1.3 《物联网数据决策与控制》教学设计 2025-2026学年川教版初中信息科技八年级下册

八级下册信息技术教学设计 课题 第3节《物联网数据决策与控制》 课型 新授 备课时间 授课时间 学习 目标 【核心素养】 （一）信息意识 1.结合智能驾驶、简易交通信号灯反馈控制等场景，感知物联网数据决策与控制的核心价值，明确数据为基础、决策为核心、控制为落地的逻辑，树立主动关注物联网决策与控制技术在生活中应用的意识，理解其对智能设备、智能交通的重要作用。 2.能从智能驾驶、交通信号灯控制等场景中挖掘数据决策与控制的实例，理解数据决策、控制执行的内在关联，养成用数据支撑决策、用控制落地决策的思维习惯，体会物联网技术让交通更安全、更智能的核心内涵。 （二）计算思维 1.能梳理物联网感知采集—数据融合—决策规划—控制执行的完整逻辑链路，区分数据决策与控制执行的核心功能，掌握两者的内在关联，培养分步拆解、逻辑推理、闭环思考的思维能力。 2.能结合探究活动一，完成简易智能交通信号灯反馈控制系统的搭建、程序编写与优化，梳理决策算法的核心流程，分析控制执行的逻辑的原理，推理数据决策对控制执行的支撑作用，提升问题解决和逻辑梳理能力。 （三）数字化学习与创新 1.能借助教材、硬件说明书、小组互助，完成探究活动一的硬件搭建、程序编写，理解简易智能交通信号灯反馈控制系统的工作原理，掌握物联网决策与控制的基础操作，提升自主学习、合作探究和动手实操能力。 2.能结合探究活动二，查阅智能驾驶平台相关资料，梳理技术参数与应用场景，创新思考智能驾驶决策与控制的优化方向，结合自动驾驶仿真知识，尝试设计简单的决策优化思路，培养数字化创新思维和实践表达能力。 （四）信息社会责任 1.通过简易智能交通信号灯反馈控制系统搭建、程序编写，认识到精准决策、规范控制对智能设备安全运行的重要性，树立严谨、细致的技术操作态度，增强责任意识，理解决策失误、控制偏差对交通安全的影响。 2.理解物联网、大数据、人工智能、云计算之间的依存关系，自觉遵守技术操作规范，尊重技术发展规律，培养良好的信息素养和社会责任感，树立科技赋能交通、严谨守护安全的理念，关注智能驾驶技术的健康发展。 【教学目标】 知识与技能： 掌握物联网数据决策、控制技术的核心定义和作用，理解两者的内在关联；了解智能驾驶决策系统与执行器的功能，掌握感知—融合—决策—控制的完整链路；能完成探究活动一的硬件搭建、程序编写与优化，能结合探究活动二梳理智能驾驶平台的核心参数与技术应用，了解自动驾驶仿真的作用和数据闭环逻辑。 过程与方法： 以智能驾驶决策之谜为核心线索，采用情境激趣—知识讲解—探究实操—拓展延伸的教学模式，引导学生主动参与、动手实践、合作探究，体验物联网数据决策与控制的全流程，提升合作探究、硬件操作、程序编写和问题解决能力。 情感、态度与价值观： 激发学生对物联网数据决策与控制技术、智能驾驶技术的探究兴趣，感受技术与交通出行的紧密联系；培养严谨细致的学习态度、合作探究意识，树立科技自信和技术规范意识，愿意主动运用所学技术解决智能交通中的简单问题。增强责任意识，认识到数据决策的准确性、控制执行的规范性对智能交通安全的重要性，自觉规范技术操作行为，尊重技术、敬畏技术，培养良好的信息素养和社会责任感，树立技术无小事，严谨方可行的理念。 重点 1.掌握物联网数据决策、控制技术的核心定义和作用，理解感知—融合—决策—控制的完整逻辑链路。 2.能完成探究活动一，搭建简易智能交通信号灯反馈控制系统，编写程序实现红灯停止、绿灯前进的反馈控制功能，并能进行简单优化。 3.了解智能驾驶决策系统与执行器的功能，掌握物联网、大数据、人工智能、云计算之间的依存关系，了解自动驾驶仿真的核心作用。 难点 1.能结合场景，深度理解数据决策与控制执行的内在关联，明确决策是控制的前提、控制是决策的落地，实现理论与实践的深度结合。 2.能梳理探究活动一的程序编写逻辑，结合算法流程图，完成程序编写与调试，能分析程序报错原因并解决，能提出系统优化与改进的合理思路。 3.