第二单元 第4课 认识物联网之“物”课件 2025-2026学年河大版初中信息科技八年级全一册

该初中信息科技课件聚焦物联网设备的核心部件（传感器、控制器、执行器）及信息流动路径，通过问题情境导入（如智能插座、温湿度计使用体验），结合实践探究分析设备功能，再以任务驱动（观察结构、梳理信息流动、对比部件功能）构建从生活实例到技术原理的学习支架。 其亮点在于任务驱动实践探究，如拆解智能插座分析信息流动、对比ESP32等控制器在门禁/温湿度计中的选型，培养计算思维与数字化学习能力。采用“情境-探究-任务-总结”教学法，小结系统梳理知识，学生能提升信息处理与问题解决能力，教师可直接利用实例任务高效教学。

第4课 认识物联网之“物” 目录 教学目标 01 教学重难点 02 教学过程 03 课堂小结 04 05 作业布置 03 教学过程 教学目标 信息意识：能主动获取物联网设备相关信息，准确筛选核心技术参数，形成对物联网技术的系统认知，提升信息处理与应用能力。 计算思维：具备对物联网设备的探究意识，能运用观察、分析、推理等科学方法解决设备分析中的实际问题，发展科学思维。 数字化学习与创新：理解物联网技术的应用场景，能结合生活需求思考技术优化方向，初步形成技术创新的思维萌芽。 信息社会责任：认识物联网技术带来的社会价值与安全挑战，树立技术应用中的安全意识与责任担当，理解自主可控技术的社会意义。 教学重难点 02 教学重难点 重点 物联网设备的核心部件（传感器、控制器、执行器）功能，信息在设备内的流动路径。 难点 根据场景需求选择合适的物联网设备，理解设备协同工作的 “智慧物联” 机制。 教学过程 03 问题情境 图中两种物联网产品你使用过吗？仔细观察它们，再试着分析它们是如何处理信息的。 实践与探究 智能插座通常安装在家庭电路与电器之间，接收来自手机应用软件或相应服务平台的控制指令，实现用户对电器通电和断电的远程控制。 实践与探究 智能温湿度计可以将室内的温湿度等信息通过网络实时推送至手机应用软件或相应服务平台的网页上。用户可以根据这些数据对空调、加湿器等设备进行控制。 实践与探究 智能设备具有感知和采集信息、处理和传输信息、远程控制等功能。物联网系统中的智能设备通过对信息的有效传输和利用实现与其他设备的联系，使物联网系统联动。 1.观察下图所示智能插座的内部结构，认识智能插座的组成部件。 任务一：物联网系统中的信息流动 2.观察智能插座电路板，分析它是如何处理信息的？ 任务一：物联网系统中的信息流动 继电器 电器插座 （输出） 电源转 换器件 控制芯片 无线网络模块 （部分元器件） 3.智能插座电路板上的各个部件有什么用途？ 任务一：物联网系统中的信息流动 部件 用途 无线网络模块(部分元器件) 实现无线网络连接，接收控制指令 控制芯片 根据收到的指令驱动继电器完成开关动作 继电器 相当于开关，控制插座输出的通断 电器插座(输出) 连接被控制的电器 电源转换器件 将交流电转换为低压直流电供控制芯片及无线网络模块工作使用 试一试： 参考上表，尝试分析信息在智能插座内外部是按照怎样的路径流动的并在下图中用“→”加以标注。 用户终端 （智能手机） 网络 继电器 集成无线网络模块 控制芯片 智能插座内部 试一试： 观察智能温度计的内部结构，分析这个产品的核心部件有哪些？分别起到什么作用? 试一试： 屏幕接触点 传感器 射频天线 集成网络功能的控制芯片 电池座 正面 背面 智能温湿度计电路板的各部件用途 部件 用途 屏幕接点 连接屏幕，传输显示信息 传感器 采集温湿度等环境信息 液晶屏驱动芯片 驱动液晶屏显示信息 射频天线 收发无线网络信号 集成网络功能的控制芯片 实现无线网络模块和控制芯片的功能 电池座 连接电池，为智能温湿度计提供电源 试一试： 分析信息在智能插座温湿度计内外部是按照怎样的路径流动的并在下图中用“→”加以标注。 