資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
八年級信息技術義務教育版教學設計
課題 文物保護新手段 單元 第五單元 學科 信息技術 年級 八年級
學習目標 1.了解物聯網在文物保護中的應用，能列舉實例并闡述其作用。2.掌握博物館環境監測系統的設計實現，包括功能分析、硬件軟件選擇、程序編寫及物聯網平臺運用。3.學會用溫濕度傳感器采集數據，理解數據處理原理，掌握MQTT協議應用及數據可視化分析方法。
重點 1.物聯網在文物保護的應用及博物館環境監測系統功能需求分析。2.溫濕度傳感器工作原理及環境監測系統實現過程。3.數據傳輸（MQTT協議）、存儲（物聯網平臺）及可視化分析。
難點 1.環境監測系統的整體設計與優化，確保穩定性和準確性。2.理解并處理數據傳輸和存儲中的復雜問題，保證數據安全可靠。3.根據文物保護需求拓展系統功能，培養創新應用能力。
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 展示文物因環境因素受損的圖片或案例視頻，如兵馬俑因濕度變化導致表面彩繪脫落等，提問學生如何利用現代技術避免此類情況發生，引導學生思考物聯網技術在文物保護中的可能應用，從而引出本節課主題。 傾聽老師講解 激發學生的學習興趣，讓從問題中進行思考，從而引出本節課的學習內容
講授新課 一、探索物聯網在文物保護中的應用1.組織學生分組討論物聯網在文物保護中的具體應用，如莫高窟的環境監測系統、博物館的智能導覽設備等。2.教師對學生列舉的應用進行補充和詳細講解，闡述其工作原理和對文物保護的重要意義，如環境監測系統如何實時監測溫濕度、光照等環境因素，智能導覽設備如何通過物聯網技術為游客提供更豐富的文物信息和互動體驗等，加深學生對物聯網在文物保護領域應用的理解。二、博物館環境監測系統實踐1.提出任務：教師提出設計博物館環境監測系統的任務，引導學生思考需要監測哪些環境數據，如溫度、濕度、光照強度、有害氣體濃度等，以及如何實現對這些數據的實時監測和有效管理。組織學生確定小組探究主題，如“搭建博物館環境監測系統實時監測展廳溫濕度”，明確各小組的任務方向。2.硬件搭建：教師展示所需硬件設備，包括溫度傳感器、濕度傳感器、主控板、繼電器等，并講解其功能和使用方法。演示溫濕度傳感器與主控板的連接方法，強調連接時的注意事項，如引腳對應關系、避免短路等。學生分組進行硬件搭建，教師巡視各小組，及時幫助學生解決遇到的問題，如硬件連接錯誤、設備損壞等，確保每個小組都能正確完成硬件搭建。3.軟件實現：結合系統功能需求和硬件設備，講解程序設計的整體思路，如如何初始化傳感器、讀取數據、處理數據以及通過MQTT協議傳輸數據等。以獲取溫濕度數據為例，演示關鍵代碼的編寫過程，包括導入相關庫、設置傳感器引腳、讀取數據并進行簡單處理等，詳細解釋代碼中每個函數和變量的含義，幫助學生理解程序邏輯。學生根據教師講解，使用編程工具編寫程序代碼，實現數據的采集和初步處理。教師在學生編寫過程中進行巡視，及時發現并糾正學生代碼中的語法錯誤和邏輯問題，引導學生逐步完善程序功能。4.數據處理與反饋：指導學生實現數據的傳輸與存儲，講解如何配置MQTT服務器參數、設置主題，以及如何將采集到的數據通過MQTT協議發布到物聯網服務平臺，確保數據能夠準確無誤地傳輸到平臺進行存儲和后續分析。演示在物聯網服務平臺上查看和管理數據的方法，如登錄平臺、查看數據列表、進行數據查詢和導出等操作，讓學生了解數據的存儲位置和管理方式。引導學生利用物聯網服務平臺或其他工具（如電子表格、Python繪圖庫）對數據進行可視化分析，展示如何根據數據繪制溫濕度變化曲線、生成統計圖表等，幫助學生從數據中發現規律和趨勢，如溫度在一天中的變化情況、濕度與文物保存環境的關系等。展示反饋與控制功能的實現代碼，如根據設定的溫濕度閾值控制空調和恒濕器的開關，講解代碼中的判斷邏輯和控制指令，引導學生理解如何通過程序實現對環境設備的智能控制，以維持文物保存的適宜環境。學生根據教師指導，進一步完善程序，實現數據的可視化分析和反饋控制功能。教師對學生的完成情況進行檢查和測試，確保系統能夠穩定運行，數據處理和反饋控制功能正常。 通過學習，探索物聯網在文物保護中的應用等相關知識內容 通過幾個學習活動讓學習開始掌握本節課的重點及難點
課堂練習 組織學生小組討論在實踐過程中遇到的問題，如傳感器數據不準確、網絡連接不穩定、程序運行異常等，以及解決這些問題的方法和思路。鼓勵學生分享自己在硬件調試、軟件編程和系統集成過程中的經驗和技巧。引導學生思考博物館環境監測系統的改進方向，如增加更多環境參數監測（如空氣質量、紫外線強度等）、優化數據傳輸效率、提升系統穩定性和可靠性等，激發學生的創新思維，培養學生的批判性思考能力。每個小組推選一名代表進行發言，分享小組討論的成果，包括遇到的問題、解決方法和改進建議。其他小組可以進行提問和補充，促進學生之間的交流與合作，共同提高。 學生之間進行相互討論 進一步導引學生思考博物館環境監測系統相關知識
課堂小結 1.與學生一起回顧本節課的重點內容，包括物聯網在文物保護中的應用實例、博物館環境監測系統的功能需求分析（采集數據、傳輸與存儲數據、分析處理數據、反饋與控制）、溫濕度傳感器的工作原理和使用方法、利用MQTT協議實現數據傳輸以及數據可視化分析的方法和意義等。強調物聯網技術在文物保護中的重要作用，以及通過實踐項目學生所掌握的系統設計與開發能力。2.提問學生在本節課中的學習收獲，如對物聯網技術的新認識、在實踐過程中的技能提升、對文物保護與科技結合的理解等，引導學生進行總結反思，培養學生的自主學習能力和知識遷移能力，鼓勵學生將所學知識應用到其他類似的實際問題中。 引導學生總結自己本節課的學習收獲 對本節課的學習進行總結
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" 21世紀教育網(www.21cnjy.com)

展開更多......

收起↑