資源簡介

(共15張PPT)
情境導(dǎo)入：
本單元主題：智能物聯(lián)系統(tǒng)實踐
智能物聯(lián)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸與存儲、數(shù)據(jù)分析與呈現(xiàn)等功能的實現(xiàn)，一般通過軟件的程序編寫、參數(shù)設(shè)置等完成。
溫度傳感器和水銀溫度計采集環(huán)境溫度的過程有何不同
通過傳感器采集的數(shù)據(jù)能否直接幫助我們做出決策
《第14課 智能物聯(lián)系統(tǒng)的軟件編寫》
2023年浙教版 八年級下冊
-第3單元 智能物聯(lián)系統(tǒng)實踐 -
珠珠老師
信息科技 課件
2022新版課標內(nèi)容
1
活動1：數(shù)據(jù)采集
2
活動2：數(shù)據(jù)傳輸與存儲
《目錄》
信息科技
3
活動3：數(shù)據(jù)分析與呈現(xiàn)
01
數(shù)據(jù)采集
活動1
01.知識點講解
數(shù)據(jù)采集是利用一種或多種裝置，從系統(tǒng)外部采集數(shù)據(jù)并輸入系統(tǒng)內(nèi)部的過程。以“智能校園數(shù)字氣象站系統(tǒng)”為例，氣象數(shù)據(jù)采集過程是通過傳感器將物理量轉(zhuǎn)換為電信號，并將這些信號進行采集、處理和轉(zhuǎn)換成有用的數(shù)據(jù)的過程，如圖14-1所示。
活動1：數(shù)據(jù)采集
01
02
數(shù)據(jù)傳輸與存儲
活動2
01.知識點講解
在物聯(lián)系統(tǒng)中，采集到的數(shù)據(jù)一般先匯總存儲在采集器，形成特定規(guī)則的數(shù)據(jù)格式，請求數(shù)據(jù)的程序按照數(shù)據(jù)格式來編寫代碼接收數(shù)據(jù)。如圖14-2所示，在“智能校園數(shù)字氣象站系統(tǒng)”中，上傳服務(wù)器的數(shù)據(jù)代碼包含上傳時間、數(shù)值單位、數(shù)值編碼、設(shè)備名稱、數(shù)值、設(shè)備編碼等信息。
活動2：數(shù)據(jù)傳輸與存儲
02
01.知識點講解
活動2：數(shù)據(jù)傳輸與存儲
02
在相關(guān)軟件中設(shè)置傳感設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)連接參數(shù)，連接物聯(lián)網(wǎng)平臺，上傳采集的數(shù)據(jù)，測試物聯(lián)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。
實踐探究
采集器上傳數(shù)據(jù)時需遵循特定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，歷經(jīng)分包、編碼、傳輸、解碼、組裝等過程，傳輸至服務(wù)器，如圖14-3所示。服務(wù)器通常根據(jù)數(shù)值編碼進行整理，采用數(shù)據(jù)庫的方式存儲數(shù)據(jù)，便于數(shù)據(jù)的管理、查詢和調(diào)用。
03
數(shù)據(jù)分析與呈現(xiàn)
活動3
01.知識點講解
活動3：數(shù)據(jù)分析與呈現(xiàn)
03
在智能物聯(lián)系統(tǒng)中，如智慧工廠、智慧樓宇、智慧校園等都需要將物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采集的數(shù)據(jù)通過程序進行分析，得到直觀的可視化呈現(xiàn)效果，滿足用戶對實時、精準、全面的數(shù)字化管理要求。
如圖14-4所示，在“智能校園數(shù)字氣象站系統(tǒng)”中，通過軟件的開發(fā)，將數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)駕駛艙形式呈現(xiàn)，用戶可以實時查看設(shè)備狀態(tài)。同時通過選擇相關(guān)設(shè)備編號，可以查看各類氣象數(shù)據(jù)值的記錄，如圖14-5所示。
01.知識點講解
活動3：數(shù)據(jù)分析與呈現(xiàn)
03
下載物聯(lián)網(wǎng)平臺中已存儲的數(shù)據(jù)，通過編寫軟件進行分析。如圖14-6、圖14-7所示，用程序代碼讀取“智能校園數(shù)字氣象站系統(tǒng)”中一天的氣壓數(shù)據(jù)，生成曲線圖進行研究。
01.知識點講解
03
助力知識
Python模塊 在Python中，模塊（Module)是用來把函數(shù)、變量，以及其他東西組織成更大的、更強的程序。Python提供了大量模塊，有些模塊內(nèi)置在Python之中，如用于處理csv文件的讀取和存檔的模塊CSV;有些模塊需要單獨下載，如用于數(shù)據(jù)分析的模塊pandas。
