資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第2.3課《醫(yī)療設施新功能》教學設計
課題 醫(yī)療設施新功能 單元 第二單元 學科 信息科技 年級 八年級
核心素養(yǎng)目標 信息意識：通過實例分析物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療應用，識別健康數(shù)據(jù)的采集價值，理解傳感器實時傳輸原理，感知物聯(lián)網(wǎng)提升醫(yī)療效率的作用。計算思維：分解心率監(jiān)測系統(tǒng)模塊（傳感器、主控板），設計數(shù)據(jù)采集-閾值判斷-異常反饋流程，用算法優(yōu)化監(jiān)測準確性。數(shù)字化學習與創(chuàng)新：運用mPython編程與物聯(lián)網(wǎng)平臺，實現(xiàn)心率數(shù)據(jù)采集、OLED顯示及云端同步，嘗試優(yōu)化警報參數(shù)與交互邏輯。信息社會責任：關(guān)注醫(yī)療數(shù)據(jù)隱私保護（如加密傳輸），思考技術(shù)應用的倫理邊界（數(shù)據(jù)安全），形成技術(shù)服務于健康的責任感。
教學重點 掌握物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療應用場景（如心率監(jiān)測系統(tǒng)）的硬件搭建、數(shù)據(jù)采集與云端傳輸邏輯，理解傳感器與編程在健康管理中的協(xié)同作用。
教學難點 精準設計心率異常判定算法（閾值動態(tài)調(diào)整），協(xié)調(diào)硬件（傳感器、主控板）與軟件（數(shù)據(jù)實時顯示、警報觸發(fā)）的穩(wěn)定交互，并兼顧醫(yī)療數(shù)據(jù)隱私保護的實現(xiàn)。
教學過程
教學環(huán)節(jié) 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 第2.3課 醫(yī)療設施新功能壯壯和家人一起去體檢，驚喜地發(fā)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在醫(yī)療設施領(lǐng)域具有廣泛的應用，如電子健康檔案、智能對講、輸液監(jiān)控、排隊叫號、導航導診等，深刻體會到了物聯(lián)網(wǎng)給人們帶來的快捷、高效服務。想一想： 測心率時為什么要用指尖傳感器？指尖血液流動信號更明顯，測量更準；手腕容易晃動干擾數(shù)據(jù)，所以需要靜置30秒讓傳感器穩(wěn)定讀取數(shù)值。思考：消毒機器人怎么知道哪里需要消毒？機器人內(nèi)置地圖掃描和路徑規(guī)劃算法，比如通過紅外或攝像頭識別環(huán)境，結(jié)合醫(yī)院設定的消毒區(qū)域坐標自動移動。部分機器人還能遠程人工控制，像新聞中方艙醫(yī)院的高效消毒案例。智能藥盒通過計時器和閃光燈提醒老人按時吃藥，還能將用藥記錄上傳到家屬手機，這是物聯(lián)網(wǎng)在慢性病管理中的典型應用。智能手環(huán)實時監(jiān)測心率并自動上傳數(shù)據(jù)，異常時觸發(fā)蜂鳴器報警。播放視頻《醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)能帶給我們什么？醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)有什么好處》 課程新知導入完成思考題。觀看教學視頻。 幫助學生理解智能家居的功能與場景。通過問題導入引發(fā)學生思考。通過視頻吸引學生的注意力。
講授新課 新知講解：一、思考除了壯壯提到的物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療新手段，還有哪些物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被運用到醫(yī)療領(lǐng)域中？聯(lián)系生活實際談談自己的體驗，也可以通過網(wǎng)絡了解更多應用實例，寫下來與大家分享。遠程監(jiān)護：老人佩戴智能手環(huán)實時監(jiān)測心率、血壓，數(shù)據(jù)自動傳給醫(yī)生（例如我爺爺戴的監(jiān)測手表會提醒他休息）。智能藥盒：帶計時器的藥盒會閃光提醒吃藥，還能記錄用藥情況（類似我姥姥用的電子藥盒）。