能理解智能驾驶从单车智能到车路协同的发展趋势，梳理自动驾驶仿真与数据闭环的逻辑，结合探究活动二，清晰梳理智能驾驶平台的技术应用与未来展望。 教学过程 教学环节 教师活动 二次备课 教学设计 教学设计 教学设计 教学设计 教学设计 教学设计 一、新课导入 1、情景展示 上节课我们解锁了物联网数据处理的密码，学会了给数据贴标签、做分析，知道了智能驾驶汽车能通过数据处理看懂红绿灯、识别障碍物。今天，教材里的博士爷爷又给我们抛出了一个新问题：无人驾驶车在遇到红灯时，怎样实现提前预警、自动减速、缓慢停车？ 2、揭示课题 大家肯定也有同样的疑惑，毕竟无人驾驶车没有司机，它怎么知道什么时候该停、什么时候该走？其实答案很简单，它的聪明不仅在于能看懂数据，更在于能根据数据做决定，还能把决定落地执行——这就是我们今天要学习的核心内容，川教版八年级下册信息科技第一单元第3节《物联网数据决策与控制》。 简单来说，数据决策就是智能设备的大脑思考，控制执行就是智能设备的动手行动，今天我们就一起来解锁这两个技能，先搞懂无人驾驶车的决策逻辑，再动手搭建简易系统，模拟智能交通控制，当一回智能交通工程师。话不多说，我们正式开启今天的学习之旅。 二、新课讲授（20分钟） 在正式学习知识点之前，我们先回顾上节课的内容：上节课我们学习了数据采集、数据标注、数据融合和数据分析，知道这些步骤能把杂乱的原始数据，变成有用的信息。而今天的决策与控制，就是在这些信息的基础上，让智能设备思考和行动，相当于给智能设备装上大脑和手脚。 接下来，我们分三个模块来学习，先搞懂核心概念，再动手实操，最后了解智能驾驶的发展，一步步解锁物联网数据决策与控制的奥秘，每个模块完成后，我们都会有一个小收获，最终集齐所有技能，成为智能交通工程师。 模块一：核心概念——搞懂决策和控制，解锁智能设备的大脑和手脚（6分钟） 首先我们来看第一个核心概念：物联网数据决策。什么是数据决策呢？简单来说，就是智能设备思考的过程——利用物联网收集到的大量数据，通过分析和处理，为自己指导行动、做出决定。就像我们过马路时，会观察红绿灯、来往车辆，然后决定走还是停，这个观察—分析—决定的过程，就是我们的决策，而智能设备的决策，靠的是数据、算法和云平台的运算能力。 大家记好三个关键点：数据是决策的基础，没有海量、准确的数据，决策就会出错；算法是决策的工具，能帮设备快速分析数据、找到最优方案；云平台是决策的算力支撑，能快速处理大量数据，让决策更高效。而且，人工智能技术是关键，它能保证物联网数据转化为有价值的决策，避免决策不合理。 教材里有一张图，清晰展示了物联网的决策与控制流程：传感器感知数据，经过数据融合，再进行任务决策，最后通过执行器实现控制执行，形成一个完整的闭环。大家可以简单理解为：眼睛（传感器）看数据，大脑（决策系统）做决定，手脚（执行器）去行动。 接下来是第二个核心概念：物联网控制技术。控制技术就是根据决策结果，对物联网中的各种设备和系统进行远程监控和管理，简单来说，就是智能设备行动的过程，是实现物联网自动化、智能化的关键环节。如果决策是大脑思考，那控制执行就是手脚落地，没有控制，决策就只是纸上谈兵。 结合智能驾驶场景，我们更容易理解：智能驾驶的决策系统，就相当于它的大脑，负责分析判断、规划行车策略，比如遇到红灯就决定停车，遇到绿灯就决定前进；执行器就相当于它的手和脚，接收决策指令后，操控车辆转向、加减速、制动，把决策变成具体的动作，保证车辆安全稳定行驶。 总结一下：决策是做什么，控制是怎么做，两者相辅相成，缺一不可，没有决策，控制就没有方向；没有控制，决策就没有意义。掌握了这两个核心概念，我们就完成了第一个小目标，接下来进入第二个模块，动手实操，体验决策与控制的乐趣。 模块二：探究活动一——动手搭建，模拟智能交通信号灯反馈控制（8分钟） 教材告诉我们，红绿灯的数据经过采集、传输、处理和分析后，会用来控制汽车的动作，今天我们就用前面学到的知识，搭建一个简易智能交通信号灯反馈控制系统，模拟汽车遇到红绿灯时的反应，比如检测到红灯时，用声音反馈来模拟汽车停车，检测到绿灯时，模拟汽车前进。 