《第 25 课 学习探究新工具 》 教学设计-2026-2027学年人教版初中信息科技八年级全一册

该初中信息科技教学设计聚焦物联网新型探究工具，涵盖思维整理、协作交流、数据采集分析类工具。通过传统与数字化水温探究实验对比导入，搭建从传统工具到数字化工具的认知支架，梳理工具功能与适配场景。 特色在于情境对比激发兴趣，分类认知构建工具体系，实操热水降温实验强化数据采集传输分析逻辑（计算思维），合作研讨促进工具迁移应用（数字化学习与创新），培养信息意识与严谨探究态度。助力学生提升工具应用与探究能力，为教师提供素养导向的完整教学方案。

第 25 课 学习探究新工具 科目 信息技术 教材 人教版 核心素养目标 信息意识：感知物联网新型学习工具的应用价值，能精准识别不同探究工具的适配场景，主动发掘数字化工具对学科学习、实验探究的辅助作用，树立高效数字化学习理念。 计算思维：通过热水降温规律探究实践，梳理数据采集、传输、分析的完整逻辑，学会拆解探究任务、设计简易探究流程，培养逻辑推理与数据处理思维。 数字化学习与创新：熟练运用物联设备、在线探究工具完成自主探究与小组协作，能迁移工具用法解决各类学科探究问题， 创新学习方式。信息社会责任：规范使用数字化探究工具，尊重数据真实性，养成严谨求实的探究态度，遵守网络与数字设备使用规范。 教学重难点 教学重点：全面认识物联网赋能的各类新型学习探究工具，掌握思维整理、数据采集、在线协作类工具的核心功能，熟练掌握热水降温规律物联探究实验的完整操作流程，明晰物联网技术在学科探究中的基础应用场景。 教学难点：理解物联探究工具数据采集、传输、分析的底层逻辑，能够根据不同探究任务精准匹配对应工具，自主设计简易数字化探究方案，实现工具用法与探究思维的灵活迁移与创新应用。 教学过程——主要思路 （一）情境导入，激趣启思 在日常学科学习与实验探究中，学生大多依赖传统纸笔记录、人工观察统计的方式完成学习任务，这类方式存在数据误差大、记录效率低、难以直观呈现规律、不便团队协作分享等诸多问题。为了让学生直观感知传统探究方式的局限性，教师可结合学生熟悉的物理学科水温探究实验展开情境创设，展示两组探究案例：一组是学生人工计时、手写记录水温数据、手绘温度变化曲线的传统探究成果，另一组是通过物联网设备自动采集、实时传输、智能生成数据图表的数字化探究成果。 通过两组成果的直观对比，引导学生自主发现差异：传统探究方式耗时费力，数据易出错，规律总结依赖主观判断；而新型数字化探究工具能够精准、快速完成数据采集与分析，直观呈现实验规律。随后教师顺势抛出核心问题：新时代数字化学习背景下，有哪些适配学科探究的新型工具？这些工具如何助力我们高效完成学习探究任务？以此激发学生的探究兴趣与求知欲，自然引出本节课的学习主题——学习探究新工具。同时明确本节课的核心学习方向，即认识新型探究工具、掌握工具使用方法、学会运用工具完成数字化探究任务，为后续新知学习奠定基础。 （二）新知讲授，分类认知探究新工具 本节课所探究的新工具，区别于传统纸笔、直尺、计算器等基础学习工具，是依托物联网、互联网技术诞生的数字化、智能化探究工具，能够适配初中多学科自主探究、小组协作、数据分析、思维梳理等多样化学习需求。教师结合教材内容与初中学生学习场景，将新型探究工具分为三大类别，逐一展开细致讲解，结合实例拆解工具功能与适用场景，帮助学生系统认知。 第一类为思维整理类探究工具。这类工具以思维导图工具为核心，常见的有XMind、MindMaster、在线思维导图平台等。在传统学习中，学生梳理知识框架、整理探究思路时，多采用手写提纲的方式，内容零散、逻辑混乱、不易修改。