第二单元 第7课《电子标签我揭秘》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07课 电子标签我揭秘 课 题 第二单元 第07课 电子标签我揭秘 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重要课程，主要介绍射频识别（RFID）技术和近场通信（NFC）技术这两种近距离通信协议。RFID 技术作为物联网中物与物之间近距离通信的关键技术之一，在物流、医疗、农业等众多领域有着广泛应用。通过学习本节课，学生能够深入了解 RFID 技术的基本原理、工作流程及其常见应用，同时对 NFC 技术有初步认识，为进一步理解物联网数据传输和智能识别系统奠定基础，培养学生在物联网技术领域的实践能力和创新意识，使学生能够将所学知识应用于实际生活中，解决相关问题。 学 情 分 析 学生在小组合作学习中能够积极参与讨论，但在自主学习和独立思考方面可能需要更多的引导。部分学生在面对较多的技术术语和操作步骤时，可能会出现畏难情绪，需要教师通过生动有趣的教学方式激发学习兴趣，并提供明确的学习方法指导，帮助学生克服困难，提高学习效果。 核 心 素 养 目 标 信息意识：学生能够通过读取电子标签编号等实践活动，深刻认识到 RFID 技术在物品识别和信息获取方面的重要性，增强对物联网近距离通信技术的敏感度，主动关注 RFID 技术在日常生活中的应用场景，培养积极探索物联网技术奥秘的意识。 计算思维：在编写读取电子标签编号程序和解决校服识别问题的过程中，学会运用逻辑思维分析程序与硬件设备（RFID 读卡器模块、主控板等）之间的交互逻辑，培养计算思维中的问题分析和抽象概括能力，如总结数据读取、处理和显示的基本流程，理解程序如何控制硬件实现特定功能。。 数字化学习与创新：鼓励学生通过实际操作、查阅资料等方式，自主学习 RFID 技术的相关知识，包括原理、应用、编程实现等，提高数字化学习的实践能力和创新技能，如学会从互联网上获取 RFID 技术资料，筛选有用信息，并结合实践操作进行理解和应用，培养自主学习和终身学习的意识。 信息社会责任：在学习 RFID 技术的过程中，引导学生树立正确的价值观和责任意识，了解 RFID 技术应用中的安全风险（如电子标签数据被篡改、个人信息泄露等），增强信息安全和法律意识，遵守 RFID 技术应用的道德规范和法律法规，积极保护个人隐私和数据安全。 教学重点 理解 RFID 技术的基本原理和工作流程，包括电子标签与读卡器之间的射频信号交互、数据传输和处理过程，通过实际操作和理论讲解，掌握 RFID 系统如何实现物品的自动识别和信息采集，明确 RFID 技术在物联网中的重要作用。 教学难点 培养学生在 RFID 技术应用中的创新思维和综合应用能力，如在拓展与提升部分，引导学生根据校服识别问题设计合理的解决方案，涉及到字典数据结构的运用、程序的修改和优化等多方面知识和技能的综合应用，提高学生解决实际问题的能力和创新能力，激发学生对物联网技术创新应用的兴趣。 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 播放一段在火车站刷身份证进站的视频，提问学生：“在这个过程中，身份证是如何被快速识别的呢？其实这背后用到了一种神奇的技术 —— 射频识别（RFID）技术。” 引发学生对 RFID 技术的兴趣。 简单介绍 RFID 技术在现代生活中的广泛应用，如物流管理、门禁系统、图书馆书籍管理等，强调 RFID 技术作为物联网近距离通信的重要手段，能够实现物品的自动识别和信息采集，为人们的生活和工作带来了极大的便利，引出本节课的主题 —— 电子标签我揭秘，让学生对即将学习的 RFID 技术充满期待。 1. 2. 3. 二、讲授新课 学习活动1 展示代码，向学生介绍读取电子标签编号程序的主要功能和代码结构。讲解代码中导入的 rfid 和 oled 类的作用，以及各个函数（如 rfid 类中的 scanning 函数用于尝试识别电子标签，serial_number 函数用于读取电子标签编号，oled 类中的 print 函数用于在主控板显示屏上显示数据）的功能。根据学生的编程基础，引导学生理解程序的逻辑流程：首先连接 RFID 读卡器，然后在一个无限循环中不断尝试识别电子标签，当识别到电子标签时读取其编号并显示在显示屏上。教师可以通过提问的方式，让学生思考程序中每个步骤的作用，如 “为什么要使用无限循环？”“如果没有连接 RFID 读卡器，会出现什么问题？” 等，帮助学生深入理解程序的工作原理。 学生根据教师的讲解，在编程环境中编写或补充完善读取电子标签编号的程序。教师巡视各小组，为学生提供编程指导，帮助学生解决编程过程中遇到的语法错误、逻辑问题等，确保学生能够顺利完成程序编写，培养学生的编程能力和逻辑思维能力。 