資源簡介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺
第4單元 《物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理》教學(xué)設(shè)計
課題 物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理（第1課時） 學(xué)科 信息科技 年級 八年級下
學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識與技能：理解物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的三層架構(gòu)（感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層）及其在智能路燈中的應(yīng)用。掌握光敏傳感器、控制器等硬件的數(shù)據(jù)采集與控制原理。能使用圖形化編程工具（如Mind+、掌控板）搭建智能路燈原型系統(tǒng)，實現(xiàn)自動開關(guān)與亮度調(diào)節(jié)功能。過程與方法：通過項目式學(xué)習(xí)（PBL），分析智能路燈的功能需求，設(shè)計系統(tǒng)流程圖。通過實驗探究，學(xué)習(xí)傳感器數(shù)據(jù)采集、云端傳輸與執(zhí)行器聯(lián)動的完整流程。情感態(tài)度與價值觀：培養(yǎng)團(tuán)隊協(xié)作與創(chuàng)新意識，體會物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對智慧城市建設(shè)的意義。樹立數(shù)據(jù)安全意識，理解隱私保護(hù)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的重要性。
重點(diǎn) 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中感知層（傳感器）到應(yīng)用層（控制邏輯）的數(shù)據(jù)處理流程。智能路燈的硬件連接與編程實現(xiàn)（如“光線暗時自動開啟LED燈”）。
難點(diǎn) 傳感器數(shù)據(jù)的實時采集與云端傳輸邏輯。多設(shè)備協(xié)同控制（如光線檢測與LED聯(lián)動的代碼調(diào)試）。
教學(xué)過程
教學(xué)環(huán)節(jié) 教師活動 學(xué)生活動 設(shè)計意圖
導(dǎo)入新課 情境創(chuàng)設(shè)：播放“智慧城市路燈系統(tǒng)”視頻，展示路燈根據(jù)環(huán)境光線和人流量自動調(diào)節(jié)亮度的場景。問題引導(dǎo)：“傳統(tǒng)路燈有哪些不足？智能路燈如何解決這些問題？”“智能路燈需要哪些硬件和軟件支持？” 聽教師講解，同時思考問題 通過問題帶領(lǐng)大家一起思考，引入教學(xué)內(nèi)容。
講授新課 知識點(diǎn)1：物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)與智能路燈組成圖解三層架構(gòu)：感知層：光敏傳感器（采集光照強(qiáng)度）、人體紅外傳感器（檢測人流量）。傳輸層：WiFi/藍(lán)牙模塊（數(shù)據(jù)傳輸至云端）。應(yīng)用層：控制程序（根據(jù)數(shù)據(jù)決策開關(guān)與亮度）。互動討論：“如果網(wǎng)絡(luò)中斷，路燈能否正常工作？如何優(yōu)化？”知識點(diǎn)2：智能路燈系統(tǒng)工作原理光線傳感器（采集環(huán)境光線值）→通過智能開發(fā)板發(fā)送給→總控制器（對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析）→執(zhí)行器（控制路燈亮滅）。類比解釋：將物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)比作“神經(jīng)系統(tǒng)”，傳感器是“眼睛”，網(wǎng)絡(luò)是“神經(jīng)”，應(yīng)用層是“大腦”。制定智能路燈功能表每組討論并填寫表格，明確功能（如自動開關(guān)、亮度分級調(diào)節(jié)、故障報警）。示例：環(huán)境光線人流量路燈動作暗有高亮度暗無低亮度明亮任意關(guān)閉智能路燈系統(tǒng)流程圖流程圖分步解析感知層（數(shù)據(jù)采集）：光敏傳感器：實時檢測環(huán)境光照強(qiáng)度。人體紅外傳感器：判斷是否有人經(jīng)過（可選拓展功能）。數(shù)據(jù)處理邏輯：條件判斷1：若光線低于設(shè)定閾值（如夜晚），進(jìn)入下一步判斷；否則直接關(guān)閉路燈。條件判斷2：若檢測到人流量，開啟高亮度模式；否則開啟低亮度節(jié)能模式。網(wǎng)絡(luò)層（數(shù)據(jù)傳輸）：通過WiFi/藍(lán)牙模塊將傳感器數(shù)據(jù)和執(zhí)行指令上傳至云端（如阿里云IoT平臺）。應(yīng)用層（控制與執(zhí)行）：云端或本地控制器根據(jù)邏輯決策下發(fā)指令，調(diào)節(jié)LED亮度（通過PWM信號控制）。異常處理（拓展）：網(wǎng)絡(luò)中斷時，本地控制器根據(jù)最后有效數(shù)據(jù)執(zhí)行預(yù)設(shè)動作。傳感器故障觸發(fā)報警信號（如通過云端推送通知）。流程圖符號說明符號含義示例橢圓形開始/結(jié)束節(jié)點(diǎn)開始、結(jié)束矩形操作/執(zhí)行步驟開啟高亮度模式菱形條件判斷分支光線是否低于閾值？箭頭流程方向數(shù)據(jù)流向云形網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)上傳至云端 學(xué)生回憶前面學(xué)過內(nèi)容，說一說路燈三層架構(gòu)。根據(jù)硬件功能調(diào)整流程圖分支。標(biāo)注關(guān)鍵參數(shù)：光線閾值（如≤100 Lux為“暗環(huán)境”）。亮度等級（高亮度80%，低亮度30%）。拓展思考：如何加入“定時開關(guān)”或“雨天自動增強(qiáng)亮度”功能？ 復(fù)習(xí)八上物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，感知層：負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)；傳輸層：負(fù)責(zé)傳輸數(shù)據(jù)；應(yīng)用層：負(fù)責(zé)處理和應(yīng)用數(shù)據(jù)。通過流程圖直觀體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的 “感知-傳輸-決策-執(zhí)行” 閉環(huán)，為后續(xù)編程與硬件調(diào)試提供邏輯框架。
課堂小結(jié) 教師活動：回顧前面學(xué)過的關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的部分知識，繪制流程圖，為下面的編程做準(zhǔn)備。 回顧并總結(jié)自己在本節(jié)課中學(xué)到的知識和技能。
教學(xué)后記
21世紀(jì)教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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