第一单元第一节《物联网数据采集与传输》教学设计 2025-2026学年川教版初中信息科技八年级下册

该初中信息科技教学设计聚焦物联网数据采集与传输核心知识，通过特斯拉cybercab无人驾驶视频导入，引导学生回顾物联网“感知层—网络层—平台层—应用层”架构，搭建新旧知识衔接的学习支架。 本资料以智能驾驶为情境载体，通过对比传统与智能驾驶数据采集、小组讨论V2X通信技术等活动，培养信息意识与计算思维，结合AI生成代码实现红绿灯信号采集实践，提升数字化学习与创新能力。为教师提供可操作的探究活动设计，助力学生在真实问题解决中深化核心素养。

1.1 物联网数据采集与传输 备课时间 主备教师 使用班级 上课时间 课型 新授课 课时 1课时 教学目标 知识与技能： 1.分析智能驾驶获取数据的方法，实现简易物联网的数据采集与传输。 2.搭建简易智能交通信号灯检测系统，实现红绿灯信号图像数据的采集与传输。 过程与方法： 1.通过特斯拉FDS产品介绍的情境导入，让学生感受到物联网技术的发展及强大的功能。激发学生对物联网技术特别是自动驾驶物联网的兴趣。 2.通过教师的介绍和学生的讨论，了解智能驾驶车联网的数据采集和传输。 3.通过搭建简易智能交通信号灯检测，进一步了解物联网数据的采集的底层实现的技术。 情感态度和价值观： 1.通过小组讨论培养学生的计算机思维和自主探究、小组合作能力。 2.通过搭建简易智能交通信号灯数据的采集和传输的小组活动，培养孩子们的动手操作能力。 核心目标 信息意识： 通过了解物联网在智能驾驶中的重要应用，认识到物联网技术在生活中的普通性和重要性。 计算思维： 通过活动探究，简易交通信号灯系统的搭建、AI代码的生成和系统的测试。培养学生的抽象与建模能力，算法设计和逻辑结构，以及工具选择的判断力。 数字化学习与创新： 1.通过实践活动，培养学生迁移能力。学生可以将“采集-传输-处理”这一模式，迁移到其他场景（如智能花盆），实现知识的举一反三。 2.解决真实问题的能力。通过解决“交通信号”这一真实社会产喝到，激发学生利用技术进行创造性实践的动力。 教 学 重 难 点 重点:车联网数据采集。 难点:红绿灯信号采集的逻辑和代码生成和研读。 教 学 方 法 讲授法、讨论和小组合作学习法 课件 自制 师 生 活 动 过 程 二次备课 (个性化修注) 课前导入 无人驾驶元年来啦。2026年特斯拉cybercab正式量产发布。导入介绍cybercab无人驾驶汽车的相关视频。 提问：无人驾驶车是最主要靠什么底层技术实现的呢？ 回答：物联网技术。 引导学生回顾上学期讲过的物联网的架构。 感知层 ----> 网络层 ----> 平台层 ----> 应用层 学习新知 一、感知层——数据的采集 提问：不论是特斯拉的FSD还是华为ADS，要实现智能驾驶技术，需要哪些数据来驱动汽车自动无人驾驶呢？ 探究活动一： 传统驾驶洗车（人开车）与智能驾驶（无人）驾驶，分别要获取哪些数据？对比两种模式，获取数据的异同？并完成下表。 讲解：传统驾驶和智能驾驶要关注的数据： 传统：人与路之间的数据； 人与车之间的数据；车与路之间的数据 智能：人、路、车等万物互联的数据。比如人与人，车与建筑、车与路、车与车等等。 对象 传统驾驶 智能驾驶 获取设备 获取数据 获取设备 获取数据 红绿灯 眼睛 状态、颜色 摄像头 图像、视频流 其他车 障碍物 …… 1. 环境感知数据 探究活动二： 物联网数据种类繁多，按来源分为传感器数据和设备运行数据，数据类型有图像、声音、文字、数值等。请查阅资料，分析身边的智能驾驶采集的数据的种类和类型？ 2.车身感知数据 3.通信数据 学生阅读教材P7-9,了解智能驾驶技术需要采集的定位数据和通信数据。 介绍图P1-1-6中V2X（车联网通信技术）中通信的缩写的含义。 V2I：Vehicle-to-Infrastructure 车与基础设施通信。 V2P：Vehicle-to-Person 车与人的通信 V2V：Vehicle-to-Vehicle 车与车的通信 V2C：Vehicle-to-Clude 车与云端的通信 V2H：Vehicle-to-Home 车与家庭的通信 V2B：Vehicle-to-Buliding 车与建筑物的通信 探究活动三： 物联网的数据是保障物联网系统稳定、可靠运行的基础。请大家讨论： 1.物联网设备是选择国外公司的产品还是国内的产品？ 2.为什么我国要求特斯拉汽车的数据服务器必须建在中国？很多国防保密单位严禁特斯位汽车进入？ 二、网络层-数据的传输 简单介绍,数据传输包含网络技术、网络协议和数据安全。 探究活动四：红绿灯信号数据的采集与传输： 智能驾驶系统中交通信号灯的准确识别是确保车辆遵守交通规则、实现安全行驶的关键环节之一。动手实践，搭建简易智能交通信号灯采集传输系统，完成如图所示场景中红绿灯信号数据的采集与传输。 提问：智能驾驶，都离不开数据的采集，而数据采集中最重要的就是利用摄像头对周围环境的采集。这个探究活动，我们就来利用摄像头完成对红绿灯信号的采集和传输的活动。说简单一点，就是用摄像头对红绿灯进行录像，并将视频显示在屏幕上。 就像我们的手机，（教师拿出手机）点击录像，摄像头就会将视频显示在屏幕上。今天我们就来探究这个过程的底层实现和代码。 讨论：要实现以上功能，我们的算法流程是什么？ 代码生成：利用AI生成代码 AI工具： 千问 准备：将上面的流程图上传给AI 提示词：请用python完成摄像头数据的采集和传输的完整代码。 (1)这是一个初中八年级下册中的一个探究活动。 (2)程序代码的简洁明了，有详细注释。 (3)代码严格按照流程图，不需要多余的修饰。 学生自己阅读代码。不需要理解代码的含义，只需要明白每行代码的作用即可。 演示： 老师在教师机运行代码，演示结果。 建议在海龟编辑器中运行，方便安装opencv库和numpy库。 如果在IDLE中运行，请在命令窗口中，安装opencv和numpy库 安装命令： pip install opencv-python pip install numpy 教学反思 学科网（北京）股份有限公司 $