1.5 物联网的控制 说课比赛教学设计 2024—2025学年清华大学版（2024）初中信息技术八年级上册

xxxxxxxxxx校2024～2025年第一学期 教 学 设 计 课程名称 物联网的控制 执教教师 X x x 课程学时 1~2 教学对象 八年级9-15班 教材版本 信息科技.八年级 上册（清华大学出版社） 一、教学目标 信息意识 培养学生对物联网控制技术的兴趣和敏感度，理解其在物联网系统中的重要性和应用价值。 计算思维 通过分析物联网输出模块的工作原理和控制方法，培养学生的逻辑思维和问题解决能力。 数字化学习与创新 利用开源硬件和编程工具进行输出模块的控制实验，培养学生的创新思维和数字化技能。 信息社会责任 引导学生关注物联网控制中的数据安全、隐私保护等问题，培养负责任的信息技术使用者。 二、学情分析 八年级的学生们在经历了前期一系列丰富且系统的学习之后，已经对物联网这个充满魅力与神秘色彩的领域有了一定程度的认识。他们已经初步了解了物联网的基本概念，知晓那是一个将世间万物通过网络连接起来的奇妙体系，物品之间可以相互通信、协同工作，仿佛拥有了属于它们自己的 “智慧”。 在通信技术方面，学生们也掌握了一些基础知识，明白了信息是如何在不同设备之间传输的，这种看不见摸不着却又无比重要的 “桥梁” 是如何搭建起来的。同时，对于物联网中的一些基础硬件，他们也不再陌生，那些或小巧精致、或坚实耐用的硬件设备，在他们眼中已经不再是一堆冰冷的零件，而是构成物联网神奇世界的重要 “拼图”。 然而，就目前的情况而言，对于物联网中输出模块的控制原理以及实际应用，学生们可能还存在着知识的盲区。这部分内容就像是一座尚未被攀登的高峰，在他们的学习之路上若隐若现。他们可能只是对输出模块有一个模糊的印象，对于其在整个物联网体系中是如何精准地被控制，以及在实际场景中如何发挥关键作用，还缺乏深入且全面的理解。 因此，基于这样的学情，本课精心设计了教学内容。旨在通过一系列生动有趣的实例，将抽象的知识具象化，让那些看似复杂的控制原理像故事一样展现在学生们面前。同时，丰富多样的实践活动也被融入其中，就像搭建起了一座从理论通往实践的坚固桥梁。通过这些设计，引导学生逐步掌握物联网输出模块（如能够展示各种信息的显示模块、可以发出不同声音提示的声音模块、能够驱动机械装置运动的电动执行模块）的控制方法，并深刻理解这些输出模块在物联网这个庞大而复杂的系统中所蕴含的巨大应用价值，让他们真正成为物联网世界的探索者和创造者。 三、教材分析 本节课选自清华大学出版社八年级上册《信息科技》课程，主题为“物联网的控制”。教材通过介绍物联网输出模块（显示模块、声音模块、电动执行 模块）的基本概念、工作原理及实际应用，引导学生理解物联网系统如何 通过控制输出模块来实现各种功能。本课内容既包含理论知识，又注重实践操作，旨在培养学生的动手能力和创新思维。 四、教学重难点 重点：物联网输出模块的基本概念、工作原理及控制方法。 难点：理解不同输出模块的控制逻辑，并通过编程实现对其的精准控制。 五、教学策略分析 教法：在本次教学过程中，精心选取了多种行之有效的教学方法，其中包括讲授法、演示法、讨论法以及任务驱动法等。 讲授法是知识传递的基础方式，教师用清晰生动的语言阐述知识点，助学生理解掌握基本内容。演示法通过直观展示将抽象概念转化为视觉形象，教师操作设备或软件展示物联网输出模块控制过程及效果，方便学生理解模仿。讨论法激发学生思维活力，教师抛出问题引导讨论，学生各抒己见，碰撞思想，拓宽视野，培养批判性思维和团队协作能力。任务驱动法把教学内容融入任务，学生完成任务可深化知识理解、提高解决实际问题能力。此外，结合多媒体教学手段，其资源丰富，与教学方法紧密配合，如用动画展示原理、用图片和视频展示应用案例，多媒体交互性可增强课堂互动，使学生成为教学主体，让课堂充满活力。 学法：在学习方法上倡导自主探究、合作学习与实践操作相结合。自主探究鼓励学生发挥主观能动性，在物联网输出模块领域主动挖掘知识，通过多种方式深入探究原理和规律，构建自身知识体系，培养独立解决问题能力。合作学习让学生在团队协作中共同进步，分享交流、相互启发，从不同角度分析问题解决复杂问题，培养团队精神、沟通和人际交往能力，为发展奠定基础。实践操作是关键环节，学生参与物联网输出模块相关实践，通过操作不同模块将理论与实际结合，理解其功能价值，提高动手和实践操作技能。学习过程中鼓励学生积极参与各环节，充分发挥潜力。 六、教学过程 环节 教师活动 学生活动 设计意图 二次备课 （一） 情境导入，引出问题。 （约2 分钟） 播放一段智能家居控制视频，展示通过手机 APP 远程控制家中的灯光、窗帘、音响等设备的场景。提问：“这些智能家居设备是如何根据我们的指令执行相应动作的呢？”引导学生思考物联网控制技术的重要性。 思考老师提出的问题，并积极回答发表自己的见解。 通过贴近生活的实例，激发学生的学习兴趣和好奇心，引出物联网控制技术的主题。 过程性评价：观察学生的参与度和回答情况，评估学生的前置知识水平和兴趣点。 （2） 展开学习，探究新知。 任务一： 显示模块的控制（约 8 分钟） 子任务 1：了解 LED 显示模块 介绍 LED 显示模块的基本结构和发光原理，展示可调节颜色的LED 灯。 子任务 2：编程控制 LED 颜色 演示如何使用 Linkboy编写程序，通过改变 PWM 值来控制 LED 灯的颜色变化。 学生通过观察 LED 灯，记录其特点，思考如何通过编程控制 LED 灯的颜色变化。 在教师的指导下，编写并上传程序，观察 LED 灯的颜色变化效果。 通过学生编写的程序和 LED 灯的实际效果，评估学生对 PWM 技术的理解和应用能力。 疑难解答：针对学生提出的“如何改变 LED 灯的颜色？”等问题进行解答，解释 PWM（脉冲宽度调制）技术的应用。 (1)打开 Linkboy物联网仿真平台 (2)创建项目，挑战实践 环节 教师活动 学生活动 设计意图 二次备课 （二） 展开学习，探究新知。 任务二： 声音模块的控制（约 6 分钟） 子任务 1：了解蜂鸣器模块教师活动：介绍蜂鸣器模块的基本结构和发声原理，展示蜂鸣器发声的效果。 子任务 2：编程控制蜂鸣器发声 演示如何使用 Linkboy编写程序，通过改变频率值来控制蜂鸣器的发声效果（如播放简单的音乐旋律）。 观察蜂鸣器，记录其发声特点，思考如何通过编程控制蜂鸣器的发声频率和时长。 在教师的指导下，编写并上传程序，观察蜂鸣器的发声效果。 通过学生编写的程序和蜂鸣器的实际发声效果，评估学生对频率与音调关系的理解和应用能力。 疑难解答：针对学生提出的“如何改变蜂鸣器的发声频率？”等问题进行解答，解释频率与音调的关系。 （二） 展开学习，探究新知。 任务三： 电动执行模块的控制（约 10 分钟） 子任务 1：了解舵机模块 介绍舵机模块的基本结构和工作原理，展示舵机旋转的效果。 子任务 2：编程控制舵机旋转 演示如何使用 Linkboy编写程序，通过改变 PWM 信号的占空比来控制舵机的旋转角度。 观察舵机，记录其旋转特点，思考如何通过编程控制舵机的旋转角度和速度。 在教师的指导下，编写并上传程序，观察舵机的旋转效果。 通过学生编写的程序和舵机的实际旋转效果，评估学生对PWM 信号与舵机控制关系的理解和应用能力。 疑难解答：针对学生提出的“如何精确控制舵机的旋转角度？”等问题进行解答，解释 PWM 信号与舵机旋转角度的关系。 （三）拓展巩固（机动把握时间可作为课后练习） 游戏名称：“物联网控制工程师挑战赛” 游戏规则：学生分组，每组选择一种或多种输出模块（LED、蜂鸣器、舵机），结合 Arduino 开发板设计一个物联网控制项目。项目要求能够实现至少两种输出模块的联动控制，并具有一定的创意和实用性。完成后，进行小组展示和互评。 提供项目设计指导和必要的技术支持，巡回指导学生的实践活动。鼓励学生创新思维，尝试不同的控制方案和场景。 小组讨论设计方案，分工合作完成项目。在项目中遇到问题时，及时与小组成员或教师沟通解决。完成项目后，准备小组展示并回答评委和观众的提问。 通过小组展示和评委打分（教师和其他小组），评估学生的实践能力、团队协作能力和创新能力。 根据项目创意、实现难度和实用性等方面进行综合评价。 环节 教师活动 学生活动 设计意图 （四）课堂小结（约 5 分钟） 总结本节课的知识点，强调物联网输出模块控制的重要性和应用价值。引导学生思考物联网控制技术在实际生活中的应用案例和未来发展方向。 回顾学习内容，分享学习收获和体会。思考并讨论物联网控制技术在未来社会中的潜在应用和影响。 拓展升华：鼓励学生关注物联网控制技术的最新动态，积极参与科技创新活动，为构建更加智能、便捷的社会贡献自己的力量。 （五）总结（约 2 分钟） 结束语：“今天，我们一起探索了物联网的控制世界，从显示模块到声音模块，再到电动执行模块，每一步都充满了探索的乐趣和创造的喜悦。希望你们能继续保持这份好奇心和创造力，在未来的学习和生活中，不断追求进步和创新！” 七、板书设计 物联网的控制 任务一：显示模块的控制 任务二：声音模块的控制 任务三：电动执行模块的控制 学科网（北京）股份有限公司 $$