这个探究活动分为三个步骤，大家跟着教材，小组分工协作，一步步完成，遇到问题及时交流，也可以查看教材提示，我们一起攻克这个核心实操任务。 第一步，功能分析。我们搭建的系统，核心功能是：根据红绿灯数据的分析结果，给出不同的反馈控制。简单来说，就是识别红灯→触发停车反馈（比如声音），识别绿灯→触发前进反馈，大家要明确这个核心功能，后续的硬件搭建和程序编写，都要围绕这个功能展开。 第二步，硬件搭建。教材给出了基本的硬件清单，大家对照清单，准备好所需设备：1块主控板，负责实现系统编程控制，相当于整个系统的小大脑；1个USB摄像头，用来拍摄交通信号灯图像，相当于系统的眼睛；3张交通灯卡纸，用来模拟红绿灯，方便摄像头识别。 搭建时要注意两个要点：一是硬件连接要规范，按照教材提示，将摄像头与主控板正确连接，避免接错接口导致设备无法正常工作；二是摆放要合理，摄像头要对准交通灯卡纸，确保能清晰拍摄到红绿灯图像，为后续识别和决策打下基础。搭建完成后，小组之间互相检查，确认硬件连接无误。 第三步，程序编写。首先，我们要明确算法流程图，教材中虽然没有给出完整的流程图，但我们可以结合功能分析，梳理出核心流程：摄像头采集红绿灯图像→系统识别红绿灯数据→判断是红灯还是绿灯→触发对应反馈控制（红灯：声音提示停车；绿灯：提示前进）。 然后，大家选择自己熟悉的软件编程平台，根据这个算法流程图，编写程序。编写时要注意：一是要调用摄像头采集图像的指令，确保能正常采集到红绿灯图像；二是要编写红绿灯识别的代码，准确区分红灯和绿灯；三是要编写反馈控制的代码，实现红灯声音提示、绿灯提示前进的功能。 这里有一个小问题，需要大家思考：如何对这个智能交通信号灯检测系统进行优化与改进？比如，如何提高红绿灯识别的准确率？如何让反馈控制更直观（除了声音，还可以增加灯光提示）？大家在编写程序的过程中，也可以尝试思考这些问题，后续我们一起交流。 现在给大家3分钟时间，小组分工，明确谁负责硬件搭建、谁负责程序编写、谁负责调试，快速完成探究活动一的任务，完成后举手示意，我们进入第三个模块，了解智能驾驶的发展。 模块三：智能驾驶的发展与技术融合（6分钟） 完成了简易系统的搭建，大家对数据决策与控制有了更直观的认识，接下来我们回到智能驾驶这个核心场景，看看教材里的博士爷爷又给我们带来了什么问题：我们什么时候能够用上无人驾驶家用汽车？ 答案是：快了！但智能驾驶的发展，还面临着一些挑战。 智能驾驶技术的挑战，主要集中在两个环节：感知和决策。感知环节，智能驾驶汽车需要更精准、更可靠地感知周围环境，这就需要依赖多传感器融合、高精度地图、车用无线通信等技术，相当于让汽车的眼睛更敏锐；决策环节，智能驾驶系统需要快速处理大量准确的数据，应对复杂的交通环境，实现自主决策和精确控制，相当于让汽车的大脑更聪明。 未来的智能驾驶技术，会从单车智能发展到车路协同。大家不用记复杂的定义，简单来说，单车智能就是一辆车自己思考、行动，而车路协同就是车和路互相配合，通过无线通信技术，实现车与车、车与路的实时信息交互，让交通更安全、更高效，就像我们过马路时，不仅自己看红绿灯，还会和身边的人互相提醒一样。 接下来，我们看探究活动二：了解智能驾驶平台。智能驾驶平台是实现自动驾驶功能的软硬件系统，就相当于智能驾驶汽车的核心中枢。请大家查找资料或回忆身边的智能驾驶平台，填写教材中的表格，表格需要填写智能驾驶平台的适用场景、感知元件、数据与算法、智驾功能、云平台及特点，大家可以结合教材提示，互相交流补充。 教材里的博士爷爷还问：智能驾驶会用到人工智能技术吗？答案是肯定的。智能驾驶其实是物联网、大数据、云计算与人工智能技术融合的创新应用，它们四个是好搭档，互相依存、互相促进：物联网负责采集数据，相当于收集信息；云计算负责处理数据，相当于加工信息；大数据技术负责分析数据，相当于挖掘价值；人工智能负责基于数据分析结果，提供智能化决策和支持，相当于做出决定。 最后，我们简单了解一下拓展阅读中的内容：自动驾驶仿真。它就像是一个虚拟的游戏世界，用电脑模拟真实的开车环境，工程师们可以在这个虚拟世界里，模拟各种开车时可能遇到的情况，测试和改进自动驾驶技术，不用真车、真路，就能让自动驾驶变得更聪明、更安全。