网络 传感器 集成无线网络模块 控制芯片 智能温湿度计内部 液晶显示屏 用户终端 信息流动路径对比 无线网络模块 控制芯片 继电器 传感器 控制芯片 无线网络模块液晶显示屏 输入 信息处理 输出 通电/断电 数据显示 智能插座 智能 温湿度计 信息流动路径 智能插座和智能温湿度计的信息流动路径都依次经历了：信息产生→信息处理与传输→信息应用，这三个过程。 任务二、物联网系统中的设备与部件 （1）传感器：能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息按照一定的规律转换成电信号或者其他所需形式的信息输出的器件或者装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 气体传感器 光电传感器（光敏电阻） 热释电红外传感器 任务二、物联网系统中的设备与部件 传感器信号转换过程 非电信号 敏感元件 测量电路 转换元件 电信号 辅助电源 任务二、物联网系统中的设备与部件 （2）控制器：接受、处理和分析传感器采集的信息，并将处理结果通过接口输出，向下一级设备（执行器）发送控制信息。此外，物联网系统中的控制器还需要处理与网络通信相关的信息。控制器是物联网系统的“大脑”。 任务二、物联网系统中的设备与部件 （1）控制器的核心：微控制器芯片。 （2）微控制器开发板：将微控制器芯片及其附属电路设计在同一块电路板上，引出电源、输入输出等端口，形成开发板。 常见开发板中的芯片 任务二、物联网系统中的设备与部件 常见的微控制器开发板 任务二、物联网系统中的设备与部件 控制器开发板的结构组成？分别有什么作用？ 任务二、物联网系统中的设备与部件 控制器开发板的结构组成？分别有什么作用？ 控制器开发板通常包括电源电路、微控制器芯片、复位电路、下载调试接口、输入输出端口等部分。 控制器开发板的结构 电源电路：可以进行电压变换，为整个控制器开发板及其端口输出提供稳定、持续的电源供应。很多控制器通过USB(通用串行总线)接口为电路供电。 控制器开发板的结构 微控制器芯片:负责对输入信号的处理(读取、运算、存储)和对控制指令的输出等工作。芯片的性能直接决定了整个控制器的性能水平，高性能的芯片不仅可以完成基本的输入输出控制工作，还能完成更为复杂的任务，如人脸识别等图像处理任务。 控制器开发板的结构 复位电路:用于在程序执行出现问题时清空运行内存，使程序重新执行。 下载调试接口:通过该接口可以即时读取程序运行信息，判断运行状态，便于优化和修改程序。调试好的程序通过该接口写人控制器开发板。下载调试接口通常是USB接口，兼具供电功能。 微控制器芯片 电源电路 下载调试接口 复位电路 输入输出端口 控制器开发板的结构 输入输出端口:用于连接传感器、执行设备等外部设备，一般分为数字端口和模拟端口。模拟传感器和数字传感器需要连接至匹配的端口才能正确地传输信息。此外，部分端口还能够进行IIC(Inter-Integrated Circuit，集成电路总线，在后面的代码中使用“I2C”表示)、USB等协议的通信。 控制器开发板的性能参数 端口电压 （1）概念：数字端口的输出电压，通常指数字端口发送二进制“1”信息时，该端口与GND端口之间的电压。 （2）端口电压不一定与电源电压相同,常见的标准端口电压有5V和33V两种。应当尽可能地将整个系统中各设备的端口电压统一。 （3）若必须混用，须增加转换电路，否则可能会出现系统工作不稳定的情况。模拟端口的输人输出电压同样有相应的限制。 控制器开发板的性能参数 输入输出端口的数量及功能 端口的数量决定了开发板能够连接的输人与输出设备的数量，在通用端口支持功能复用的情况下，如果需要连接效多微拟信号设备，尤其要关注端口的数量。 图2-15 某控制器开发板端口示意图 查一查 查阅相关资料，填写表2-3，并对比几种常见控制器开发板的性能，分它们适用的场景。 