資源簡(jiǎn)介

(共42張PPT)
主題二 任務(wù)五
學(xué)習(xí)探究新工具
（桂科2025版）八年級(jí)
下
1
核心素養(yǎng)目標(biāo)
3
活動(dòng)目標(biāo)
5
練習(xí)提升
7
拓展延伸
2
新知導(dǎo)入
4
新知講解
6
開拓視野
活動(dòng)日志
8
01
核心素養(yǎng)目標(biāo)
信息意識(shí)
計(jì)算思維
數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新
信息社會(huì)責(zé)任
設(shè)計(jì)弱勢(shì)群體物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用時(shí)，考慮數(shù)據(jù)安全與倫理，如語音避障系統(tǒng)的密碼防護(hù)與數(shù)據(jù)脫敏處理。
會(huì)用mPython編寫傳感器代碼，利用平臺(tái)生成圖表，提出數(shù)據(jù)異常報(bào)警等優(yōu)化方案。
能將實(shí)驗(yàn)分解為數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析模塊，理解傳感器校準(zhǔn)與閾值判斷邏輯，完善物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)流程圖。
能通過實(shí)驗(yàn)案例識(shí)別物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的價(jià)值，如用傳感器替代人工記錄；關(guān)注氣象數(shù)據(jù)對(duì)比及設(shè)備漏洞可能導(dǎo)致的隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)。
02
新知導(dǎo)入
在我看來，計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)依靠傳感器來接收外界的信息。就像我們的眼睛和耳朵一樣，傳感器可以感知光、聲音、溫度、壓力等各種物理量，并將這些信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。例如，攝像頭就是一種圖像傳感器，它可以將外界的圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，讓計(jì)算機(jī)能夠處理和分析。編碼就像是一個(gè)神秘的密碼世界。它雖然看不見摸不著，卻在計(jì)算機(jī)的世界里起著非常重要的作用。
數(shù)學(xué)課上，老師利用距離傳感器幫助同學(xué)們理解距離、半徑、直徑等概念；物理課上老師利用加速度傳感器幫助同學(xué)們加深對(duì)速度的理解。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)讓許多抽象的概念變得具象化，為學(xué)習(xí)帶來了諸多便利。
02
新知導(dǎo)入
傳統(tǒng)測(cè)重力實(shí)驗(yàn)有什么不足？
人工加砝碼時(shí)要同時(shí)看測(cè)力計(jì)刻度，容易讀數(shù)不準(zhǔn)或記錄錯(cuò)數(shù)據(jù)。
02
新知導(dǎo)入
思考
物聯(lián)網(wǎng)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)有什么幫助？
在我看來，計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)依靠傳感器來接收外界的信息。就像我們的眼睛和耳朵一樣，傳感器可以感知光、聲音、溫度、壓力等各種物理量，并將這些信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。例如，攝像頭就是一種圖像傳感器，它可以將外界的圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，讓計(jì)算機(jī)能夠處理和分析。編碼就像是一個(gè)神秘的密碼世界。它雖然看不見摸不著，卻在計(jì)算機(jī)的世界里起著非常重要的作用。
以前手寫表格可能弄丟或抄錯(cuò)，現(xiàn)在數(shù)據(jù)直接存在云端，隨時(shí)用電腦或手機(jī)調(diào)取分析，還能分享給同學(xué)一起討論，實(shí)驗(yàn)效率提高了。
02
新知導(dǎo)入
在我看來，計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)依靠傳感器來接收外界的信息。就像我們的眼睛和耳朵一樣，傳感器可以感知光、聲音、溫度、壓力等各種物理量，并將這些信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。例如，攝像頭就是一種圖像傳感器，它可以將外界的圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，讓計(jì)算機(jī)能夠處理和分析。編碼就像是一個(gè)神秘的密碼世界。它雖然看不見摸不著，卻在計(jì)算機(jī)的世界里起著非常重要的作用。
傳統(tǒng)測(cè)重力實(shí)驗(yàn)中人工讀數(shù)的誤差，在力傳感器自動(dòng)上傳數(shù)據(jù)并生成線性圖表的系統(tǒng)中被顯著降低。
物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的云端存儲(chǔ)功能，讓實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可隨時(shí)調(diào)取分析，避免了手寫表格丟失或抄錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)。
02
新知導(dǎo)入
討論
三人一組進(jìn)行交談，結(jié)合自己的經(jīng)歷，說一說你在學(xué)習(xí)上曾經(jīng)遇到過哪些令人難以理解的概念或內(nèi)容。將這些問題記錄下來并展開討論，看看它們能否通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決。
03
新知講解
小組成員問題記錄：