活動3：數(shù)據(jù)分析與呈現(xiàn)
1.登錄中小學(xué)信息科技學(xué)習(xí)平臺，下載某一天的氣壓、氣溫和濕度數(shù)據(jù),通過編寫代碼分析數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。
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鞏固練習(xí)
1
活動1：數(shù)據(jù)采集
2
活動2：數(shù)據(jù)傳輸與存儲
《總結(jié)》
信息科技
3
活動3：數(shù)據(jù)分析與呈現(xiàn)
《感謝觀看》
- Thank for Viewing -
珠珠老師
2023年浙教版 八年級下冊《第14課 智能物聯(lián)系統(tǒng)的軟件編寫》教學(xué)設(shè)計
教學(xué)內(nèi)容分析
本節(jié)課是2023年浙教版出版的八年級下冊第三單元第4課。本節(jié)課分為三個活動：“數(shù)據(jù)采集”“數(shù)據(jù)傳輸與存儲”“數(shù)據(jù)分析與呈現(xiàn)”三部分內(nèi)容組成。學(xué)生通過小組合作探究學(xué)習(xí)逐步掌握本節(jié)課的知識點，具備一定的小組合作能力、探究能力、創(chuàng)新能力等，提升信息社會責(zé)任，綜合提升信息素養(yǎng)。
教學(xué)目標及核心素養(yǎng)指向
1、通過收集數(shù)據(jù)，理解數(shù)據(jù)的采集、傳輸和存儲的過程;（信息意識、計算思維） 2、通過合理選擇工具對數(shù)據(jù)進行有效的分析，編寫程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)可視化。（信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任）
教學(xué)重難點
教學(xué)重點： 通過收集數(shù)據(jù)，理解數(shù)據(jù)的采集、傳輸和存儲的過程 設(shè)計原因：理解數(shù)據(jù)的采集、傳輸和存儲的過程是本節(jié)課的主要內(nèi)容，知識點的滲透需要作為重點內(nèi)容。 教學(xué)難點： 通過合理選擇工具對數(shù)據(jù)進行有效的分析，編寫程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)可視化。 設(shè)計原因：編寫程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)可視化此部分對學(xué)生來說難度較高，應(yīng)作為難點內(nèi)容。
教學(xué)過程
1、情境導(dǎo)入（3分鐘）
教師活動 學(xué)生活動
情境引入：智能物聯(lián)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸與存儲、數(shù)據(jù)分析與呈現(xiàn)等功能的實現(xiàn)，一般通過軟件的程序編寫、參數(shù)設(shè)置等完成。 溫度傳感器和水銀溫度計采集環(huán)境溫度的過程有何不同 通過傳感器采集的數(shù)據(jù)能否直接幫助我們做出決策 學(xué)生聽教師引導(dǎo)生活中的案例,學(xué)生討論，回答提問
設(shè)計意圖： 激發(fā)學(xué)生對智能物聯(lián)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)興趣并快速進入學(xué)習(xí)狀態(tài)。
2、新知講授（35分鐘）
教師活動 學(xué)生活動
活動1：數(shù)據(jù)采集 知識講解 數(shù)據(jù)采集是利用一種或多種裝置，從系統(tǒng)外部采集數(shù)據(jù)并輸入系統(tǒng)內(nèi)部的過程。以“智能校園數(shù)字氣象站系統(tǒng)”為例，氣象數(shù)據(jù)采集過程是通過傳感器將物理量轉(zhuǎn)換為電信號，并將這些信號進行采集、處理和轉(zhuǎn)換成有用的數(shù)據(jù)的過程，如圖14-1所示。 活動2：數(shù)據(jù)傳輸與存儲 知識講解 在物聯(lián)系統(tǒng)中，采集到的數(shù)據(jù)一般先匯總存儲在采集器，形成特定規(guī)則的數(shù)據(jù)格式，請求數(shù)據(jù)的程序按照數(shù)據(jù)格式來編寫代碼接收數(shù)據(jù)。如圖14-2所示，在“智能校園數(shù)字氣象站系統(tǒng)”中，上傳服務(wù)器的數(shù)據(jù)代碼包含上傳時間、數(shù)值單位、數(shù)值編碼、設(shè)備名稱、數(shù)值、設(shè)備編碼等信息。 采集器上傳數(shù)據(jù)時需遵循特定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，歷經(jīng)分包、編碼、傳輸、解碼、組裝等過程，傳輸至服務(wù)器，如圖14-3所示。