第一单元 第3课《环境数据要感知》教学设计2024-2025学年人教版（2024）初中信息科技八年级全一册

第03课 环境数据要感知 课 题 第一单元 第03课 环境数据要感知 应到人数 实到人数 课 型 新授课 备课时间 上课时间 教 材 分 析 本节课是八年级全一册中物联网实践与探索单元的实践课程，在学生了解传感器基本原理和类型的基础上，重点培养学生对传感器的实际应用能力。通过使用不同方式（智能终端、传感器产品、物联实验设备）开展实践活动，让学生亲身体验传感器在获取环境数据中的作用，掌握利用传感器进行数据采集的方法，为后续深入学习物联网数据处理和应用开发奠定基础。同时，增强学生对环境数据的感知能力，引导学生关注周围环境状况，培养学生的科学探究精神和实践创新能力，使学生更好地适应数字化时代对信息技术实践能力的要求。 学 情 分 析 学生在前两节课已经学习了传感器的起源、基本工作原理以及常见类型，对传感器有了初步的理论认识，但对于如何实际操作传感器获取数据缺乏经验。他们熟悉智能终端（如手机、平板电脑）的基本操作，但对于智能终端内置传感器的功能挖掘和应用程序使用可能不够熟练。对于物联实验设备，学生可能是首次接触，对其硬件组成和编程控制方式较为陌生。 核 心 素 养 目 标 信息意识：在实践过程中，提高对传感器数据价值的认识，学会根据实际需求选择合适的传感器和数据采集方式，如在监测环境噪声时能准确选择声音传感器及相应设备，理解传感器数据对了解环境状况、解决实际问题的重要意义。 计算思维：在使用物联实验设备采集声音数据的过程中，学会分析程序代码与传感器硬件之间的逻辑关系，理解数据采集、赋值、显示的流程，培养计算思维中的问题分析和抽象概括能力，如通过解读代码理解如何将传感器感知的数据转化为可读取的信息。 数字化学习与创新：鼓励学生通过实际操作智能终端、传感器产品和物联实验设备，自主学习不同设备获取环境数据的方法，提高数字化学习的实践能力和操作技能，如学会使用相关软件和工具进行数据采集、分析，培养自主学习和终身学习的意识。 信息社会责任：通过实践活动，培养学生严谨的科学态度和团队合作精神，遵守实验操作规范和道德准则，积极参与环境保护和数据共享等活动，如将采集到的环境噪声数据与社区分享，共同关注和改善环境问题，提高学生的社会责任感和公民意识。 教学重点 掌握使用智能终端、传感器产品和物联实验设备获取环境数据的方法，包括操作步骤、软件使用、硬件连接（针对物联实验设备）和数据记录分析等，能够熟练运用这些方法采集不同类型的环境数据（如声音、光照强度等）。 教学难点 对于物联实验设备，学生初次接触时在硬件连接和编程控制方面可能会遇到困难，如正确连接传感器与主控板、理解和修改采集数据的程序代码等，需要教师详细指导和学生反复实践，培养学生的动手能力和解决实际问题的能力。 教 法 讨论交流、讲解法、演示法、任务驱动法 学 法 交流讨论法、动手实践 教学准备 教师准备可联网的计算机 学生准备:预习本节课内容 教 学 过 程 二次备课 三次备课 一、新课导入 导入：回顾上节课所学的传感器知识，提问学生：“我们已经了解了传感器的基本原理和常见类型，那么如何利用传感器来获取我们周围环境中的数据呢？比如，如何知道我们身边的噪声有多大呢？” 引发学生对传感器实际应用的思考。 展示一些环境监测数据（如噪声污染地图、光照强度分布等），介绍这些数据对我们了解环境状况、保障健康生活的重要性，强调传感器在获取这些数据中的关键作用，引出本节课的主题 —— 环境数据要感知，激发学生的学习兴趣和实践欲望。 1. 2. 3. 二、讲授新课 学习活动1 向学生介绍智能终端应用商店中可以检测环境数据的软件类型，如测量声音响度、光照强度、磁场强度等的软件。以检测声音的软件为例，指导学生在应用商店中搜索 “分贝”“声音” 等关键词，找到合适的软件并下载安装。 教师演示使用智能终端检测当前环境中的声音的操作步骤：启动软件，将智能终端放在选定的测量位置（如教室角落、操场等），向学生展示如何观察屏幕上显示的声音数据。然后，教师进行拍手、说话或唱歌等动作，让学生观察声音数据的变化，并解释数据变化的原因（声音强度的改变）。接着，教师找到智能终端中麦克风的位置，用手捂住，再次观察并记录声音数据，引导学生思考为什么数据会变小（声音传播受阻），帮助学生理解声音传感器的工作原理。 学生分组进行实践操作，每组推选一名组长负责组织和记录。学生按照教师演示的步骤，使用智能终端检测不同位置和场景下的声音数据，如教室安静时、课间休息时、室外嘈杂环境等。在实践过程中，组长记录每个成员测量的数据，并组织小组讨论数据的变化规律和影响因素。教师巡视各小组，及时解答学生在操作过程中遇到的问题，如软件使用不熟练、对数据变化不理解等，确保学生顺利完成实践任务，培养学生的观察能力和实践操作能力。 