而且，自动驾驶仿真平台还能形成完整的数据闭环，不断训练优化算法，降低测试成本，缩短开发周期，相当于给智能驾驶技术的发展加速。 三、拓展延伸（5分钟） 恭喜大家顺利完成今天的核心知识点学习和探究实操任务，成功解锁了物联网数据决策与控制的技能，成为了合格的智能交通工程师。接下来，我们开启拓展挑战，把今天学到的知识灵活运用，看看谁的应用能力和创新能力最强。 1.拓展挑战一：系统优化小能手。结合探究活动一搭建的简易智能交通信号灯反馈控制系统，尝试优化系统功能。比如，增加黄灯的识别与反馈（黄灯提示减速），提高红绿灯识别的准确率，或者增加灯光反馈（红灯亮红灯、绿灯亮绿灯），完善程序编写，下节课展示自己的优化成果。 2.拓展挑战二：智能驾驶展望家。结合今天学到的智能驾驶发展知识，思考：车路协同技术能解决智能驾驶中的哪些问题？未来的智能驾驶，还能融入哪些新技术（比如5G、无人机）？结合自动驾驶仿真的知识，说说仿真技术能为智能驾驶的发展提供哪些帮助，小组讨论1分钟，梳理自己的思路。 3.拓展挑战三：技术融合小达人。结合教材中物联网、大数据、云计算、人工智能的依存关系，举例说明这四种技术在生活中的其他融合应用（除了智能驾驶），比如智能家电、智慧校园，说说每种技术在应用中扮演的角色，下节课分享自己的例子。 课后，大家可以继续深入探究这三个挑战，查阅相关资料，完善自己的思路，同时也可以关注身边的智能驾驶技术、智能交通设备，看看它们用到了今天我们学到的哪些决策与控制技术，尝试分析它们的工作逻辑。 四、课堂小结（3分钟） 今天的课程即将结束，我们一起来回顾一下，今天我们学到的核心知识，梳理一下整个知识体系。首先，我们以教材博士爷爷的设问为切入点，明确了本节课的核心内容——物联网数据决策与控制，知道了它是智能设备思考和行动的核心，是物联网技术落地的关键。 然后，我们学习了两个核心概念：物联网数据决策和控制技术，明确了感知—融合—决策—控制的完整逻辑链路，知道了决策是做什么，控制是怎么做，两者相辅相成；接着，我们完成了探究活动一，动手搭建了简易智能交通信号灯反馈控制系统，掌握了硬件搭建、程序编写的基础技能，体验了决策与控制的具体应用；最后，我们了解了智能驾驶的发展趋势，知道了从单车智能到车路协同的发展方向，掌握了物联网、大数据、云计算、人工智能的融合关系，还了解了自动驾驶仿真的核心作用。 我们还知道，今天学到的知识，不仅应用在智能驾驶中，还广泛应用在我们生活的方方面面，比如智能家电、智慧交通、智慧校园，改变着我们的生活和出行方式。数据决策与控制，让智能设备更聪明、更可靠，也让我们的生活更便捷、更安全。 希望大家课后能及时复习今天学到的知识点，巩固硬件搭建和程序编写的技能，主动探究智能驾驶技术的更多应用，培养自己的数字化素养，养成严谨、细致的学习态度，将来成为能运用技术解决问题、推动科技发展的创新型人才。 五、作业布置（1分钟） 1.基础作业：完善探究活动一的硬件搭建和程序编写，确保系统能正常运行，实现红灯声音提示停车、绿灯提示前进的功能。 2.实践作业：完成探究活动二的表格填写，查阅智能驾驶平台相关资料，补充完整表格中的各项参数，下节课分享自己的查阅成果和思考。 六、板书设计 物联网数据决策与控制— 一、核心主线：解锁智能驾驶决策密码 二、核心知识点 1.两大核心概念 决策——大脑思考：数据+算法+云平台（做什么） 控制——手脚行动：执行器（怎么做） 2.核心链路：感知→融合→决策→控制（闭环） 3.探究活动一：简易交通信号灯反馈控制 硬件：主控板+摄像头+交通灯卡纸 程序：采集→识别→判断→反馈 4.智能驾驶发展：单车智能→车路协同 5.四大技术融合：物联网+大数据+云计算+人工智能 6.自动驾驶仿真：虚拟测试，加速发展 三、小提醒 硬件搭建要规范，程序编写要细心；决策控制相结合，科技赋能智慧行！ 教 学 反 思 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页） 学科网（北京）股份有限公司 $