服務(wù)器通常根據(jù)數(shù)值編碼進行整理，采用數(shù)據(jù)庫的方式存儲數(shù)據(jù)，便于數(shù)據(jù)的管理、查詢和調(diào)用。 活動3：數(shù)據(jù)分析與呈現(xiàn) 知識講解 在智能物聯(lián)系統(tǒng)中，如智慧工廠、智慧樓宇、智慧校園等都需要將物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采集的數(shù)據(jù)通過程序進行分析，得到直觀的可視化呈現(xiàn)效果，滿足用戶對實時、精準、全面的數(shù)字化管理要求。 如圖14-4所示，在“智能校園數(shù)字氣象站系統(tǒng)”中，通過軟件的開發(fā)，將數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)駕駛艙形式呈現(xiàn)，用戶可以實時查看設(shè)備狀態(tài)。同時通過選擇相關(guān)設(shè)備編號，可以查看各類氣象數(shù)據(jù)值的記錄，如圖14-5所示。 下載物聯(lián)網(wǎng)平臺中已存儲的數(shù)據(jù)，通過編寫軟件進行分析。如圖14-6、圖14-7所示，用程序代碼讀取“智能校園數(shù)字氣象站系統(tǒng)”中一天的氣壓數(shù)據(jù)，生成曲線圖進行研究。 重點知識 Python模塊 在Python中，模塊（Module)是用來把函數(shù)、變量，以及其他東西組織成更大的、更強的程序。Python提供了大量模塊，有些模塊內(nèi)置在Python之中，如用于處理csv文件的讀取和存檔的模塊CSV;有些模塊需要單獨下載，如用于數(shù)據(jù)分析的模塊pandas。 學(xué)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(wù) 活動1：數(shù)據(jù)采集 小組合作探究 1.以“智能校園數(shù)字氣象站系統(tǒng)”為例，通過組建團隊,采集數(shù)據(jù)。 活動2：數(shù)據(jù)傳輸與存儲 小組合作探究 1.在相關(guān)軟件中設(shè)置傳感設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)連接參數(shù)，連接物聯(lián)網(wǎng)平臺，上傳采集的數(shù)據(jù)，測試物聯(lián)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。
設(shè)計意圖: 培養(yǎng)學(xué)生獨立思考的能力，提高核心素養(yǎng)。
3、課堂小結(jié)（7分鐘）
教師活動 學(xué)生活動
總結(jié)本課內(nèi)容： 活動1：數(shù)據(jù)采集 活動2：數(shù)據(jù)傳輸與存儲 活動3：數(shù)據(jù)分析與呈現(xiàn) 學(xué)生一同回答并梳理知識
設(shè)計意圖： 幫助學(xué)生梳理本節(jié)課知識，加深學(xué)生對知識的理解。(共1張PPT)
學(xué)習(xí)單
211
活動1：數(shù)據(jù)采集
以“智能校園數(shù)字氣象站系統(tǒng)”為例，通過組建團隊,采集數(shù)據(jù)。
實踐探究
班級：8年__班
組別：______
2
活動2：數(shù)據(jù)傳輸與存儲
在相關(guān)軟件中設(shè)置傳感設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)連接參數(shù)，連接物聯(lián)網(wǎng)平臺，上傳采集的數(shù)據(jù)，測試物聯(lián)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。
實踐探究
微控制器主板
測量對象
物理變化
傳感器
電子信號
放大電路
信號放大
模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器
數(shù)字信號
數(shù)值轉(zhuǎn)換
數(shù)值
11001000
200
數(shù)據(jù)
數(shù)據(jù)信息
還原數(shù)據(jù)
數(shù)據(jù)
拆分成數(shù)據(jù)包
組裝數(shù)據(jù)包
10101010
網(wǎng)絡(luò)
10101010
01010101
01010101
數(shù)據(jù)包編碼
網(wǎng)絡(luò)傳輸
數(shù)據(jù)包解碼
圖14-3
校園氣象站數(shù)據(jù)傳輸模擬過程圖《第14課 智能物聯(lián)系統(tǒng)的軟件編寫》作業(yè)設(shè)計
作業(yè)分析
作業(yè)類型 基礎(chǔ)型作業(yè) 探究型作業(yè) 實踐型作業(yè) 跨學(xué)科綜合作業(yè)