名称 端口电压 数字端口数 模拟输入端口数 性能水平 Arduino UNO 5V/3.3V 14 6 基础入门级 STM32F103C8T6 3.3V 37 10 工业控制级 ESP32 3.3V 34 18 物联网进阶级 Raspberry Pi Pico 3.3V 26 3 轻量控制级 表2-3 常见控制器开发板参数及性能水平 查一查 如果要设计一个校园门禁系统或数字温湿度计，你会选择哪种控制器开发板?说说你的理由。 校园门禁系统选型：ESP32 开发板 （1）内置 Wi-Fi 与蓝牙，可直接接入校园局域网，实现远程开门、门禁记录上传、异常报警推送等功能，无需额外添加通信模块，降低硬件成本与开发复杂度。 （2）双核 240MHz 处理器可轻松处理 RFID身份验证、电磁锁驱动、OLED 屏显、日志存储等并发任务，满足门禁的实时响应要求。 （3）成本与扩展平衡：单价适中，GPIO 与外设接口充足，可灵活扩展指纹模块、矩阵键盘、蜂鸣器等，兼顾功能与预算。 （4）开发效率高：支持 Arduino IDE 与 MicroPython，库资源丰富，快速实现用户权限管理、记录查询等功能。 查一查 如果要设计一个校园门禁系统或数字温湿度计，你会选择哪种控制器开发板?说说你的理由。 数字温湿度计选型：ESP32 （1）内置 Wi-Fi 可将温湿度数据实时上传至云端或本地服务器，支持手机 APP 远程查看、历史数据曲线生成、超限报警。 （2）适配 DHT11/DHT22、SHT30 等主流温湿度传感器，开发快、部署灵活，适合校园多区域环境监测。 任务二、物联网系统中的设备与部件 （3）输出设备与执行器 在物联网系统中，传感器提供信息，控制器做出判断，执行器实施行输出设备将结果反馈给用户或系统。执行器在接收到控制器的指令信号动后，推动外界产生某些变化或向外发布信息。 图2-16执行器 任务二、物联网系统中的设备与部件 图2-17智能插座中执行器的工作过程 电器 控制器 继电器(执行器) 电源 智能插座内部 ①现在为电器接通电源 ②马上执行!为电器通电 任务二、物联网系统中的设备与部件 图2-18智能温湿度计输出设备的工作过程 网页、屏幕等（输出设备） 控制器 智能温湿度计内部 ①温度26.8℃，湿度37%，属于比较舒适的状态。 ②温湿度使用数字表示，状态转换为表情显示 任务二、物联网系统中的设备与部件 汽车倒车雷达系统可以实时测量车辆与障碍物之间的距离，并做出触情况判断。当检测到距离小于设定值时，倒车雷达声光报警器以“嘀嘀”和灯光闪烁的形式提示用户注意。 倒车雷达声光报警器 任务二、物联网系统中的设备与部件 燃气泄漏安全保护装置中，安装在燃气管线上的电磁阀能够根据控制的指令切断燃气供应，保障安全。 燃气电磁阀 任务二、物联网系统中的设备与部件 智能门锁中有一个锁芯驱动电机，当器确认用户身份之后，发送指令启动锁芯驱动电机，推动锁芯转动，实现开锁。 你身边的各种物联网系统中，执行器或输出设备分别是什么?分别起什么作用?进行分析并填写表2-4。 物联网系统 执行器或输出设备 作用 智能窗帘 电动机 带动窗帘开闭 智能音箱 扬声器、LED 指示灯 扬声器输出语音/音频内容；LED指示 灯显示设备工作状态。 可穿戴设备 显示屏、振动马达 显示屏呈现时间、健康数据等信息；振动马达通过震动提醒 智能空调 压缩机、风扇电机 压缩机调节制冷 / 制热功率；风扇电机控制出风风速与方向 表2-4 常见物联网系统执行器或输出设备及其作用 课堂小结 04 一、物联网系统中的信息流动 （1）智能插座：组成及作用。 （2）智能温湿度计：组成级作用。 （3）信息流动路径：信息产生→信息处理与传输→信息应用。 二、物联网系统中的设备与部件 （1）传感器 （2）控制器 （3）输出设备与执行器 课堂小结 课后作业 05 课后作业 完成扩展与深化（35-37页）中查一查和试一试内容。 感谢观看！ $