。第14课《物联系统原型的程序编写》开展综合运用进行物联系统原型的程序编写，本课在完成校园农场物联系统原型的硬件搭建和完成相关子系统原型的程序编写的基础上，进行物联系统原型的运行调试和联调。同时，为八下第三单元“智能物联系统实践”的设计提供理论和实践支撑。 本课遵循“网络”这一逻辑主线，响应新课标中“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”的内容要求。本课的第一部分“物联系统原型的硬件调试”和第二部分“物联系统原型的软件调试”，以单个子系统原型入手，分别从硬件和软件两方面介绍调试的一般方法。第三部分“物联系统原型的联调”是针对整个“校园农场”物联系统原型进行更复杂、更综合的软硬件联调，经历对原型不断优化迭代的过程，更关注子系统之间的联动、运行过程中系统的稳定性。 本课学习对象是七年级学生，他们勇于表达自己的想法，具有一定的探索精神，善于合作学习。在第10课学生已经搭建好“校园农场”物联系统原型的基础框架，本单元前三课经历了校园农场“自动通风”子系统数据的采集、传输、控制、反馈及代码实现，上一课进行了校园农场“智能光照”子系统的程序编写。在课堂中，虽然他们已经有了简单子系统调试运行基础，但他们还没有经历过完整物联系统原型调试的过程，对于子系统联调和完整的系统调试比较陌生，对于调试中出现的新问题存在畏难心理，需要通过同伴合作、展示和教师指导尝试突破。 教学目标分析（含核心素养导向） 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和意义。 2.通过物联系统原型运行后的联调过程，体会物联系统正确性和稳定性的重要意义。 教学重点：系统原型的软硬件调试和联调。 教学难点：找到问题，归纳方法，更新迭代物联系统原型。 教学过程 （一）感知 【活动描述】 回顾“智能光照”子系统，思考数据中台上没有数据更新的原因。 【学生活动】 1.观看“智能光照”子系统视频，思考：数据中台没有数据更新的原因可能是什么？如何排查故障？ 【教师活动】 1.在学生观看视频和图片时，引导学生根据已有经验猜测数据中台没有数据更新的原因。 2.选择3名学生代表汇报造成这一现象可能存在的原因和排查故障的方法。 （二）建构 活动1：“自动通风”和“智能光照”子系统的软硬件调试 【活动描述】 搭建并运行各自小组的校园农场子系统。 【学生活动】 1. 小组成员分工完成“智能光照”子系统和“自动通风”子系统的调试工作，填写表1。 （1）子系统搭建。具体搭建步骤： ①硬件搭建：利用实验资源包搭建“自动通风”和“智能光照”两个子系统。 ②软件调试：利用信息科技实验板编程工具将前两节课完成的代码烧录到实验板中。 ③物联平台设置：登录物联数据中控平台，运行项目。 （2） 运行调试。观察项目运行情况，分别从硬件和软件两方面对子系统进行调试，确保运行的正确性和稳定性，将调试过程和结果记录在表1（步骤根据实际填写，不需要全部填完） 表1 子系统调试记录单 ( ) 子系统调试记录单 步骤 调试运行所遇到的问题 选择的解决方法 运行是否成功 是 否 是 否 是 否 是 否 阈值设定为： 采集频率设定为： 思考：你遇到的问题属于软件问题还是硬件问题？针对这类问题，你觉得可以从哪些方面入手？ 【教师活动】 1. 选择3组不同发现的同学分享他们调试中遇到的问题和解决的方法。 2. 带领学生一起回顾小结物联系统原型调试的一般方法与策略。 （三）应用 活动2：“校园农场”物联系统原型的联调 【活动描述】 在子系统正常运行的基础上，小组合作开展多个子系统之间的联调，实现完整的“校园农场”物联系统原型。 【学生活动】 1. 思考：你们想实现怎么样的校园农场？ 2. 小组内部根据联调方案展开讨论，完成表2。 表2 联调方案设计（在后续的调试中可继续对方案进行修改优化） 项目名称： 涉及到的子系统： 具体实现的功能： 用到的实验板数量： 用到的传感器： 数据中台项目主题有： 3.针对多个子系统程序进行联调，运行程序监测系统的正确性和稳定性并完成表3。 具体步骤如下： ①硬件搭建：根据实际功能的需求，适当调整实验板和传感设备。 ②软件编写：在“自动通风”子系统代码的基础上，添加其它子系统代码，形成完整的“校园农场”系统原型代码。 ③物联平台设置：通过数据中控平台进入本组项目管理，根据功能需求在“智能物联”中进行控制与反馈的设置。 ④调试并运行：运行实验板上的程序并点击物联平台上的“运行项目”按钮，观察系统是否能正常运行，是否能符合功能需求。 第（ ）次运行 运行时长 运行是否成功 运行中所遇到的问题 解决的方法 是 否 是 否 是 否 是 否 表3 联调结果记录 思考：（1）教室内温度变化不大，如何测试温度太高或者温度太低两种情况？ （2）刚刚两组同学的“校园农场”，实现了大棚内温度太高开启风扇降温的功能，如果大棚内温度太低怎么办？补光灯是否能起到什么帮助呢? 【教师活动】 1.分享不同小组同学之间的创意，为同学们提供设计思路。 2.在学生讨论过程中，引发学生形成联调思路。同时鼓励完成快的小组尝试其它子系统的添加。 （四）梳理 【活动描述】 观看生活中智慧农场应用的视频，进一步畅想“校园农场”接下来的优化方向；回顾本课内容，总结物联系统原型调试和运行的一般方法和策略。 【学生活动】 1.观看“生活中智慧农场”系统应用的视频，对比分析“校园农场”物联系统原型和生活中“智慧农场”系统有哪些异同？畅想我们的“校园农场”接下来的优化方向。 2.回顾本课内容，总结物联系统原型调试和运行的一般方法和策略。 【教师活动】 1.播放“生活中智慧农场”视频，请2位学生代表回答。 2.带领学生一起回顾本课内容，出示课件。 学科网（北京）股份有限公司 $$