1.1《物联网数据采集与传输》教案-2025-2026学年川教版初中信息科技八年级下册

《物联网数据采集与传输》教学详案 教材版本：四川省教育科学研究院编《信息科技八年级下册》 课时安排：第1课时（35分钟） 教学对象：八年级学生 素养目标： 信息意识：认识到智能驾驶中数据来源的多样性，理解不同类型传感器的作用。信息社会责任：通过国产与进口设备的讨论，初步建立自主可控的意识。 教学过程 教学环节 教师言行（引导语） 学生活动 设计意图 导入新课 教师微笑环视全班】同学们，假期里有谁坐过或者在路上看到过那种头顶着一个“大帽子”的无人驾驶出租车吗？ 【点击PPT，展示一张无人驾驶汽车照片】 大家当时是什么感觉？是不是觉得特别神奇，像科幻电影一样？ 没有吗？非常遗憾哈，无人驾驶汽车顾名思义 就是没有司机在操控方向盘，却能自己稳稳地开在路上。今天，我们就来当一回“小小侦探”，一起揭开无人驾驶汽车背后的秘密——它到底是怎么“看见”路、“听懂”指令的？ 举手分享见闻和感受 从生活经验切入，激发兴趣 环节一：视频探秘——无人车如何“看”与“听” 我们直接看一段视频。请大家带着两个问题去看：第一，视频里的无人车做了哪些动作？第二，你猜猜它是靠什么“器官”完成这些动作的？（我们人能安全走在路上，用到了哪些感官？那无人驾驶汽车又是用什么作为了他的感官。） 【播放视频（1-2分钟无人驾驶路测视频）】 https://www.bilibili.com/video/BV1tVZcYKEvd/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=93a5734c4b338393aef5ce69b1aaffa3 【视频结束，开启提问】好了，视频看完了。哪位“小侦探”先来分享一下你的发现？（根据学生回答追问） 引导示例： 生：它看到了红灯停下来。 师：看得真准！那它用什么“眼睛”看的呢？（停顿）对，摄像头，就像我们手机拍照的摄像头。除了摄像头，你们觉得它还需要什么才能看清楚晚上或者大雾天气的路况？（引出雷达，用蝙蝠回声定位类比） 生：它知道前面有人。 师：没错！那它怎么知道那个人是“人”而不是一根电线杆？这背后其实是一套复杂的环境感知系统。它不仅要“看到”，还要“认出来”。 生：它知道自己在哪条路上。 师：这个问题问到了关键！如果把你眼睛蒙上扔到一个陌生城市，你知道自己在哪吗？无人车也怕迷路，所以它需要车身感知，也就是定位。我们国家自主研发的北斗卫星导航系统就是它的“指南针”。 生：它好像还能和红绿灯“对话”？ 师：哇，你这个发现太厉害了！这就是未来的发展方向——网联感知（V2X），车和红绿灯、车和车直接“说话”，这样就不会闯红灯了。 【板书：智能驾驶数据来源 = 环境感知（眼睛）+ 车身感知（感觉）+ 网联感知（对话）】 观看视频 → 观察思考 → 回答问题 → 在教师引导下归纳三类感知 通过追问式对话，引导学生从表象深入到原理，避免“看完就忘” 环节二：小组探究——为无人车配“感官” 【过渡】刚才我们知道了无人车需要三大类“感官”。现在，我们要玩一个角色扮演游戏——“无人车安全上路论证会”。 【宣布规则】假设我们班是“未来智能汽车公司”，现在要设计一款能在城市里安全行驶的无人驾驶汽车。每个小组就是公司的“研发团队”。你们需要讨论两个问题： 1.为了保证安全，我们的车必须装上哪些传感器？（请打开搜索引擎，查找“智能驾驶传感器种类”） 2.这些传感器分别负责什么“感官”？（眼睛看红绿灯？耳朵听鸣笛？皮肤感应距离？） 【发放/展示讨论记录表】请大家把讨论结果填在表里，10分钟后，每个团队派代表上台做“方案陈述”。哪个团队的方案最安全、最全面，就能拿到我们今天的“最佳设计奖”！ 