作業(yè)類別 課時作業(yè) 單元作業(yè) 學(xué)期作業(yè)
應(yīng)用場景 課前預(yù)習(xí) 課中練習(xí) 課后作業(yè)
作業(yè)對象 全體學(xué)生作業(yè) 學(xué)生根據(jù)情況可選作業(yè)
設(shè)計思路 本作業(yè)設(shè)計圍繞智能物聯(lián)系統(tǒng)軟件編寫展開，包含填空題、選擇題和實踐題三種題型。通過填空題考查基礎(chǔ)知識，選擇題加深對知識點的理解，實踐題則強調(diào)動手實踐和應(yīng)用能力。旨在全面提升學(xué)生的理論與實踐水平。
作業(yè)內(nèi)容
一、填空題【難度等級：★★★★】
1. 在智能物聯(lián)系統(tǒng)中，常用的通信協(xié)議包括______和______等，它們用于實現(xiàn)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸和指令控制。
2. 在編寫智能物聯(lián)系統(tǒng)的軟件時，我們通常需要用到______語言，它具有跨平臺、開源和易于學(xué)習(xí)的特點。
3. 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通常通過______接口與服務(wù)器進行通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳和下載。
4. 在智能物聯(lián)系統(tǒng)中，傳感器的作用是______，它將物理量轉(zhuǎn)換為計算機可以識別的電信號。
5. 在智能物聯(lián)系統(tǒng)中，常見的傳感器類型有溫度傳感器、濕度傳感器、______傳感器等，它們能夠感知環(huán)境參數(shù)并做出相應(yīng)的響應(yīng)。
二、選擇題【難度等級：★★★】
1. 在智能物聯(lián)系統(tǒng)中，用于設(shè)備間通信的常用協(xié)議不包括以下哪一項？
A. MQTT
B. Zigbee
C. HTTP
D. TCP/IP
2. 編寫智能物聯(lián)系統(tǒng)軟件時，下列哪種編程語言通常不是首選？
A. Python
B. Java
C. C++
D. HTML
3. 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通過哪種方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程傳輸和控制？
A. 藍牙連接
B. 無線網(wǎng)絡(luò)
C. 有線連接
D. USB接口
4. 在智能物聯(lián)系統(tǒng)中，傳感器的主要功能是什么？
A. 存儲數(shù)據(jù)
B. 計算數(shù)據(jù)
C. 轉(zhuǎn)換和傳輸數(shù)據(jù)
D. 顯示數(shù)據(jù)
5. 以下哪種傳感器通常用于測量環(huán)境中的光線強度？
A. 溫度傳感器
B. 濕度傳感器
C. 光敏傳感器
D. 加速度傳感器
三、實踐題【難度等級：★★★★★】
1. 請使用你熟悉的編程語言和物聯(lián)網(wǎng)平臺，設(shè)計一個簡易的溫度監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r讀取溫度傳感器的數(shù)據(jù)，并將溫度值顯示在終端或網(wǎng)頁上。當溫度超過預(yù)設(shè)的閾值時，系統(tǒng)應(yīng)能自動發(fā)送警報信息至指定郵箱或手機。請描述你的設(shè)計思路、使用的關(guān)鍵技術(shù)以及實現(xiàn)過程。
2. 假設(shè)你正在開發(fā)一個智能家居控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠通過手機APP控制家中的燈光、空調(diào)等設(shè)備。請設(shè)計一個簡單的軟件架構(gòu)圖，并說明各個模塊的功能及它們之間的交互方式。同時，請列舉在開發(fā)過程中可能遇到的技術(shù)難點及相應(yīng)的解決方案。
3. 請利用物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)板（如Arduino、Raspberry Pi等）及相應(yīng)傳感器，實現(xiàn)一個智能澆花系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠根據(jù)土壤濕度傳感器的數(shù)據(jù)，自動判斷是否需要澆水，并控制水泵進行灌溉。請詳細描述你的硬件連接、軟件編程以及系統(tǒng)測試的過程，并展示你的系統(tǒng)是如何實現(xiàn)智能澆花功能的。

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