第二单元 第1课 规划校园数字气象站 教学设计 2025-2026学年教科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校园数字气象站规划，涵盖气象数据认知、传统与数字化测量对比、气象数据全流程及系统架构设计。通过天气预报情境导入，播放校园气象站短视频引导观察，衔接学生已掌握的物联网基础，为后续数据采集等学习搭建支架。 此资料以任务驱动为主线，通过补全原理图、小组合作绘制含数据流向的气象站示意图等实践，培养信息意识（如数据流程认知）、计算思维（系统架构抽象建模）和数字化实践能力。贴近生活的情境与可操作任务，助力学生建立系统思维，也为教师提供清晰教学流程与实践指导。

第二单元 物联反馈系统———校园数字气象站 第1课 规划校园数字气象站 课题 第1课 规划校园数字气象站 课型 新授课 + 实践操作课 课时 1 总课时 教材分析 本课是第二单元开篇课，以天气预报与气象观测为切入点，引导学生认识气象数据、传统测量与数字化测量方式，了解气象数据全流程。通过了解国家气象科学数据中心，明确校园数字气象站功能，完成原理图与示意图设计，为后续数据采集、传输、运维、分析奠定整体规划基础。 学情分析 学生已掌握物联网三层架构、传感器、反馈控制等基础，具备简单项目设计经验。学生对气象现象熟悉，但对专业气象数据、数字化测量、物联网气象站架构认知不足，抽象系统规划能力较弱。需结合生活体验、资料探究、图示化任务降低难度，培养系统思维。 核心素养 （教学） 目标 信息意识：认识常见气象数据及采集、传输、存储、分析流程，建立数据与平台意识。 计算思维：理解校园数字气象站系统结构，能用框图与示意图完成整体规划。 数字化实践：能区分传统与数字化测量方式，完成气象站原理图补全与示意图绘制。 信息社会责任：感受气象数据服务生活，树立科学观测、安全用网、规范探究意识。 德育安全 文明上网、安全查阅资料；科学观测、爱护设备，培养严谨求实的科学态度。 教学重点 常见气象数据、传统与数字化测量、气象站功能、系统原理图与示意图设计。 教学难点 理解物联网气象站架构，完成规范、完整的校园数字气象站规划。 教法学法 教法：情境导入、资料探究、图示讲解、任务驱动。 学法：自主探究、小组讨论、绘图设计、展示交流。 教学准备 PPT 课件、气象数据表格、原理图模板、网络环境。 教学过程设计 复备栏 （一）情境导入：从天气预报到数字气象站 生活情境导入 教师提问：每天上学前，我们都会关注什么来决定穿衣、是否带伞？ 学生自由回答：天气预报、温度、下雨、风力等。 教师引导：天气预报来自精准的气象观测。过去靠人工仪器，现在靠物联网数字气象站。今天我们就走进物联网气象，规划一座属于我们校园的数字气象站。 观看短视频 播放校园气象站、智能气象监测短视频，引导学生观察： 气象站测量哪些数据？ 用什么设备测量？ 数据如何呈现？ 板书课题 第 1 课 规划校园数字气象站 明确本课任务 认识气象数据与测量方式 了解气象数据全流程 明确校园数字气象站功能 完成气象站原理图与示意图设计 （二）新知探究：气象数据与测量方式 认识气象数据教师结合教材讲解：气象数据是反映天气状况的数据，常见包括： 温度、湿度、气压 风速、风向 降水量 传统测量 vs 数字化测量组织学生分组完成教材表格，教师总结： 降水量：传统用漏斗式雨量器；数字化用翻斗式雨量传感器。 温度：传统用温度计；数字化用温湿度传感器。 风速：传统用风杯风速仪；数字化用风速传感器。 