資源簡介

(共15張PPT)
情境導入：
本單元主題：智能物聯系統實踐
智能物聯系統的開發意愿通常來自某個真實問題的解決需求，開發過程需要遵循一些基本流程，一般是從系統的設計思路開始，再進行硬件搭建、程序設計、系統調試、改進完善到系統運行和發布。
配備了物聯系統的農場，與普通農場相比有什么區別
基于大數據的天氣預測會對智慧農場中農作物的生長起到怎樣的作用
《第12課 智能物聯系統的設計》
2023年浙教版 八年級下冊
-第3單元 智能物聯系統實踐 -
珠珠老師
信息科技 課件
2022新版課標內容
1
活動1：需求分析
2
活動2：整體設計
《目錄》
信息科技
3
活動3：物聯系統原型搭建實踐
01
需求分析
活動1
01.知識點講解
搭建一個智能物聯系統,首先需要明確用戶對所搭建系統的設計目標，并由此分析該系統的功能、資源和環境等需求，同時對系統進行可行性分析。
以“智能校園數字氣象站系統”為例，通過組建團隊,以小組協作方式完成需求分析表，如表12-1所示。
活動1：需求分析
01
01.知識點講解
活動1：需求分析
01
智能物聯系統名稱:智能校園數字氣象站系統 設計目標 通過氣象站系統的搭建，實時監測校園氣象環境
功能需求 1.利用智能終端結合相關傳感器，對氣溫、最高氣溫、最低氣溫、氣壓、相對濕度、風向風速、降水量等氣象要素進行現場監測
2.通過網絡收集各種傳感器的數據，實時上傳到物聯網平臺并保存到數據庫，供后期分析
3.通過物聯網平臺，實時查詢相關數據，實現Web界面顯示各種數據，實現一定的反饋控制
4．通過簡單的數據預測，實現簡單的天氣預報
資源與環境需求 1.硬件的選擇;服務器、網絡設備、智能終端、傳感器、立桿等
2.軟件的選擇:物聯網平臺、程序編寫軟件等
3．環境的選擇:校園中的空曠場地，四周無遮擋物，能充分采集陽光、風速等數據
01.知識點講解
活動1：需求分析
01
可行性分析 技術角度 選擇穩定的物聯網平臺，如: Easyiot、SloT;選擇硬件相配套的編程軟件，如:Python IDE、mPython、BXY
經濟角度 選擇教師計算機或學生計算機自行搭建服務器，或選用能提供一定免費使用空間的物聯網平臺網絡服務器;購置通用性、操作性良好的硬件，如傳感器、執行器、通信模塊、擴展板等
社會意義 通過建立以物聯網為核心的在線校園數字氣象站系統，實時觀測與記錄溫度濕度、風向風速、紫外線強度等氣象參數，提高學生學習氣象科學知識的興趣，促進學校氣象科普工作的開展
01.知識點講解
01
助力知識
氣象站是用于監測實時環境變化的觀測系統。在早期，人們建立氣象觀測點，使用各種自制的儀器記錄和同步各種數據，如百葉箱里面放有干球溫度表、濕球溫度表、毛發濕度表、最高和最低溫度表等多種儀器，通過人工觀測記錄數據并上傳。隨著技術的發展，自動氣象站已在我國得到了廣泛普及，通過氣象傳感器、微電腦氣象數據采集儀、通信模塊、全天候防護箱和氣象觀測支架等設備，無須人工干預，即可定時向氣象中心站傳輸探測數據。
活動1：需求分析
02
整體設計
活動2
01.知識點講解
活動2：整體設計
02
整體設計是在完成物聯系統需求分析的基礎上，對整個系統的開發進行設計。整體設計是根據需求確定系統要建設的模塊，分析模塊要具備的功能和支持的設備，設計出系統的架構圖。以“智能校園數字氣象站系統”為例，如圖12-1所示。
收集模塊:以傳感器為采集工具，將感知的信息采集并轉化成數據。傳輸模塊:通過通信網絡實現數據傳輸，將數據上傳到物聯網平臺。處理模塊:通過物聯網平臺實時存儲接收到的數據，按一定規則進行分析與處理。
呈現模塊:處理過的數據最終輸出或反饋到智能設備，以一定方式皇現出來。
03
物聯系統原型搭建實踐
活動3
01.知識點講解
活動3：物聯系統原型搭建實踐
03
利用實驗設備，搭建一個簡單的數字氣象站系統原型，實現數據采集、實時傳輸和數據呈現等功能。以風速數據采集為例，將風速傳感器連接主控板，編寫程序實現數據采集、網絡連接、物聯網平臺連接及數據上傳等功能，在物聯網平臺查看風速數據。
1.通過系統原型搭建實踐，了解氣象站中數據傳遞過程，小組在線協同完善需求分析表，根據工作流程中的功能模塊，形成一個設計方案稿。
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鞏固練習
1
活動1：需求分析
2
活動2：整體設計
《總結》
信息科技
3
活動3：物聯系統原型搭建實踐
《感謝觀看》
- Thank for Viewing -
珠珠老師
