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 學習探究新工具 單元 第五單元 學科 信息技術 年級 八年級
學習目標 1.了解物聯網在學習中的應用方式及價值，能舉例說明其在學習過程中作用。2.掌握探究熱水降溫規律系統的設計與實現，包括功能分析、硬件搭建、軟件編程及物聯網平臺應用。3.學會運用溫度傳感器采集數據，掌握數據傳輸（MQTT協議）、存儲（物聯網平臺）及可視化分析方法（物聯網平臺、電子表格、Python模塊）。
重點 1.物聯網在學習中的應用實例及熱水降溫規律系統功能分析。2.溫度傳感器工作原理及系統實現流程，包括數據采集到平臺展示。3.數據傳輸、存儲及可視化分析方法，及物聯網平臺在實驗中的應用。
難點 1.熱水降溫規律系統的整體設計與優化，確保數據準確獲取與穩定傳輸。2.理解和處理數據傳輸、存儲中的復雜問題，保障數據安全與有效利用。3.拓展系統功能，創新應用于其他科學實驗，培養實踐與創新能力。
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 展示物聯網在學習場景中的應用圖片或視頻，如智能教室、在線學習平臺結合物聯網技術等，提問學生對這些應用的看法，引發興趣，導入新課。 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、探索物聯網在學習中的應用1.教師介紹物聯網在學習中的應用，如實時收集學習數據輔助教學評估、支持虛擬現實等技術提升學習體驗、利用傳感器輔助學科學習等，組織學生分組討論這些應用的優勢和可能存在的問題，如數據隱私保護等。2.教師總結討論，強調物聯網技術為學習帶來的個性化、互動性和直觀性等方面的提升，如根據學生學習數據提供針對性輔導，利用傳感器讓抽象知識變得更易理解，加深學生對物聯網學習應用的理解，為后續實驗系統設計提供思路。二、探究熱水降溫規律系統實踐1.提出任務與確定主題教師提出利用物聯網探究熱水降溫規律的任務，引導學生思考影響熱水降溫的因素，如容器材質、是否加蓋等，組織學生分組討論確定主題，如“基于物聯網的熱水降溫規律探究系統”。2.分析功能需求引導學生按照采集數據、傳輸與存儲數據、分析處理數據、反饋與控制四個環節分析系統功能需求。在采集數據環節，明確用四個溫度傳感器分別獲取不同條件（玻璃杯、玻璃杯加蓋、不銹鋼杯、不銹鋼杯加蓋）下熱水降溫數據；傳輸與存儲數據環節，討論如何將數據發送到物聯網服務平臺；分析處理數據環節，思考如何對比不同條件下數據得出降溫規律；反饋與控制環節，說明本實驗暫不涉及此環節（可引導學生思考后續如何改進）。3.硬件搭建教師展示所需硬件，如溫度傳感器、主控板、顯示屏等，介紹功能和使用方法，如溫度傳感器如何測量水溫，主控板如何控制傳感器和處理數據，顯示屏如何顯示信息。演示溫度傳感器與主控板連接，強調注意事項，如引腳連接正確、防水處理等。學生分組搭建硬件，教師巡視指導，解決問題，確保連接正確穩定。4.軟件實現結合功能需求和硬件，講解程序設計思路，如初始化傳感器、定時讀取水溫數據、判斷水溫范圍等。演示關鍵代碼編寫，解釋函數和變量含義，如使用Python語言編寫代碼時，導入相關庫，設置傳感器引腳和參數，編寫循環結構讀取數據，根據條件執行相應操作，如當水溫低于設定值時停止測量，同時將數據上傳到MQTT服務器。學生編寫程序，教師巡視糾錯，引導優化，如優化數據讀取頻率、添加數據異常處理代碼等。5.數據處理與反饋指導學生配置MQTT服務器，設置四個不同主題（對應不同水杯條件），實現數據傳輸與存儲，演示平臺操作，如登錄平臺查看數據、根據主題篩選數據等。引導學生利用物聯網服務平臺、電子表格或Python模塊對數據進行可視化分析，如在平臺上查看不同主題數據變化趨勢圖，在電子表格中整理數據繪制復式圖對比不同條件下水溫變化，用Python繪圖庫繪制更復雜圖表，幫助學生從數據中發現規律，如不同材質水杯降溫速度差異、加蓋對降溫的影響等。 通過學習，探索物聯網在學習中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 組織學生討論實踐中的問題，如傳感器數據波動大、數據傳輸延遲等，分享解決方法，如檢查傳感器安裝位置、優化網絡環境等。引導學生思考系統改進方向，如增加更多對照條件（如杯子口徑、環境溫度等）、優化數據采集頻率、實現遠程控制啟動和停止測量等，激發創新思維。每個小組推選代表發言，其他小組提問補充。 學生之間進行相互討論 進一步導引學生思考在實踐過程中遇到的相關問題知識
課堂小結 1.回顧重點內容，包括物聯網學習應用實例、熱水降溫規律系統功能需求分析、溫度傳感器原理及應用、數據傳輸與處理方法等，強調物聯網在學習中的重要性。2.提問學生收獲，引導總結反思，培養知識遷移和應用能力，如鼓勵學生思考如何將物聯網應用到其他學科實驗或學習場景中。 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）
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