在线气象平台体验引导学生了解 “国家气象科学数据中心”： 可查询历史与实时气象数据 数据可视化展示 支持采集、传输、存储、分析全流程 气象数据全流程（能量加油站）教师板书并讲解四步流程： 数据采集：传感器获取数据，转为电信号 数据传输：网络传到服务器 / 平台 数据存储：保存到数据库 数据处理与分析：清洗、转换、可视化、预测 议一议：什么是校园数字气象站？学生分组讨论后总结：校园数字气象站是利用物联网传感器、网络、平台，自动采集、实时传输、远程监测、反馈控制的校园气象观测系统。 核心功能： 自动采集气象数据 数据上传云平台 计算机 / 移动终端实时查看 可实现反馈控制（如大风关门窗） （三）系统规划：校园数字气象站架构 系统组成讲解结合教材原理图，逐一介绍： 传感器：采集气象数据（感知层） 智能终端（主控板）：处理数据、本地显示 网络（路由器）：数据传输 物联网平台：存储、分析、展示 计算机 / 移动终端：远程查看、控制 执行器：反馈控制动作（如关窗装置） 补全原理图（做一做） 教师带领学生逐项填写： 1 传感器：获取气象数据2 执行器：执行反馈控制动作3 移动终端：显示数据、反馈控制4 计算机终端：显示数据、连接平台5 智能终端：本地显示数据6 物联网平台：存储、分析数据7 网络：提供数据交互8 其他：电源、支架、外壳等 强调两大核心流程 数据采集：传感器→智能终端→网络→平台→终端显示 反馈控制：终端指令→网络→智能终端→执行器动作 安全与规范提示 设备安装在空旷、安全、无遮挡处 防水、防晒、防触碰 用电安全、网络安全 数据只用于学习，不泄露隐私 （四）实践任务：绘制校园数字气象站示意图 设计要求以小组为单位，绘制校园数字气象站示意图，要求： 包含：传感器、主控板、网络、平台、终端、执行器 标注名称与作用 画出数据流向箭头 布局合理、清晰美观 设计步骤 确定整体结构：感知层、网络层、应用层 画出各硬件模块 标注名称与功能 用箭头表示数据采集与控制流向 添加文字说明 小组合作绘制学生分组完成，教师巡视指导，重点帮助： 架构不清晰的小组 不会标注功能的学生 画图不规范的小组 教师巡回指导要点 是否包含核心设备 数据流向是否正确 反馈控制是否体现 布局是否合理清晰 （五）展示交流与点评优化 小组展示邀请 3—4 组上台展示示意图，讲解： 气象站由哪些部分组成 数据如何采集、传输、显示 如何实现反馈控制 师生互评评价要点： 完整性：设备齐全、流程正确 规范性：标注清晰、流向合理 创新性：布局美观、有特色 科学性：符合物联网架构逻辑 方案优化各组根据点评修改完善示意图，形成最终规划方案，为下一课数据采集做好准备。 （六）课堂总结与作业布置 课堂总结本课我们认识了气象数据、传统与数字化测量，学习了气象数据全流程，明确了校园数字气象站功能与架构，完成了规划示意图。下一节课我们将进入校园数字气象站数据采集。 布置作业(1) 完善校园数字气象站示意图并上交。(2) 预习第 2 课《校园数字气象站数据采集》。(3) 观察校园适合安装气象站的位置，说明理由。 板书设计 第 1 课 规划校园数字气象站 一、气象数据 温度、湿度、气压、风速、风向、降水量 二、测量方式 传统测量 → 数字化测量（传感器） 三、数据流程 采集 → 传输 → 存储 → 处理分析 四、系统架构 传感器 → 智能终端 → 网络 → 平台 → 终端 / 执行器 五、核心功能 数据采集、实时传输、远程监测、反馈控制 教 学 反 思 本课以生活天气预报导入，贴近学生经验，课堂参与度较高。通过资料探究与图示拆解，学生基本掌握气象数据与系统架构。但部分学生对物联网平台与反馈控制理解仍模糊，示意图绘制不够规范。后续应增加实物图例与架构动画，加强小组互助指导，提升规划设计的科学性与完整性。 学科网（北京）股份有限公司 $