第五单元 物联网的综合应用—组建智能阅览室简易物联系统 探索1 简易物联系统的设计 教学设计2025-2026学年苏科版（2023）初中信息科技八年级下册

本文围绕“探索1简易物联系统的设计”展开，承接校园场景智能化改造背景，为后续系统搭建奠基。通过需求分析、功能设计等环节，渗透信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任等核心素养。 该设计创新点在于多种教学方法结合，如问题导向、案例分析等。特色教法凸显学生主体地位，提升学生问题分析与创新能力，为教师提供清晰授课路径，有效突破教学难点。

课时编号 006 备课时间 上课时间 课　　题 探索1 简易物联系统的设计 教学目标 信息意识： 1、学生能够敏锐感知校园不同场景中存在的问题，以及智能化改造的需求，增强对物联网应用场景的信息敏感度。 2、理解需求分析在简易物联系统开发中的重要性，认识到数据在满足用户需求、优化系统功能方面的价值。 计算思维： 1、能运用系统分解的方法，将复杂的智能阅览室系统拆解为多个子系统和功能模块，理解各模块间的逻辑关系。 2、针对智能阅览室环境监测子系统等，能根据功能需求选择合适的硬件设备，规划数据处理流程，提升问题分析和解决能力。 数字化学习与创新： 1、借助调研、分析等数字化手段，自主探究智能阅览室简易物联系统的功能设计方法，提高数字化学习能力。 2、鼓励学生在功能设计过程中大胆创新，尝试提出独特的功能模块或优化方案，培养创新意识和实践能力。 信息社会责任： 1、认识到物联网技术在提升校园生活便利性和管理效率方面的积极作用，树立正确利用信息技术服务校园的意识。 2、在系统设计过程中，考虑数据安全和隐私保护，遵循相关规范和道德准则，培养信息社会责任。 教学重点 1、掌握校园场景需求分析的方法，能够准确找出存在的问题并提出智能化改进目标。 2、理解简易物联系统功能设计的原则和方法，学会将系统分解为子系统和功能模块。 3、熟悉智能阅览室环境监测子系统等的功能需求，能够根据需求选择合适的硬件设备和解决方案。 教学难点 1、从复杂的校园场景中全面、深入地挖掘用户需求，将需求转化为具体的功能设计。 2、合理规划智能阅览室简易物联系统各功能模块间的协同工作机制，确保系统的稳定性和高效性。 3、培养学生在功能设计中的创新思维，使其能够提出具有前瞻性和实用性的设计方案。 教学方法 1、问题导向法：通过提出校园场景中存在的问题，引导学生思考智能化改造的方向和需求。 2、案例分析法：展示成功的智能阅览室物联系统案例，分析其功能设计和实现方式，为学生提供参考。 3、小组合作法：组织学生分组进行需求分析和功能设计，促进学生间的交流与合作，培养团队协作精神。 4、实践探究法：让学生通过模拟组建智能阅览室环境监测子系统等实践活动，亲身体验物联系统的设计过程，加深对知识的理解和应用。 教学准备 1、教学资料：收集整理国内外先进的智能校园、智能阅览室案例资料，包括图片、视频、技术文档等，制作成 PPT 课件；准备校园场景调研问卷、需求分析表格、功能设计表格等纸质材料。 2、硬件展示：准备一些常见的传感器（如人体红外传感器、温湿度传感器、光线传感器等）、执行器（如风扇、继电器控制的灯光模块等）和智能开发板，用于课堂上展示其外观、功能和工作原理。 3、软件工具：安装物联网相关的仿真软件或在线开发平台，方便学生进行简单的系统模拟和功能验证。 教　学　过　程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课（5 分钟） 1. 展示几张校园不同场景（教室、走廊、食堂、阅览室）的图片，提问：“同学们，在这些校园场景中，你们在使用过程中遇到过哪些不方便的地方？” 2. 引导学生思考这些问题能否通过物联网技术来解决，从而引出本节课关于简易物联系统设计的内容。 1. 学生观察图片，结合自身经历，踊跃发言，列举在校园场景中遇到的问题，如教室灯光不能自动调节、阅览室座位不好找等。 2. 学生思考教师提出的问题，对物联网技术解决校园问题产生兴趣。 通过展示校园场景图片和提问，引发学生共鸣，激发学生的学习兴趣，自然引出本节课主题。 需求分析讲解（10 分钟） 1. 需求分析重要性阐述： 以智能手环为例，说明如果不进行需求分析，生产出的手环可能功能不符合用户需求，导致产品失败。强调需求分析是开发简易物联系统的首要步骤，它能为系统设计提供明确方向。 2. 校园场景需求分析方法指导： 引导学生从合理性、便利性、实效性等方面分析校园场景存在的问题。例如，在教室场景中，从合理性角度分析灯光亮度是否合适、设备摆放是否合理；从便利性角度考虑设备操作是否方便、资源获取是否便捷；从实效性角度思考信息传递是否及时、任务处理是否高效等。 3. 实例分析： 以校园食堂为例，展示一份已完成的需求分析案例。分析食堂存在的问题，如用餐高峰排队时间长、菜品信息不透明等，提出智能化改进目标，如实现智能排队叫号、实时展示菜品营养成分和剩余量等。 1. 学生认真倾听，通过智能手环案例理解需求分析的重要性。 2. 学生跟随教师思路，学习从不同角度分析校园场景需求的方法。 3. 学生仔细研究食堂需求分析案例，掌握需求分析的具体流程和要点。 系统讲解需求分析的重要性和方法，通过实例分析让学生直观理解，为后续学生自主进行校园场景需求分析奠定基础。 实践学习：校园场景需求分析（12 分钟） 1. 将学生分成小组，发放校园场景调研问卷和需求分析表格，要求小组选择校园中的一个场景（教室、走廊、食堂、阅览室等）进行调研和需求分析。 2. 巡视各小组，观察学生讨论和调研情况，适时给予指导。如小组在挖掘问题不够深入时，引导学生从用户体验、管理效率等多方面思考；在提出改进目标时，提醒学生目标要具有可实现性和针对性。 1. 小组内成员分工协作，通过回忆自身经历、相互交流、实地观察等方式进行校园场景调研。 2. 小组根据调研结果，填写需求分析表格，分析场景中存在的问题，提出智能化改进目标。 3. 小组内讨论交流，完善需求分析内容。 培养学生团队合作精神和自主探究能力，让学生在实践中运用所学的需求分析方法，深入挖掘校园场景需求。 功能设计讲解（10 分钟） 1. 系统分解原理讲解： 以大型商场的管理系统为例，说明一个复杂系统可以分解成多个子系统，如安保系统、物流系统、营销系统等，每个子系统还可继续分解为功能模块，如安保系统中的门禁控制模块、监控模块等。类比到智慧校园系统，讲解其分解方式和逻辑。 2. 智能阅览室功能设计引导： 聚焦智能阅览室，引导学生思考其可分解的子系统，如环境监测子系统、座位管理子系统、图书管理子系统等。以智能阅览室环境监测子系统为例，讲解如何根据用户需求进一步分解为功能模块，如人数控制、温湿度控制、亮度控制、噪声控制等。 3. 硬件选择与解决方案介绍： 结合智能阅览室环境监测子系统的功能模块，介绍常用硬件设备的功能和适用场景。如人数控制模块可选用主动红外对射、舵机、旋钮模拟闸机来记录人员进出状态并统计人数；温湿度控制模块可使用温湿度传感器感知环境温湿度，通过风扇等设备调节。同时，简单介绍数据处理和控制的基本思路。 1. 学生认真倾听，通过商场管理系统案例理解系统分解原理。 2. 学生积极思考智能阅览室的子系统和功能模块划分，与教师互动交流。 3. 学生了解各功能模块对应的硬件设备和解决方案，为后续实践设计做准备。 系统讲解简易物联系统功能设计的方法和思路，通过案例类比和具体功能模块分析，让学生掌握系统分解和功能设计的要点。 探究学习：智能阅览室功能设计（12 分钟） 1. 布置任务：让学生小组继续完善智能阅览室环境监测子系统的功能设计，填写功能设计表格，明确各功能模块的需求、硬件和解决方法。 2. 巡视各小组，观察学生设计情况，给予技术指导和创新启发。如小组在硬件选择上遇到困难，帮助学生分析不同硬件的优缺点；鼓励小组思考如何增加创新功能，如利用人脸识别技术优化人数控制模块，实现身份识别和个性化服务。 1. 小组内成员讨论交流，根据功能设计方法和硬件知识，完善智能阅览室环境监测子系统的功能设计。 2. 小组尝试提出创新功能和改进方案，记录在设计表格中。 3. 小组内相互检查和完善设计内容，确保方案的合理性和创新性。 培养学生的实践能力和创新思维，让学生在小组合作中运用所学知识进行智能阅览室功能设计，加深对简易物联系统设计的理解。 课堂总结（5 分钟） 1. 请各小组简要汇报智能阅览室功能设计成果，教师进行简要点评，肯定小组的努力和成果，指出存在的问题和改进方向。 2. 回顾本节课重点内容，包括校园场景需求分析方法、简易物联系统功能设计原理和智能阅览室功能设计实践等。 3. 强调需求分析和功能设计在物联网项目中的重要性，鼓励学生在课后继续完善设计方案，为后续的系统搭建和实现做好准备。 1. 小组代表汇报设计成果，其他小组成员认真倾听。 2. 学生跟随教师思路，回顾本节课重点知识，加深理解和记忆。 3. 学生领会需求分析和功能设计的重要性，明确课后任务和努力方向。 通过小组汇报和教师点评，总结本节课学习成果，强化重点知识，为后续教学内容做好铺垫。 教学反思 在需求分析讲解环节，虽然通过案例让学生理解了需求分析的方法，但部分学生在实际操作中仍存在挖掘需求不深入、改进目标不明确的问题。后续可增加更多案例分析和课堂练习，让学生在实践中不断提升需求分析能力。 在功能设计实践过程中，部分小组对系统分解的逻辑理解不够清晰，导致功能模块划分不够合理。教师应在讲解系统分解原理时，增加更多互动环节，如让学生现场尝试分解一些简单系统，及时纠正理解偏差。 学生在创新功能提出方面，虽然有一定的想法，但创新性和实用性还有待提高。今后可引导学生关注物联网领域的前沿技术和应用案例，拓宽学生视野，激发学生的创新灵感。 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 $$