【教师巡视，适时引导】 - 看到小组无从下手：可以试着想想人类开车需要什么——眼睛看路，耳朵听喇叭，手感觉方向盘震动……那车就需要对应的传感器。 - 看到小组只列了摄像头：如果遇到大雾天，摄像头看不清怎么办？（引导想到毫米波雷达、激光雷达） - 看到小组在查资料：提醒关键词可以加“种类”“作用”。 传感器名称 环节三：成果发布——有趣的评讲方式 【召集各团队】好，时间到！“未来智能汽车公司新品论证会”现在开始！哪个团队先来展示你们的“豪华配置”？ 【评讲方式：“竞拍+吐槽”模式】 第一步：团队陈述（每组2分钟） 代表上台展示表格，说明他们为无人车配备了哪些传感器。 第二步：教师“投资人”点评+其他组“竞标对手”提问 - 师（扮演投资人）：A团队的方案很用心，给车装了8只“眼睛”（摄像头）。但我有个疑问——现在正下着暴雨，摄像头视线模糊，车还能安全开吗？（引导思考冗余设计和多传感器融合） - 其他组（扮演竞争对手）：我们觉得A组少了“耳朵”，如果救护车在后面鸣笛，你们的车能听到并让行吗？（引导想到声音传感器或对鸣笛声的识别） - 师：B组提出了一个很好的点！声音感知确实也很重要。那有没有哪个组考虑到了“车与车对话”？（引导网联感知） 第三步：教师“投资人”总结颁奖 【总结】今天所有团队的方案都很有价值。我们看到，一辆安全的无人车，不能只靠一种传感器，就像我们不能只靠眼睛过马路一样。它需要—— 1. 环境感知：摄像头（看）、雷达（测距） 2. 车身感知：北斗定位（知位置） 3. 网联感知：V2X通信（能对话） 这三者结合在一起，才能让车真正变“聪明”。 【颁奖】刚才在“质疑”环节反应最快、方案考虑最周全的是第X组，恭喜你们获得今天的“最佳设计奖”！ 各组展示表格 → 参与互评互问 → 听取总结 “竞拍+吐槽”模式让学生在竞争中思考漏洞，比单纯教师点评更深刻、更有趣 环节四：数据传输与安全讨论 过渡】传感器采集了这么多数据，比如摄像头拍到的视频，怎么传给“大脑”（电脑）去处理呢？ 【类比讲解】就像我们传文件给同学，可以用U盘（有线），也可以用微信（无线）。物联网也一样。车里线路太多不方便，所以很多数据是靠无线传的，比如4G/5G。为了让不同设备都能“听懂”数据，大家要约定一种共同语言，这就是通信协议，比如MQTT，就像我们都说普通话一样。 【提问】最后，请大家思考一个问题：刚才大家列的传感器，有美国的激光雷达、德国的摄像头、中国的北斗模块……如果有一天，这些进口传感器突然不卖给我们了，我们的无人车还能生产吗？ 引出国产替代和自主可控的重要性，为后续单元埋下伏笔。 倾听理解 → 思考并简单回应 简要讲解传输方式，并通过提问自然过渡到社会责任 课堂小结 【教师总结】今天的“小小侦探”之旅，我们揭开了无人驾驶汽车的第一个秘密——数据从哪来、怎么传。我们知道了，每一辆聪明的车背后，都有一群聪明的传感器和一套精密的传输系统。下节课，我们将继续探索：这些数据传回来之后，电脑是怎么处理和分析的？它们怎么认出那是红灯还是绿灯？ 回顾本节课收获 承上启下 教学反思（预设） 视频选择是关键：视频片段应包含清晰的红绿灯识别、行人避让、车道线保持等场景，便于学生观察。 “招标大会”的掌控：在学生互评环节，教师需及时引导方向，避免学生陷入无关细节的争论，始终围绕“传感器种类和作用”展开。 无硬件替代方案：本课完全依靠视频和资料查询，对网络搜索能力有一定要求，可提前准备几份典型传感器的介绍网页链接供学生参考。 小组讨论记录表 传 感 器 它 向 人 的 感 官 主 要 采 集 什 么 数 据 摄像头 眼睛 图像（红绿灯、车道线、行人、交通标志） 超声波雷达 GPS/北斗模块 学科网（北京）股份有限公司 $