2023年浙教版 八年級下冊《第12課 智能物聯系統的設計》教學設計
教學內容分析
本節課是2023年浙教版出版的八年級下冊第三單元第2課。本節課分為三個活動：“需求分析”“整體設計”“物聯系統原型搭建實踐”三部分內容組成。學生通過小組合作探究學習逐步掌握本節課的知識點，具備一定的小組合作能力、探究能力、創新能力等，提升信息社會責任，綜合提升信息素養。
教學目標及核心素養指向
1、通過對智能物聯系統的需求分析與設計規劃，了解物聯系統開發的基本流程;（信息意識、計算思維） 2、實現物聯系統原型的搭建，增強使用數字設備開展創新活動的意識。（信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任）
教學重難點
教學重點： 通過對智能物聯系統的需求分析與設計規劃，了解物聯系統開發的基本流程 設計原因：物聯系統開發的基本流程是本節課的主要內容，知識點的滲透需要作為重點內容。 教學難點： 實現物聯系統原型的搭建，增強使用數字設備開展創新活動的意識 設計原因：增強使用數字設備開展創新活動的意識此部分對學生來說難度較高，應作為難點內容。
教學過程
1、情境導入（3分鐘）
教師活動 學生活動
情境引入：智能物聯系統的開發意愿通常來自某個真實問題的解決需求，開發過程需要遵循一些基本流程，一般是從系統的設計思路開始，再進行硬件搭建、程序設計、系統調試、改進完善到系統運行和發布。 配備了物聯系統的農場，與普通農場相比有什么區別 基于大數據的天氣預測會對智慧農場中農作物的生長起到怎樣的作用 學生聽教師引導生活中的案例,學生討論，回答提問
設計意圖： 激發學生對人工智能的學習興趣并快速進入學習狀態。
2、新知講授（35分鐘）
教師活動 學生活動
活動1：需求分析 知識講解 搭建一個智能物聯系統,首先需要明確用戶對所搭建系統的設計目標，并由此分析該系統的功能、資源和環境等需求，同時對系統進行可行性分析。 以“智能校園數字氣象站系統”為例，通過組建團隊,以小組協作方式完成需求分析表，如表12-1所示。 重點知識 氣象站是用于監測實時環境變化的觀測系統。在早期，人們建立氣象觀測點，使用各種自制的儀器記錄和同步各種數據，如百葉箱里面放有干球溫度表、濕球溫度表、毛發濕度表、最高和最低溫度表等多種儀器，通過人工觀測記錄數據并上傳。隨著技術的發展，自動氣象站已在我國得到了廣泛普及，通過氣象傳感器、微電腦氣象數據采集儀、通信模塊、全天候防護箱和氣象觀測支架等設備，無須人工干預，即可定時向氣象中心站傳輸探測數據。 活動2：整體設計 知識講解 整體設計是在完成物聯系統需求分析的基礎上，對整個系統的開發進行設計。整體設計是根據需求確定系統要建設的模塊，分析模塊要具備的功能和支持的設備，設計出系統的架構圖。以“智能校園數字氣象站系統”為例，如圖12-1所示。 收集模塊:以傳感器為采集工具，將感知的信息采集并轉化成數據。傳輸模塊:通過通信網絡實現數據傳輸，將數據上傳到物聯網平臺。處理模塊:通過物聯網平臺實時存儲接收到的數據，按一定規則進行分析與處理。 呈現模塊:處理過的數據最終輸出或反饋到智能設備，以一定方式皇現出來。 活動3：物聯系統原型搭建實踐 知識講解 利用實驗設備，搭建一個簡單的數字氣象站系統原型，實現數據采集、實時傳輸和數據呈現等功能。以風速數據采集為例，將風速傳感器連接主控板，編寫程序實現數據采集、網絡連接、物聯網平臺連接及數據上傳等功能，在物聯網平臺查看風速數據。 學生通過教師的講解，以小組合作的方式，開展探討交流，完成任務 活動1：需求分析 小組合作探究 1.以“智能校園數字氣象站系統”為例，通過組建團隊,以小組協作方式完成需求分析表。 活動2：整體設計 小組合作探究 1.以“智能校園數字氣象站系統”為例，設計出系統的架構圖。
設計意圖: 培養學生獨立思考的能力，提高核心素養。
3、課堂小結（7分鐘）
教師活動 學生活動
總結本課內容： 活動1：需求分析 活動2：整體設計 活動3：物聯系統原型搭建實踐 學生一同回答并梳理知識
設計意圖： 幫助學生梳理本節課知識，加深學生對知識的理解。(共1張PPT)
學習單
211
活動1：需求分析
以“智能校園數字氣象站系統”為例，通過組建團隊,以小組協作方式完成需求分析表。
實踐探究
班級：8年__班
組別：______
2
活動2：整體設計
以“智能校園數字氣象站系統”為例，設計出系統的架構圖。
實踐探究
智能物聯系統名稱：智能校園數字氣象站系統
設計目標
通過氣象站系統的搭建，實時監測校園氣象環境