介绍物联实验设备中的主控板、RFID 读卡器模块和电子标签，向学生展示如何正确连接 RFID 读卡器模块与主控板，强调连接时的引脚对应关系和注意事项（如避免接错引脚导致设备损坏）。在连接过程中，引导学生观察硬件设备的接口和引脚，让学生了解硬件连接的基本原理和方法，培养学生的动手能力和硬件知识。 学生分组进行硬件连接操作，每组同学相互协作，完成 RFID 读卡器模块与主控板的连接。连接完成后，教师检查各小组的连接情况，确保连接正确无误。然后，指导学生将编写好的程序烧录到主控板中，提醒学生在烧录过程中注意观察提示信息，确保烧录成功。 学生将电子标签放在 RFID 读卡器模块上，观察主控板显示屏上的变化。当显示屏显示出电子标签编号时，教师引导学生记录编号，并思考这个编号的含义和作用。组织学生讨论电子标签编号在物品管理和识别中的重要性，如在物流中可以通过编号追踪货物位置，在门禁系统中可以通过编号识别人员身份等，让学生理解电子标签编号是实现物品唯一标识和信息管理的关键，培养学生的观察能力和信息意识。 新课讲授 结合火车站刷身份证进站的场景和 RFID 系统的一般工作流程，详细讲解 RFID 技术的基本原理。使用示意图或动画演示电子标签进入读卡器识别范围后，如何接收读卡器发出的射频信号，以及被动标签和主动标签在获取能量和发送数据方式上的区别。对于被动标签，解释其依靠感应电流获得能量并发送存储数据的原理；对于主动标签，说明其内置电池主动发射信号的工作方式。通过对比，让学生深入理解 RFID 技术中射频信号与电子标签之间的交互机制，培养学生的抽象思维能力。 讲解 RFID 系统的工作流程，包括给物品打上电子标签并存储相关数据、读卡器发送射频信号、电子标签在工作区发送自身数据、读卡器接收数据并传送到计算机管理系统以及管理系统进行相应处理等步骤。在讲解过程中，结合实际例子，如物流货物管理，说明每个步骤在实际应用中的具体操作和作用，让学生明白 RFID 系统是如何实现物品的自动化识别和信息管理的，提高学生对复杂系统工作流程的理解能力。 总结 RFID 技术的优势，如快速读取（每秒可进行上千次读取）、多标签处理能力（能同时处理多个电子标签）、数据可修改、非瞄准读取（适合自动化处理）、适应恶劣环境（不依赖可见光）等。通过与传统识别方式（如条形码识别）的对比，让学生更直观地感受 RFID 技术的优势，如在超市收银场景中，RFID 技术可以实现快速批量扫描商品，提高结账效率，而条形码识别则需要逐个扫描，速度较慢。 介绍 RFID 技术在物流、医疗、农业、门禁等领域的广泛应用。在物流领域，详细说明电子标签如何跟踪货物和货柜位置，实现库存管理的自动化和优化货物配送；在医疗领域，以患者手环为例，讲解 RFID 技术在追踪患者信息、管理医疗设备和药品方面的作用；在农业领域，阐述电子标签附着在动物身上存储疫苗数据对畜牧业管理的帮助；在门禁领域，解释读卡器如何通过读取电子标签信息控制安全门的开关。通过这些实际应用案例，让学生了解 RFID 技术在不同领域的重要价值，拓宽学生的视野，激发学生对物联网技术应用的兴趣。 三、拓展与提升 提出学校中学生校服混淆或拿错的问题，引导学生思考如何利用 RFID 技术解决这一问题。组织学生讨论校服识别的需求和难点，如校服数量多、学生流动性大、需要快速准确识别等，让学生明确问题的关键所在，培养学生的问题分析能力。 介绍利用电子标签标识校服的基本思路，即给每件校服贴上电子标签，并在主控板中建立电子标签编号与学生姓名的对应关系（使用字典数据结构）。教师引导学生思考如何实现这一对应关系，如通过读卡器读取每个电子标签的编号，并手动输入对应的学生姓名来构建字典。然后，指导学生修改主控板程序，当读取到电子标签编号时，通过字典查询对应的学生姓名并显示在显示屏上。在这个过程中，教师提供必要的编程指导，帮助学生理解如何在程序中使用字典进行数据查询和处理，培养学生的编程创新能力和综合应用知识的能力。 学生分组进行校服识别系统的实践操作，按照设计好的方案，为校服贴上电子标签，建立电子标签编号与学生姓名的对应字典，并修改主控板程序。然后，通过将校服上的电子标签靠近读卡器，验证系统是否能够准确显示学生姓名。在实践过程中，教师巡视各小组，帮助学生解决遇到的问题，如电子标签读取不稳定、程序运行错误等，确保学生能够成功实现校服识别功能，培养学生的实践动手能力和解决实际问题的能力。 四、教学反思 讨论法促进了学生之间的思想交流和问题解决，但在讨论过程中发现部分学生参与度不高，依赖他人的观点。教师应进一步优化小组讨论的组织形式，明确每个学生的任务和责任，如安排组长负责组织讨论、记录员记录讨论要点、每个学生都要发表自己的看法等，确保每个学生都积极参与到讨论中来。同时，在讨论问题的设置上，应更加贴近学生的实际生活和兴趣点，如 “如果在学校图书馆中应用 RFID 技术，如何设计更便捷的借阅系统？” 等问题，激发学生的讨论热情和创新思维。 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 $$