消毒機器人：疫情期間醫(yī)院用自動噴霧機器人消毒，減少感染風險（新聞里見過方艙醫(yī)院使用的例子）。二、討論心率監(jiān)測對于我們了解自身的健康狀況有重大作用。壯壯想基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設計一套簡易心率自動記錄監(jiān)測系統(tǒng)，那在正式搭建系統(tǒng)之前，應該先了解哪些信息呢？基礎原理：心率如何測量？常用光電傳感器通過檢測血液流動變化獲取數(shù)據(jù)。硬件需求：需要哪些部件（如心率傳感器、微控制器、電源模塊）？如何連接？數(shù)據(jù)傳輸：如何將數(shù)據(jù)傳到手機/電腦？用藍牙、Wi-Fi還是其他無線模塊？軟件功能：是否需要實時顯示心率曲線？異常提醒如何設置？使用場景：是日常佩戴（如手環(huán)）還是固定使用（如床頭設備）？需考慮舒適度和續(xù)航。三、探究請以小組探究的方式，分析心率自動記錄監(jiān)測系統(tǒng)的基本功能需求，完成下列任務。1.需求分析及功能實現(xiàn)。（1）因年齡、性別或其他生理因素等個體差異，每個人的心率會有所不同。一般健康成人的心率是 60~100 次/分。（2）設置心率閾值。如果心率高于 100 次/分或者低于 60 次/分，就可能存在身體狀況異常。當監(jiān)測到異常現(xiàn)象時，系統(tǒng)需要及時作出反饋并進行健康提醒。（3）請分析各個環(huán)節(jié)的功能需求及用到的實驗設備、平臺，并填寫在相應的橫線上，完成圖2-3-1。（1）采集數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)：通過 心率血氧 傳感器，采集 心率/血氧 數(shù)據(jù)。（2）傳輸與存儲環(huán)節(jié)：將獲取的數(shù)據(jù)發(fā)送并存儲在 物聯(lián)網(wǎng)（或云端） 平臺上。（3）分析處理數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)：利用 物聯(lián)網(wǎng)（或云端） 平臺上的數(shù)據(jù)，分析 心率是否異常（如超出60~100次/分）。（4）反饋與控制環(huán)節(jié)：當 檢測到心率異常（如高于100或低于60次/分），則 主控板（或微控制器） 控制器運行。2.算法分析及流程圖完善。根據(jù)需求分析各環(huán)節(jié)功能，結(jié)合以上內(nèi)容填寫圖2-3-2中留空部分，將流程圖繪制完整。開始
設置網(wǎng)絡及物聯(lián)網(wǎng)服務平臺
上傳數(shù)據(jù)到 云端 平臺
獲取 心率 數(shù)據(jù)
心率 值 是否在閾值區(qū)間
結(jié)束四、小貼士心率血氧傳感器（見圖 2-3-3）適用于指尖測量，不適用于手腕測量。監(jiān)測時，指需要放置在感測器上30~60秒。五、做中學模擬搭建心率自動記錄監(jiān)測系統(tǒng)。硬件清單：主控板x1、心率血氧傳感器x1、4Pin線x1、Type-C數(shù)據(jù)線x1、帶有熱點功能的計算機x1。2.連接設備。用4Pin線將主控板和相關(guān)傳感器連接起來（見圖2-3-4），并通過Type-C數(shù)據(jù)線接入計算機。3.程序編寫（1）進入物聯(lián)網(wǎng)服務平臺，添加項目及設備，完成各項配置。（2）打開mPython軟件，添加網(wǎng)絡應用，編寫程序。①當心率大于100或小于40時，蜂鳴器響起2秒，代碼如圖2-3-5所示。②把監(jiān)測時的提示語和最終測得的心率顯示在 OLED 屏上，代碼如圖2-3-6所示。③發(fā)送數(shù)據(jù)至物聯(lián)網(wǎng)服務平臺，完整代碼如圖2-3-7所示。4.程序測試。運行程序，查看結(jié)果，如圖 2-3-8所示。六、討論物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用在醫(yī)療健康、學校教育、家庭生活等領(lǐng)域有何異同點？結(jié)合你在搭建簡易物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的學習經(jīng)歷，談談你的看法。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在醫(yī)療、教育、家庭中的相同點是都依賴傳感器采集數(shù)據(jù)（如心率、溫度）、無線傳輸（藍牙/Wi-Fi）和遠程控制，例如醫(yī)療手環(huán)和家庭空調(diào)都能通過云端同步數(shù)據(jù)。