小明：數(shù)學(xué)課上的“速度-時(shí)間圖像”看不懂，總想不通為什么曲線是那樣畫的。小紅：生物課的“種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)”結(jié)果不穩(wěn)定，自己每天手動(dòng)記錄總出錯(cuò)。小剛：地理課的“氣候類型”死記硬背，搞不清真實(shí)數(shù)據(jù)怎么對(duì)應(yīng)。
討論解決思路（物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)）：小明的問題：用物聯(lián)網(wǎng)測(cè)速小車，自動(dòng)生成速度變化曲線圖。小紅的問題：用溫濕度傳感器+攝像頭監(jiān)控種子，平臺(tái)自動(dòng)記錄發(fā)芽天數(shù)、環(huán)境數(shù)據(jù)，省去手寫表格。小剛的問題：用物聯(lián)網(wǎng)氣象站對(duì)比不同地區(qū)溫濕度數(shù)據(jù)（比如海南和內(nèi)蒙古），直接看平臺(tái)圖表區(qū)分氣候類型。
思考
探究“重力的大小跟質(zhì)量的關(guān)系”是一個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)者需要在實(shí)驗(yàn)過程中記錄不同質(zhì)量的物體所受的重力大小。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，還需要對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，探討物體所受重力大小與質(zhì)量的關(guān)系。能否利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開展這一探究實(shí)驗(yàn)?zāi)兀空?qǐng)你思考以下問題：
03
新知講解
思考
1.該科學(xué)實(shí)驗(yàn)涉及哪些實(shí)驗(yàn)量？哪些實(shí)驗(yàn)量可以通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)獲得？
03
新知講解
需要測(cè)量的量：質(zhì)量（用砝碼）、重力大小（用傳感器測(cè)）。
物聯(lián)網(wǎng)能直接獲取的量：重力大小（通過力傳感器自動(dòng)測(cè)量）、時(shí)間（數(shù)據(jù)上傳時(shí)間自動(dòng)記錄）。
例子：傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)要一邊加砝碼一邊盯著測(cè)力計(jì)讀數(shù)，手忙腳亂；用物聯(lián)網(wǎng)的話，加砝碼后數(shù)據(jù)自動(dòng)生成曲線圖，還能標(biāo)出哪次測(cè)量可能有問題，超省心！
思考
2.與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法相比，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)探究“重力的大小跟質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)有哪些優(yōu)勢(shì)？
03
新知講解
自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)：傳感器測(cè)完重力直接傳到電腦或手機(jī)，不用手寫表格，避免抄錯(cuò)。
實(shí)時(shí)看結(jié)果：比如加一個(gè)砝碼，圖表立刻顯示重力變化，能馬上發(fā)現(xiàn)“質(zhì)量越大，重力越大的規(guī)律”。
數(shù)據(jù)存云端：實(shí)驗(yàn)后隨時(shí)登錄平臺(tái)查看，還能分享給同學(xué)一起分析。
減少人為誤差：傳感器比彈簧測(cè)力計(jì)更精準(zhǔn)，不會(huì)因“看刻度不準(zhǔn)”出錯(cuò)。
探究
請(qǐng)以小組合作的方式，分析“重力的大小跟質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)探究系統(tǒng)的基本功能需求完成以下任務(wù)。
03
新知講解
探究
1.需求分析及功能實(shí)現(xiàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，如何利用該系統(tǒng)測(cè)量不同質(zhì)量物體的重力，以及分析重力的大小與質(zhì)量的關(guān)系？請(qǐng)分析各個(gè)環(huán)節(jié)的功能需求及用到的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、平臺(tái)，并填寫在橫線上，完成圖2-5-1。
03
新知講解
探究
采集數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)：通過 重力傳感器 采集數(shù)據(jù)
傳輸與存儲(chǔ)環(huán)節(jié)：將獲取的數(shù)據(jù)發(fā)送并存儲(chǔ)在 云 平臺(tái)上
分析處理數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)：利用 云 平臺(tái)上的數(shù)據(jù)，分析 線性關(guān)系
03
新知講解
探究
2.算法分析及流程圖完善。將圖2-5-2中空缺的部分補(bǔ)充完整，并從中選擇合適的圖形在右邊繪制出完整的流程圖。
03
新知講解
探究
開始
設(shè)置網(wǎng)絡(luò)及物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)
獲取 傳感器 數(shù)據(jù)
上傳數(shù)據(jù)到 云 平臺(tái)
數(shù)據(jù) 是否在閾值區(qū)間
結(jié)束
03
新知講解
小貼士
力傳感器是用于測(cè)量力的大小的I2C通信類設(shè)備（見圖2-5-3）。力傳感器中間按鈕為置零按鈕，測(cè)量數(shù)據(jù)前需按下置零按鈕進(jìn)行校準(zhǔn)。測(cè)量時(shí)，需要將物體水平放置在圓盤上。
03
新知講解
做中學(xué)
模擬搭建“重力的大小跟質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)探究系統(tǒng)。