而思维导图工具可将零散的知识点、探究步骤、实验思路以图形化、层级化的形式呈现，清晰展示知识点之间的逻辑关联、探究任务的递进关系。教师结合具体学习场景举例，在整理单元知识体系、规划实验探究流程、梳理课题研究思路时，均可借助该类工具，快速搭建思维框架，优化探究思路，提升学习条理性。同时简单演示基础操作，如新建画布、添加分支、标注核心内容、调整层级结构等，让学生掌握基础使用方法。 第二类为协作交流类探究工具。以在线协作文档、云端共享平台为代表，常见工具包括腾讯文档、飞书文档、石墨文档等。初中阶段的课题探究、实验调研、小组作业大多需要团队配合，传统线下分工、单独汇总的方式，容易出现内容重复、修改滞后、信息不对称等问题。在线协作工具支持多人同时在线编辑、实时修改、云端保存、一键分享，小组成员可同步完善探究报告、补充实验数据、交流探究想法，无需线下聚集即可完成高效协作。教师结合校园探究场景讲解，比如班级学科调研报告撰写、小组实验成果整理、探究资料汇总等场景，均可依托该类工具完成，大幅提升团队探究效率，同时实现探究成果的实时留存与共享。 第三类为数据采集与分析类物联工具，这是本节课的核心新知内容，也是数字化探究的核心工具。这类工具依托物联网硬件设备与线上数据平台，可实现实验数据的自动化、精准化采集、传输、存储与分析，主要包含温度、湿度、光线等各类传感器设备，以及掌控IOT、MQTT数据传输平台等。传统理化生实验中，人工读数、计时、记录存在极大误差，且无法实时捕捉细微数据变化，难以精准总结实验规律。而物联传感器可实时采集实验动态数据，通过程序定时读取数据并上传至云端平台，自动生成数据表格、变化曲线，直观呈现实验变量的变化规律，让实验探究从“经验判断”转变为“数据支撑”。教师重点讲解温度传感器的核心功能、数据传输原理、平台数据查看方式，为后续实操探究做好知识铺垫。 在各类工具讲解完成后，教师引导学生进行对比总结，梳理传统学习工具与新型数字化探究工具的核心差异，明确新工具数据驱动、精准高效、实时共享、智能分析的核心优势，帮助学生构建完整的新知体系，深化对探究新工具的认知。 （三）实操探究，完成热水降温规律数字化实验 本节课的核心实操任务为依托物联新工具，完成热水降温规律的数字化探究实验，让学生将理论认知转化为实操能力，熟练掌握物联工具的使用流程与数字化探究方法。教师采用任务驱动、小组合作的模式开展教学，将学生分为若干小组，明确小组分工，涵盖设备组装、程序调试、数据观测、记录整理、成果分析等岗位，确保每位学生都能参与实操过程。 首先，教师展示实验所需全套器材与工具，包括温度传感器、主控设备、OLED显示屏、不同材质的水杯、热水、数据线，以及对应的mPython编程软件、掌控IOT云端平台。随后详细讲解实验整体流程，分为设备搭建、程序设置、数据采集、数据传输、数据分析五大环节，逐一拆解各环节操作要点与注意事项。在设备搭建环节，指导学生规范连接温度传感器与主控设备，检查线路连接是否牢固，避免接触不良导致数据采集异常，同时区分玻璃杯、不锈钢杯、加盖、不加盖四种实验变量场景，明确对照实验的探究逻辑。 在程序设置环节，教师带领学生操作mPython软件，讲解基础程序代码的功能，设置定时读取温度数据、屏幕实时显示数据、云端上传数据的核心程序指令，指导学生完成程序初始化调试，确保设备能够正常采集并传输数据。重点强调数据采集的时间间隔设置，保证数据能够完整记录热水降温的全过程，同时讲解OLED显示屏的实时数据查看方法，让学生能够现场观测实时温度变化。 数据采集与传输环节为实验核心环节。学生按照分组实验方案，分别对四种不同场景下的热水温度进行采集，设备通过传感器实时捕捉温度数据，经程序处理后，一方面在本地显示屏实时展示，另一方面通过MQTT协议上传至掌控IOT云端平台。