1.利用智能終端結合相關傳感器，對氣溫、最高氣溫、最低氣溫、
氣壓、相對濕度、風向風速、降水量等氣象要素進行現場監測
2.通過陽絡收集各種傳感器的數據，實時上傳到物聯陽平臺并保
功能需求
存到數據庫，供后期分析
3.通過物聯網平臺，實時查詢相關數據，實現Wb界面顯示各種
數據，實現一定的反饋控制
4.通過簡單的數據預測，實現簡單的天氣預報
1.硬件的選擇；服務器、網絡設備、智能終端、傳感器、立桿等
資源與環境需求
2.軟件的選擇：物聯網平臺、程序編寫軟件等
3.環境的選擇：校園中的空曠場地，四周無遮擋物，能充分采集
陽光、風速等數據
可行性分析
選擇穩定的物聯陽平臺，如：Easyiot、SIoT;選擇硬件相配
技術角度
套的編程軟件，如：Python IDE、mPython、BXY
選擇教師計算機或學生計算機自行搭建服務器，或選用能提供一定
經濟角度
免費使用空間的物聯陽平臺網絡服務器；購置通用性、操作性良好的
硬件，如傳感器、執行器、通信模塊、擴展板等
通過建立以物聯陽為核心的在線校園數字氣象站系統，實時觀測與
社會意義
記錄溫度濕度、風向風速、紫外線強度等氣象參數，提高學生學習
氣象科學知識的興趣，促進學校氣象科普工作的開展
收集
處理
呈現
氣溫、氣壓、溫
傳輸
物聯網平臺、視
圖形、表格、文
功能
度、風向、風
有線網絡
無線網絡
頻監控平臺、數
本、視頻、音頻
速、降水量等
據處理軟件等
等
各
類傳感器
PC:數據駕駛艙
、}
數據采集器
、
交換機、路由
物聯網平臺；手機：
服務器、數據
設備
視頻監控
設
器、網線、電纜
微信端小程序、專
采集器等
備、立桿、支
等
用APP;室外設備：
架、電源等
:LED屏幕、廣播
收集模塊
傳輸模塊
處理模塊
呈現模塊
圖12-1“智能校園數字氣象站系統”架構圖《第12課 智能物聯系統的設計》作業設計
作業分析
作業類型 基礎型作業 探究型作業 實踐型作業 跨學科綜合作業
作業類別 課時作業 單元作業 學期作業
應用場景 課前預習 課中練習 課后作業
作業對象 全體學生作業 學生根據情況可選作業
設計思路 本作業設計圍繞智能物聯系統的核心概念和應用展開，包括填空題、選擇題和實踐題三種題型。填空題旨在鞏固基礎知識，選擇題考察理解分析能力，實踐題則注重學生的實際應用和方案設計能力。通過這份作業，學生能夠更全面地掌握智能物聯系統的相關知識。
作業內容
一、填空題【難度等級：★★★★】
1. 智能物聯系統通過________和________技術，實現了各種設備的互聯互通。
2. 在設計智能物聯系統時，需要考慮的主要組件包括________、________和________。
3. 物聯網中的“物”通常指的是具有________、________和________能力的設備。
4. 智能物聯系統中的傳感器主要用于________，而執行器則負責________。
5. 為了確保智能物聯系統的安全性和穩定性，需要采取________和________等安全措施。
二、選擇題【難度等級：★★★】
1. 智能物聯系統中，負責收集和傳遞環境信息的設備是：
A. 傳感器
B. 執行器
C. 控制器
D. 通信模塊
2. 在設計智能物聯系統時，下列哪項不是必須考慮的因素？
A. 設備兼容性
B. 數據安全性
C. 用戶界面美觀
D. 系統穩定性
3. 物聯網中的“物”通常指的是哪些設備？
A. 智能手機和電腦
B. 具有信息處理和通信能力的設備
C. 傳統家用電器
D. 大型機械設備
4. 智能物聯系統通過什么方式實現設備的互聯互通？
A. 藍牙技術
B. 物聯網技術
C. 云計算技術
D. 人工智能技術
5. 關于智能物聯系統的安全性，以下哪項措施是不正確的？
A. 加密通信數據
B. 使用弱密碼或無密碼
C. 定期更新安全補丁
D. 限制不必要的網絡訪問
三、實踐題【難度等級：★★★★★】
1. 設計一個簡易的智能家居場景，列出至少三個可以通過智能物聯系統控制的設備，并說明每個設備的功能及其在智能家居中的作用。
2. 假設你是一名智能物聯系統的開發者，請描述在設計一個智能照明系統時需要考慮的關鍵因素，并說明如何通過傳感器和執行器實現自動化照明控制。
3. 請利用所學知識，設計一個能夠實現溫度監控和自動調節的智能物聯系統方案。方案中應包含溫度傳感器、執行器（如空調或加熱器）以及控制系統的主要工作流程。

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