1.硬件清單：主控板x1、力傳感器x1、4Pin線x1、Type-C數(shù)據(jù)線x1、砝碼多個(gè)帶有熱點(diǎn)功能的計(jì)算機(jī)x1。
03
新知講解
做中學(xué)
2.連接設(shè)備。用4Pin線將主控板和相關(guān)傳感器連接起來（見圖2-5-4），并通過Type-C數(shù)據(jù)線接入計(jì)算機(jī)。
03
新知講解
做中學(xué)
3.程序編寫。
（1）進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)，添加項(xiàng)目及設(shè)備，完成各項(xiàng)配置。
（2）打開mPython軟件，添加網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，編寫程序。
03
新知講解
做中學(xué)
①將重力測(cè)量值顯示在OLED屏上，代碼如圖2-5-5所示。
03
新知講解
做中學(xué)
②發(fā)送數(shù)據(jù)至物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)，完整代碼如圖2-5-6所示。
03
新知講解
做中學(xué)
4.程序測(cè)試。
①運(yùn)行程序，查看結(jié)果，如圖2-5-7所示。
03
新知講解
做中學(xué)
②逐級(jí)增加砝碼，將顯示屏上的數(shù)據(jù)記錄在表2-5-1中。
03
新知講解
實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1 2 3 4 ......
質(zhì)量m/kg 0.1 0.5 1 2 ......
重力G/N 1.02
表2-5-1
做中學(xué)
5.分析處理數(shù)據(jù)從物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)生成的可視化圖表（見圖2-5-8 ）可知，當(dāng)質(zhì)量逐漸增加時(shí)，重力一段一段地變大。
03
新知講解
做中學(xué)
6.實(shí)驗(yàn)結(jié)論。綜上可知：
物體受到的重力大小與其質(zhì)量成正比，但實(shí)驗(yàn)中因傳感器或設(shè)備反應(yīng)延遲，重力顯示為階段性增大（質(zhì)量增加時(shí)，重力先變大，停一會(huì)兒，再繼續(xù)變大）。這說明重力大小確實(shí)與質(zhì)量有關(guān)，但測(cè)量設(shè)備可能存在微小誤差。
03
新知講解
討論
基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開展學(xué)習(xí)探究活動(dòng)，你能否總結(jié)出相關(guān)的操作步驟或方法？談?wù)勀銓?duì)“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一種支持學(xué)習(xí)探究活動(dòng)的新型工具”的理解。
03
新知講解
操作步驟：①連設(shè)備（傳感器+主控板+電腦）→ ②綁設(shè)備（物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)配置）→ ③寫代碼測(cè)重力并傳數(shù)據(jù) → ④加砝碼看圖表 → ⑤分析“質(zhì)量越大，重力越大”。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的作用：能自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)、生成曲線圖（比如“重力一段段變大”），還能用手機(jī)遠(yuǎn)程看實(shí)驗(yàn)，像給科學(xué)課裝了個(gè)“智能小助手”，讓學(xué)習(xí)更省事、更有趣！
任務(wù)拓展
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還可以應(yīng)用在哪些科學(xué)實(shí)驗(yàn)中呢？請(qǐng)選擇其中一個(gè)，提出你的實(shí)踐思路。
03
新知講解
選主題：挑個(gè)你關(guān)心的，如家里植物或房間溫度。
找設(shè)備：找個(gè)能測(cè)數(shù)據(jù)的小物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。
連設(shè)備：把設(shè)備連手機(jī)或電腦，看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
觀數(shù)據(jù)：看數(shù)據(jù)變化，想它意味著什么。
得結(jié)論：根據(jù)數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)單說出你的發(fā)現(xiàn)。分享它：告訴家人朋友你的發(fā)現(xiàn)。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)像小魔法，讓東西能“說話”。用它來探究，就像有個(gè)小助手幫你“看”。看看數(shù)據(jù)，學(xué)學(xué)新東西，學(xué)習(xí)更好玩。
小結(jié)
03
新知講解
拓展
在我們溫馨的社會(huì)大家庭中，每一位成員都值得被關(guān)懷與呵護(hù)，尤其是那些在生活中面臨諸多不便的弱勢(shì)群體。以小組為單位，設(shè)計(jì)一款物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)意應(yīng)用，以科技之光點(diǎn)亮他們的日常。例如：針對(duì)肢體行動(dòng)不便的群體，可以設(shè)計(jì)智能環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng);為便利視障人士安全出行，可以設(shè)計(jì)語音避障系統(tǒng)……
03
新知講解
04
拓展延伸
物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)安全挑戰(zhàn)
設(shè)備漏洞：
智能設(shè)備存在安全缺陷時(shí)，可能被遠(yuǎn)程操控泄露信息。
數(shù)據(jù)攔截：
傳輸中的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)可能被黑客中途竊取或篡改。
04
拓展延伸
物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)安全挑戰(zhàn)
密碼風(fēng)險(xiǎn)：
簡(jiǎn)單密碼易被破解，導(dǎo)致設(shè)備控制權(quán)丟失。
隱私泄露：
聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可能收集家庭作息等敏感數(shù)據(jù)并外泄。
04
拓展延伸
物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)安全挑戰(zhàn)
網(wǎng)絡(luò)攻擊：
黑客攻擊可能讓城市物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)（如電網(wǎng)）癱瘓。
數(shù)據(jù)倒賣：
部分企業(yè)非法交易用戶數(shù)據(jù)牟利，侵犯?jìng)€(gè)人權(quán)益。
07
活動(dòng)日志
活動(dòng)日志 班級(jí)：XX 姓名：XX
活動(dòng)名稱 學(xué)習(xí)探究新工具
活動(dòng)環(huán)節(jié) 1 了解實(shí)驗(yàn)原理 口 2 掌握實(shí)驗(yàn)需求與流程 口 （在對(duì)應(yīng)環(huán)節(jié)畫V）
活動(dòng)完成內(nèi)容 模擬搭建“重力的大小跟質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)探究系統(tǒng)
活動(dòng)完成度 口口口口口口口口口(100%)
活動(dòng)小結(jié) 問題與反思：語法錯(cuò)誤、編輯錯(cuò)誤。
改進(jìn)的方法：加強(qiáng)對(duì)科學(xué)實(shí)踐方法的理解。
08
板書設(shè)計(jì)
學(xué)習(xí)探究新工具
1.進(jìn)行新知引入
2.了解實(shí)驗(yàn)原理
3.掌握實(shí)驗(yàn)需求與流程
4.完成課堂練習(xí)
5.進(jìn)行知識(shí)拓展
09
課后作業(yè)
01
根據(jù)本課內(nèi)容，繪制“重力的大小跟質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)探究系統(tǒng)的流程圖。
09
課后作業(yè)
02
學(xué)完本節(jié)課，和同學(xué)們討論“重力的大小跟質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
09
課后作業(yè)
1、小紅在生物課的“種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)”中遇到的問題，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)如何解決？（ ）
A. 用測(cè)速小車記錄生長(zhǎng)速度 B. 用攝像頭手動(dòng)拍攝發(fā)芽過程 C. 用溫濕度傳感器和攝像頭自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)
D. 用地理氣象站調(diào)整溫度
2、在“重力與質(zhì)量關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)無法直接測(cè)量的量是？（ ）
A. 重力大小 B. 數(shù)據(jù)上傳時(shí)間 C. 物體質(zhì)量 D. 環(huán)境溫度
3、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相比傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)不包括以下哪項(xiàng)？（ ）
A. 自動(dòng)生成數(shù)據(jù)圖表 B. 需要手動(dòng)記錄所有數(shù)據(jù) C. 實(shí)時(shí)查看實(shí)驗(yàn)結(jié)果 D. 減少人為讀數(shù)誤差
4、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以幫助小剛解決地理課“氣候類型”問題的方案是？（ ）
A. 用測(cè)速小車對(duì)比兩地速度 B. 用攝像頭拍攝氣候圖片 C. 手動(dòng)記錄溫度變化 D. 用物聯(lián)網(wǎng)氣象站對(duì)比溫濕度數(shù)據(jù)
C
C
B
D
09
課后作業(yè)
6、請(qǐng)簡(jiǎn)述物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在“重力與質(zhì)量關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中的操作步驟。
7、使用力傳感器前需要按下置零按鈕校準(zhǔn)。（ ）
8、物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)只能存儲(chǔ)在本地計(jì)算機(jī)中。（ ）
9、重力實(shí)驗(yàn)中，傳感器顯示重力“階段性增大”說明實(shí)驗(yàn)結(jié)論錯(cuò)誤。（ ）
操作步驟為：①連接傳感器、主控板和電腦；②在物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)綁定設(shè)備并配置參數(shù)；③編寫程序測(cè)量重力并上傳數(shù)據(jù)；④逐步增加砝碼，觀察實(shí)時(shí)生成的數(shù)據(jù)圖表；⑤分析圖表得出“重力與質(zhì)量成正比”的結(jié)論。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過自動(dòng)記錄和實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)，使實(shí)驗(yàn)更高效、直觀。
錯(cuò)
對(duì)
錯(cuò)
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