学习活动2 展示噪声测试仪等传感器产品，向学生介绍这些产品的功能和使用场景，强调它们是直接利用传感器感知功能并将结果显示出来的工具。以噪声测试仪为例，讲解其核心是利用声音传感器将声音大小转换成具体的数据，并介绍其操作按钮和显示屏的功能。 教师指导学生开启噪声测试仪的方法，包括安装电池（如果需要）、检查传感器连接情况等。然后，将噪声测试仪放在选定的测量位置，保持仪器稳定，向学生演示如何记录当前环境的声音数据。提醒学生注意测量位置的选择要具有代表性，如远离干扰源、靠近需要监测的区域等，同时要确保仪器正常工作，培养学生的实验操作规范意识。 学生分组使用噪声测试仪进行实践操作，每组轮流测量不同位置的声音数据，并记录下来。在实践过程中，教师引导学生思考以下问题：该设备与智能终端检测声音有什么不同？（如数据显示方式、精度等）这些传感器产品在日常生活中有哪些实际应用？（如环境监测、工业生产等）通过讨论，加深学生对传感器产品的认识和理解，提高学生的分析比较能力和应用意识。 学习活动3 向学生介绍物联实验设备的组成部分，包括主控板、传感器（以声音传感器为例）和执行器等，强调主控板在整个系统中的核心作用。教师演示连接主控板与计算机的方法，包括使用数据线连接、安装驱动程序（如果需要）等步骤，确保学生能够正确连接设备，为后续程序烧录和数据采集做好准备。 讲解将采集环境中声音数据的程序烧录到主控板的过程，向学生展示如图 3.3 所示的主要代码，解释代码的功能和作用。重点讲解以下代码段：“from educore import sound, oled” 用于导入声音传感器和显示屏相关的模块；“while True:” 表示无限循环，使程序持续运行以不断采集数据；“sound_value = sound ().read ()” 用于读取板载声音传感器的数据并赋值给变量；“oled.print ("声音响度:" + str (sound_value))” 用于在显示屏上显示声音数据。教师演示如何使用编程软件打开程序代码、进行必要的设置（如选择正确的端口、波特率等），然后将程序烧录到主控板中。在这个过程中，引导学生理解程序与传感器之间的交互关系，培养学生的编程思维和对硬件控制的理解。 学生在主控板显示屏上查看并记录声音数据，教师引导学生观察数据的变化情况。然后，让学生按照要求进行以下操作：用手完全遮住声音传感器，观察数据是否变化并记录；正常说话，查看并记录数据；靠近声音传感器，拍一次手，查看并记录数据。在每个操作完成后，组织学生对比记录的数据，找出最大值和最小值，并分析数据变化的原因。例如，用手遮住传感器时，声音传播受阻，数据变小；拍手时，声音强度突然增大，数据相应变大。通过这些操作和分析，让学生深入理解声音传感器的工作特性和数据采集原理，培养学生的数据分析能力和科学探究精神。 三、拓展与提升 提出任务：使用物联实验设备获取当前环境的光照强度。引导学生回顾使用物联实验设备采集声音数据的过程，思考获取光照强度数据需要使用哪些传感器（如光敏传感器）、如何修改程序代码（主要是将声音传感器相关代码替换为光敏传感器相关代码）以及如何进行数据记录和分析。 教师提供获取光照强度数据的程序框架或半成品代码（类似于采集声音数据的代码结构），并向学生讲解关键代码的修改要点，如初始化光敏传感器、读取光照强度值并显示等。学生分组进行实践操作，尝试连接光敏传感器与主控板（如果需要）、修改程序代码、烧录程序并采集光照强度数据。教师巡视各小组，帮助学生解决实践过程中遇到的问题，如传感器连接错误、代码修改不当等，鼓励学生积极探索和尝试，培养学生的创新能力和实践应用能力。 各小组选派代表分享自己小组获取的光照强度数据以及在实践过程中的发现和问题，如不同位置光照强度的差异、影响光照强度测量的因素等。教师对学生的成果进行点评和总结，强调传感器在获取不同环境数据中的相似性和差异性，引导学生进一步思考传感器数据在实际生活中的应用场景，如智能照明系统、农业生产中的光照监测等，激发学生对物联网应用的兴趣和创新思维。 四、教学反思 在教学过程中，实践法和演示法的运用让学生直观地学习了传感器数据获取的方法，学生对智能终端和传感器产品的操作掌握较好，但在物联实验设备的使用上，部分学生遇到了硬件连接和编程理解的困难。在今后的教学中，应增加物联实验设备的基础操作培训，如在课程前期安排专门的课时讲解主控板的基本功能、引脚定义、传感器连接方法等基础知识，同时提供更多简单易懂的编程示例和注释，帮助学生逐步理解程序与硬件的交互原理，提高学生对物联实验设备的操作能力。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$