不同點在于應用場景的需求差異：醫(yī)療重視數(shù)據(jù)精準與隱私保護，教育側(cè)重設備管理效率，家庭強調(diào)設備聯(lián)動便捷性。我在搭建心率監(jiān)測系統(tǒng)時，發(fā)現(xiàn)醫(yī)療設備對傳感器精度要求極高（如靜置30秒），而家庭設備更注重操作簡單，這說明技術(shù)設計需匹配場景需求。七、任務拓展實地考察醫(yī)院、社區(qū)衛(wèi)生所等醫(yī)療保健機構(gòu)，多方面思考它們的醫(yī)療設備是否可利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行改進，例如血糖監(jiān)測系統(tǒng)、遠程病人監(jiān)護系統(tǒng)等。請把觀察到的問題都記錄下來，并從中選取一個問題，嘗試設計一個合適的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。實地考察提示：觀察數(shù)據(jù)記錄方式：是否依賴人工填寫（如血糖值），易出錯或延遲？設備聯(lián)網(wǎng)能力：現(xiàn)有設備（如監(jiān)護儀）能否實時傳輸數(shù)據(jù)到醫(yī)生電腦？患者操作負擔：慢性病患者（如糖尿病）是否需頻繁到醫(yī)院測數(shù)據(jù)？異常響應速度：突發(fā)狀況（如心率驟變）能否自動觸發(fā)警報？隱私保護措施：敏感健康數(shù)據(jù)是否明文傳輸或隨意存儲？設計解決方案思路：目標：例如“解決患者頻繁跑醫(yī)院測血糖的問題”。方案：設計“家用物聯(lián)網(wǎng)血糖儀+自動上傳APP+異常提醒醫(yī)生”。技術(shù)：血糖儀內(nèi)置4G模塊、數(shù)據(jù)加密、閾值報警算法。八、拓展延伸智能家居與健康管理實時健康監(jiān)測與環(huán)境聯(lián)動：智能設備同步監(jiān)測心率、睡眠質(zhì)量，聯(lián)動空調(diào)調(diào)節(jié)舒適溫度。異常預警與緊急響應：跌倒檢測或呼吸異常時，自動觸發(fā)警報并通知緊急聯(lián)系人。生活習慣AI分析優(yōu)化：通過行為數(shù)據(jù)（如運動、飲食）生成個性化健康建議。遠程醫(yī)療設備互聯(lián)互通：血壓儀、血糖儀數(shù)據(jù)直傳家庭終端，醫(yī)生可遠程查看。智能環(huán)境健康干預：空氣凈化器根據(jù)PM2.5自動啟停，燈光調(diào)節(jié)預防用眼疲勞。家庭健康場景化模式：一鍵啟動“睡眠模式”“運動模式”，適配全家健康需求。 思考并和同學分享你知道的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被運用到醫(yī)療領(lǐng)域中？小組討論應該了解哪些信息。小組協(xié)作完成基本功能需求分析。小組協(xié)作完成模擬搭建心率自動記錄監(jiān)測系統(tǒng)。小組討論物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用在醫(yī)療健康、學校教育、家庭生活等領(lǐng)域有何異同點？完成拓展任務。了解智能家居與健康管理。 幫助學生思考書本知識在生活中的應用。通過討論思考設計一套簡易心率自動記錄監(jiān)測系統(tǒng)。培養(yǎng)學生的需求分析與協(xié)作能力。培養(yǎng)學生的協(xié)作能力、動手能力。增強學生把書本知識和現(xiàn)實生活聯(lián)系的能力。培養(yǎng)學生解決實際問題的能力。擴展學生的知識點。
課堂小結(jié) 醫(yī)療設施新功能1.進行新知引入2.了解心率監(jiān)測基本流程 3.掌握數(shù)據(jù)采集和閾值測定4.完成課堂練習5.進行知識拓展 總結(jié)回顧 對本節(jié)課內(nèi)容進行總結(jié)概括。
課后作業(yè) 根據(jù)本課內(nèi)容，搭建模擬心率自動記錄監(jiān)測系統(tǒng)。學完本節(jié)課，和同學們討論心率自動記錄監(jiān)測的作用。完成PPT31-32頁的練習題。 布置作業(yè) 拓展學生的學習能力
課堂板書 觀看板書 強調(diào)教學重點內(nèi)容。
21世紀教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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