教师巡回指导，及时解决学生实操中出现的线路故障、程序报错、数据无法上传等问题，提醒学生保持实验环境稳定，避免外界因素干扰数据准确性，同时引导学生观察不同场景下温度的变化差异，初步感知材质、密封方式对热水降温速度的影响。 实验完成后，进入数据分析环节。指导学生登录云端平台，调取本次实验的全部数据，平台可自动生成温度随时间变化的折线统计图。学生结合数据表格与可视化图表，对比四组实验数据的差异，自主分析实验规律：相同条件下，不锈钢杯散热速度快于玻璃杯，加盖密封的水杯降温速度明显慢于不加盖水杯，实现了通过数字化工具精准验证物理热传递规律的探究目标。同时引导学生整理实验数据、梳理探究流程，形成完整的小组实验探究记录。 实操过程中，教师注重引导学生自主思考，鼓励学生主动发现问题、排查故障，比如数据停滞、数据波动异常等问题，培养学生的实操能力与问题解决能力。同时强调实验严谨性，要求学生尊重原始数据，不篡改、不编造数据，树立严谨的科学探究态度，落实信息社会责任素养。 （四）合作研讨，深化工具应用与思维迁移 实操实验结束后，教师组织小组合作研讨活动，围绕核心问题展开深度交流，帮助学生梳理探究过程、总结工具用法、实现思维迁移。教师布置分层研讨问题，循序渐进引导学生思考，第一层问题聚焦本次实验实操，让学生小组内交流本次数字化探究实验的完整流程，梳理物联工具在实验中承担的作用，对比人工实验与物联数字化实验的优缺点，总结本次实验的收获与不足。 第二层问题聚焦工具适配与场景迁移，引导学生结合本节课所学的三类新型探究工具，展开讨论：除了热水降温实验，初中理化生、文史类学科中，还有哪些探究任务可以使用这些新工具？不同探究任务应该如何精准匹配对应的探究工具？学生结合自身学习经验积极发言，梳理出多元应用场景，如利用传感器探究植物光照生长规律、利用思维导图梳理历史事件脉络、利用在线协作文档完成地理调研、利用物联设备采集环境温湿度、空气质量数据等。 第三层问题聚焦探究思维提升，引导学生思考数字化探究的核心逻辑，总结“明确探究目标—选择适配工具—采集处理数据—分析总结规律—优化探究方案”的通用数字化探究流程。各小组整理研讨成果，推选代表进行全班分享，教师对各小组的发言进行点评、补充与总结，肯定学生的创新思考，梳理工具应用的核心方法，帮助学生打破单一实验局限，实现工具用法与探究思维的灵活迁移，让学生能够将本节课所学技能应用于日常各类学科探究中。 （五）课堂小结，梳理知识体系 教师带领学生进行系统性课堂小结，串联本节课全部知识点与实操内容，帮助学生构建完整的知识框架。首先梳理本节课的核心知识，回顾三类新型探究工具的类别、功能、适用场景，明确传统工具与数字化新工具的核心区别，重点强化物联数据采集工具的工作原理与应用价值。 其次复盘本节课的核心实操流程，再次梳理热水降温规律数字化探究实验的设备搭建、程序调试、数据采集、传输分析全流程，巩固学生的实操技能与数字化探究逻辑。同时总结本节课的核心学习方法，即任务驱动、工具适配、数据支撑、合作探究的数字化学习方法，引导学生明确数字化探究的核心是依托工具、立足数据、严谨求证。 最后，教师升华课堂主题，告知学生新型数字化探究工具是新时代学习的重要助力，不仅能够提升探究效率与精准度，更能培养创新思维与科学探究能力，鼓励学生在后续学习中主动尝试、合理运用各类数字化探究新工具，摆脱传统学习局限，养成自主、高效、创新的数字化学习习惯，持续提升自身数字化学习与创新能力。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $