第五单元 探索2 简易物联系统的搭建 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2简易物联系统的搭建”展开，承接智能阅览室功能设计，为深入掌握物联网技术奠基。通过实验原理讲解、操作指导等环节，培养学生信息意识、计算思维、数字化学习与创新及信息社会责任等核心素养。 本教学设计创新采用实践操作、小组协作等多种教法，借助丰富教学资料与软硬工具。既提升学生实践与创新能力，又为教师提供清晰授课路径，有效突破教学重难点。

课时编号 007 备课时间 上课时间 课　　题 探索2 简易物联系统的搭建 教学目标 信息意识： 1、学生能够清晰认识到物联网技术在实现智能阅览室功能中的具体应用，增强对物联网系统实际搭建和运行的信息感知。 2、理解在简易物联系统搭建过程中数据的采集、传输和反馈控制等环节的重要性，提升对物联网数据价值的认知。 计算思维: 2、能够根据智能阅览室的功能需求，合理规划硬件连接和编程逻辑，掌握简易物联系统中模块功能实现的计算思维方法。 2、通过对系统功能迭代优化的思考，培养学生分析问题、解决问题以及优化方案的计算思维能力。 数字化学习与创新： 1、熟练运用智能开发板、传感器、编程软件等数字化工具，完成简易物联系统的搭建和调试，提高数字化学习和实践操作能力。 2、鼓励学生在系统搭建和优化过程中勇于创新，尝试提出新的功能实现方式或改进现有模块，培养创新精神。 信息社会责任： 1、认识到智能阅览室简易物联系统对提升校园学习环境和管理效率的积极作用，树立正确使用信息技术服务校园的意识。 2、在系统搭建和数据处理过程中，培养学生的数据安全和隐私保护意识，以及遵循技术规范和道德准则的责任感。 教学重点 1、掌握智能阅览室人数控制、温湿度控制等模块功能实现的硬件连接方法和编程思路。 2、理解并能够进行简易物联系统功能的迭代优化，提升系统的适应性和实用性。 教学难点 1、解决硬件连接和编程过程中出现的技术问题，确保各模块功能稳定、准确地实现。 2、从系统整体角度出发，思考并实施有效的迭代优化策略，平衡不同功能模块之间的关系。 教学方法 1、实践操作法：学生通过亲自动手进行硬件连接和编程实践，在实际操作中理解和掌握简易物联系统的搭建方法。 2、小组协作法：组织学生分组进行实验，促进学生之间的交流与合作，共同解决实践中遇到的问题，培养团队协作精神。 3、问题引导法：教师提出问题引导学生思考，如在编程中设置等待时间的原因等，激发学生深入探究知识的兴趣和能力。 4、案例分析法：通过展示成功的简易物联系统搭建案例和优化方案，引导学生学习借鉴，启发学生的创新思维。 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 情境导入（5 分钟） 展示一段智能阅览室的视频，视频中呈现读者进入时门禁自动控制、室内温湿度适宜、光线自动调节等场景。提问：“同学们，你们看到的智能阅览室与普通阅览室有什么不同？这些功能是如何实现的呢？” 学生认真观看视频，积极思考并回答问题，如 “门禁会自动开关”“感觉环境很舒适” 等 通过直观的视频展示，创设生动的教学情境，引发学生的学习兴趣和好奇心，自然引出本节课主题。 知识讲解（5分钟） 1. 结合课件，介绍物联网的基本概念和智能阅览室简易物联系统的组成架构，包括传感器层（如主动红外对射、温湿度传感器）、数据处理层（智能开发板）和执行层（舵机、风扇等）。 2. 举例说明生活中常见的物联网应用，如智能家居系统（通过温湿度传感器控制空调和加湿器）、智能交通系统（利用传感器采集车流量数据控制信号灯），帮助学生理解物联网的应用原理。 3. 详细讲解本节课涉及的传感器和执行器的工作原理，如主动红外对射如何检测人员进出，温湿度传感器怎样感知环境温湿度，舵机如何实现角度控制，风扇如何调节温湿度。 学生认真聆听，观察课件中的示意图和案例，理解物联网及各组件的工作原理，积极与教师互动，提出疑问 系统地向学生传授物联网相关知识，通过生活实例帮助学生理解抽象概念，为后续的实践操作奠定理论基础 实验原理讲解（10 分钟） 1. 人数控制模块原理： 结合主动红外对射和舵机的工作原理，详细讲解人数控制模块的实现逻辑。以生活中自动门的感应为例，说明主动红外对射如何检测人员进出；以机器人关节转动为例，讲解舵机如何根据指令控制角度，实现模拟闸机的开闭。 2. 温湿度控制模块原理： 介绍温湿度传感器的工作原理，类比温度计和湿度计的测量方式，说明其如何采集环境温湿度数据；讲解电扇作为执行器，如何根据温湿度数据和设定阈值进行降温或除湿操作。 1. 学生认真倾听，通过生活实例类比，理解人数控制和温湿度控制模块的工作原理。 2. 学生积极与教师互动，提出疑问，进一步明确原理细节。 系统讲解实验原理，通过生活实例类比帮助学生理解抽象的技术原理，为后续实践操作奠定理论基础。 实验操作指导（10 分钟） 1. 人数控制模块硬件连接指导： 教师现场演示人数控制模块的硬件连接过程，强调连接规范和注意事项，如杜邦线的连接位置、电源端口和接地端口的正确连接等。 2. 温湿度控制模块硬件连接指导： 同样进行现场演示，指导学生将温湿度传感器和电扇正确连接到扩展板，确保学生掌握硬件连接方法。 3. 编程指导： 在编程软件中，逐步讲解人数控制和温湿度控制模块的编程步骤。以流程图的形式展示编程逻辑，如人数控制中如何检测红外信号变化、如何控制舵机角度和人数计数；温湿度控制中如何采集数据、如何与阈值比较并控制电扇开关等。 1. 学生仔细观察教师的硬件连接演示，记录关键步骤和注意事项。 2. 学生跟随教师的编程讲解，理解编程逻辑，在编程软件中尝试输入代码。 通过教师的现场演示和详细指导，让学生清晰掌握硬件连接和编程方法，减少实践操作中的错误和疑惑。 小组实验操作（10 分钟） 1. 将学生分成小组，发放实验设备和实验报告模板，要求小组按照实验步骤进行人数控制和温湿度控制模块的搭建和编程。 2. 教师巡视各小组，观察学生实验情况，及时给予技术支持和指导。如学生在硬件连接出现问题时，帮助学生检查线路；在编程遇到困难时，引导学生检查代码逻辑。 1. 小组内成员分工协作，进行硬件连接和编程操作，共同完成实验任务。 2. 小组遇到问题时，先组内讨论解决，若无法解决则向教师请教。 培养学生的团队合作精神和自主实践能力，让学生在实际操作中巩固所学知识，提高解决问题的能力。 测试与优化 （5分钟） 1. 测试指导： 指导学生进行系统测试，如在人数控制模块中，模拟人员进出场景，观察 OLED 屏幕上人数变化是否正确；在温湿度控制模块中，改变环境温湿度，观察电扇是否按照设定逻辑开关。 2. 问题分析与优化引导： 当学生测试发现问题时，引导学生分析问题产生的原因，如硬件连接错误、编程逻辑错误等。以实际案例说明如何进行功能迭代优化，如在人数控制中，若出现计数错误，引导学生检查红外信号检测和计数代码；在温湿度控制中，若电扇开关不准确，引导学生调整阈值设置和控制代码。鼓励学生思考如何进一步优化系统功能，如增加更多传感器实现更精准控制等。 1. 学生按照教师指导进行系统测试，记录测试结果和发现的问题。 2. 学生分析问题原因，尝试修改硬件连接或程序代码进行优化，思考并讨论系统功能的进一步优化方案。 培养学生的测试和优化能力，让学生学会在实践中发现问题、分析问题和解决问题，提升系统的稳定性和功能性。 成果展示与交流（5 分钟） 1. 各小组推选代表展示本小组搭建的简易物联系统成果，包括硬件连接情况、程序运行效果（模拟人员进出和温湿度变化场景，观察 OLED 屏幕显示和设备控制情况）。 2. 组织其他小组学生进行评价，提出优点和改进建议。 3. 教师进行总结评价，肯定各小组的努力和成果，强调实践过程中的关键知识点和操作要点，对普遍存在的问题进行集中讲解和纠正。 小组代表自信展示成果，其他小组成员认真观看，积极评价并提出问题和建议，如 “程序反应速度可以再加快一些” 等。学生听取教师总结评价，记录自身不足和改进方向。 检验学生的实践成果，促进学生之间的交流与学习，培养学生的表达能力和批判性思维，同时通过教师总结强化学生对重点知识的掌握。 拓展思考（5 分钟） 提出拓展问题： 如何在智能阅览室简易物联系统中增加亮度控制和噪声控制功能？ 除了现有的传感器和设备，还可以引入哪些新的设备来进一步优化物联系统？ 引导学生课后查阅资料，思考并尝试设计相关方案。 学生认真思考问题，记录拓展任务，课后通过查阅资料、小组讨论等方式进行思考和探索 激发学生的创新思维，引导学生对简易物联系统进行深入思考和功能拓展，培养学生的自主学习能力和探索精神。 教学反思 在实验原理讲解环节，虽然运用了生活实例类比，但部分学生对硬件工作原理和编程逻辑的理解仍不够深入。后续可增加更多直观的演示实验或动画视频，帮助学生更好地理解原理。 小组实验操作过程中，部分小组在遇到问题时依赖教师指导，自主解决问题的能力有待提高。今后可提前设置一些引导性问题或提示，鼓励学生先自主思考和尝试解决问题。 在功能迭代优化环节，学生提出的优化方案创新性和实用性参差不齐。教师应在日常教学中加强对学生创新思维和实践能力的培养，提供更多优秀案例供学生参考学习。 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 $$