第5单元物联网应用探索第21课 文物保护新手段　教学设计 2024—2025学年人教版（2024）初中信息技术八年级全一册

义务教育信息科技课程 八年级 第五单元 物联网应用探索 第21课　文物保护新手段 【教学目标】 1、了解物联网在文物保护中的应用。 2、通过博物馆环境监测系统的实践探索，掌握利用物联网解决问题的方法，并能迁移应用于解决其他问题。 【教学重、难点】 重点：了解物联网在文物保护中的应用。 难点：掌握利用物联网解决问题的方法 【教学过程】 问题情境 中华民族在发展的过程中留下了许多珍贵的历史文物，保护这些文物，就是保护历史、传承文明。你在参观博物馆的过程中，发现过哪些物联网技术呢？它们在保护这些文物的过程中，又发挥了怎样的作用？ 探索物联网在文物保护中的应用 某博物馆中的导览机 某博物馆馆长对莫高窟的洞内环境监测系统非常感兴趣，也想开发一款物联环境监测系统，你能帮助他吗？ 想一想： 配备了物联系统的博物馆环境监测与传统的环境监测有什么区别？ 传统的环境监测： 数据不能实时呈现，查看麻烦。 物联系统环境监测： 数据可以在大屏幕上实时更新，也可以发送到手机和计算机上，查看方便。 二、博物馆环境监测系统实践 同学们，你们能利用所学知识，为该博物馆设计一套物联环境监测系统吗？ 探究博物馆环境监测系统的功能实现 你想实时监测博物馆中的哪些环境数据？ 温度、湿度、光照强度、烟雾、二氧化碳浓度…… 本小组探究的核心问题是： 如何实时监测博物馆中的温湿度？ 确定主题： 博物馆环境监测系统 探究博物馆环境监测系统的功能实现 确定本小组探究的主题：搭建博物馆环境监测系统实时监测博物馆中的温湿度。 如何搭建博物馆环境监测系统呢？ 结合第四单元16课，按环节需求分析。 分析博物馆环境监测系统的功能需求 需求环节  功能描述 采集数据 实时获取当前环境的温湿度 传输与存储数据 将获取的数据发送到物联网服务平台 分析处理数据 利用物联网服务平台上的数据图表，分析环境数据是否在阈值范围之内 反馈与控制 实时显示温度和湿度，若温湿度超出阈值范围，则执行打开或关闭空调、打开或关闭恒湿器的操作 分析博物馆环境监测系统的功能需求 该博物馆馆长对同学们设计的监测系统非常满意，但是他还是想根据环境监测系统最终的功能实现决定是否采用大家的设计。 模拟实现博物馆环境监测系统功能 做一做：从工具箱中选择所需器材，完成硬件搭建与网络配置。 模拟实现博物馆环境监测系统功能 同学们，你们的设计非常好，但是你们的系统能实时显示我们博物馆中的温湿度吗？ 采集数据 试一试：用传感器获取当前环境的温度与湿度并在主控板上实时显示，将获取的数据记录在表格中。 为什么在智能终端不能查看这些数据呢？采集到的数据被保存在哪里？又会被传递到哪里呢？ 传输与存储数据 主控板：读取传感器数据并通过网络发送给物联网服务平台。 物联网服务平台：数据的存储与转发。 上传数据到物联网服务平台 传输与存储数据 登录MQTT服务器，点击相应主题，即可查看数据。 模拟实现博物馆环境监测系统功能 哇，果然能看到数据啦！ 传感器记录的数据能下载吗？如果想要对一段时间内的数据进行可视化分 析，同学们有什么好的方法吗？ 分析处理数据 试着改变环境状态，看看你们获取的数据有变化吗？说一说你们监测到的环境数据变化情况。 获取的环境数据： 温度、湿度 采集数据的环境： 文物旁边 数据分析形式： 　（A．物联网服务平台 B．电子表格 C．Python模块） 模拟实现博物馆环境监测系统功能 同学们，不同文物有不同的保存环境要求。如果超出了适合文物保存的环境数据范围，则会对文物造成不可逆的影响。 你们能根据文物的最佳保存环境要求，帮我们设置好相应的保护措施吗？ 反馈与控制 查找不同文物的保存环境要求，确定环境数据阈值。 文物类型 适宜温度范围 适宜湿度范围 木器漆 油画、书画、古籍、文献、碑帖 青铜器 织绣 反馈与控制 试一试：增加自动保护功能。 该馆长希望当监测系统监测到环境数据异常的时候，能自动触发相应的保护措施。 成果展示 请老师根据教学实情，展示学生作品成果。 【课堂总结】 　　1．按照采集数据、传输与存储数据、分析处理数据、反馈与控制四个环节分析博物馆环境监测系统的功能需求。 　　2．用温度传感器、湿度传感器实时获取环境中的温湿度；利用继电器模拟空调及恒湿器的开启和关闭；利用主控板将数据实时发送到物联网服务平台，可以实现数据存储及可视化呈现。 　　3．通过阈值探究，设计算法实现反馈与控制。 【拓展与提升】 1．系统运行一个月后，该博物馆馆长感觉本系统所监测的数据过于单一。你觉得除了为文物营造恒温、恒湿的环境，还有哪些环境因素值得关注？请在本项目的基础上，为为博物馆环境监测系统增加一个新的功能。 2．实地考察本地的博物馆、校史馆等，观察是否利用了物联网相关技术进行文物保护，若有，请提出升级改进方案；若没有，请设计一个方案。 $$