信息科技重大版八年级上册 物联网第二单元单元教学设计 物联网应用

单元教学设计（一）单元基本信息学科信息技术实施年级初二设计者潘玉斌《课程标准》模块物联网实践与探索单元名称物联网应用单元课时5（二）单元教学规划1.单元概述1.1核心概念数据：物联网感知层是连接物理世界与数字世界的桥梁，它负责进行数据采集和转换，是开启物联网智能应用的第一步。这一过程不仅将现实世界的数据转化为数字信息，还为后续的数据处理和应用提供了基础。它是本单元第一节内容。网络：网络在物联网中扮演着“万物互联”的角色，意味着在现有的互联网基础上，不仅实现人与人之间的互动，更将范围扩展至人与物、物与物之间的连接与通信。物联网的网络层正是利用互联网技术进行数据的高效、稳定传输。这一环节不仅体现了物联网的先进性，也突显了其在现代生活中的重要性，是本单元第二节的核心内容。信息处理：物联网应用层是物联网系统的最终输出端，它将之前收集到的信息转化为实际应用，进而对现实世界产生积极的影响，旨在改善和便利人们的生活。这一环节体现了物联网技术的实际价值和社会意义，是本单元第三节的主要内容。1.2内容结构1.3教学过程1.4育人价值本单元从一个真实问题中引入，引导学生发现问题，并做社会主人翁，提升学生社会责任感。解决问题过程中引导学生进一步发现问题，并借助更多方面信息综合解决问题，提升学生自主学习能力。通过亲自搭建物联网系统，学生能将理论知识与实际操作相结合，提高动手能力。在解决实际问题的过程中，学生还需要学会如何调试设备、优化程序等，进一步锻炼实践能力。2.单元学情分析本章节的教学对象是八年级的学生，在知识层面：生活环境中已经有诸多物联网应用，并经过上一单元的学习，对物联网基本思想、原理有较为清楚的认识。已经掌握了一定的信息技术基础知识，具备了一定的网络素养，能够使用搜索引擎查找信息，但可能缺乏信息筛选和甄别的能力。在心理层面：通常处于青春期，他们的思维能力和好奇心都在迅速发展。具备一定的理论知识基础，但他们的实践能力相对较弱。在面对实际问题时，他们可能无法将所学知识有效应用于实践中3.教学环境在智慧课堂环境下展开，有掌控板与相关传感器，相关安装好软件的计算机4.单元教学目标1.了解并熟练使用掌控板及其编程环境；2.了解不同的传感器，以及期如何连接物理世界与数字世界，并会选择合适的传感器解决问题；3.实践并掌握从物联设备中读取、发送、接收和使用数据，并了解这些过程背后的物联协议及其主要特点4.知道物联网平台的概念，能将设备接入物联网平台并获取数据5.通过搭建简易物联网，探索物联网中数据采集、传输、处理、反馈控制等基本功能；6.能主动思考，利用物联网技术，为社会主义建设作出的贡献5.教学过程课时（包括课名）任务序号教学主要任务第1课时任务1认识掌控板；根据教材与官网信息，了解掌控板的组成；并认识传感器；任务2连接掌控板；根据教材信息，将掌控板与计算机连接；任务3获取光线数据；熟悉mPython编程环境，编写程序获取光线数据第2课时任务1查询了解并分享物联网中常见的传输协议；任务2使用掌控板Wi-Fi模块，接入局域网第3课时任务1对掌控板编程，让控制台显示光线数值；任务2对掌控板编程，控制掌控板OLED显示光线数值；了解OLED的控制与使用；任务3对掌控板编程，绘制光线数据图形效果；第4课时任务1通过自主查阅与学习，了解物联网平台概念，并分享比较不同物联网平台异同；任务2对掌控板编程，使掌控板数据接入物联网平台，并能查询光线；任务3课后任务：收集数据，分析数据，并形成节能方案；第5课时任务1认识YeelightLED灯泡任务2配置YeelightLED灯泡，掌控板连接YeelightLED灯泡任务3实现YeelightLED灯泡程序控制6.评价建议本教学单元着重强调实践操作，在实践操作中穿插知识讲解，故评价方式也应聚焦学生的实际操作过程。具体评价角度包括：学生在制作过程中遇到问题的应对能力、问题解决策略的运用、同学间的协作沟通能力以及最终作品的完成度和设计合理性。最终在结合相关理论问题，了解学生理论知识掌握程度。为确保评价的全面性和客观性，应采用学生自我评价、同伴互评以及教师评价相结合的多元化评价模式。这种评价方式不仅能够提升学生的自我反思和批判性思维能力，还能促进同学间的相互学习和协作，同时确保教师对学生学习成果有全面而准确的了解，从而提供更有针对性的教学指导。（三）课时教学设计第1课时光线数据采集课时教学内容分析本节课为本单元的启始课，学生在先前单元中已对物联网的基本概念有了初步的认识与理解。本单元将进一步结合硬件设备，系统地构建一个物联网系统。本节课旨在通过项目的引导，确立整体框架与方向，为后续项目的顺利实施奠定坚实基础。2.课时学情分析教学对象是8年级学生，他们活泼、好奇心强，具备一定的合作学习能力。对物联网相关概念已经通过前面的学习有了相关的认知。3.课时教学目标1、了解并熟练使用掌控板硬件及其编程环境2、了解不同的传感器，并会尝试选择合适的传感器解决问题；3、能通过对教材的学习以及资料的辅助，自主完成第一个掌控板程序，提升自主学习能力4.教学环境智慧课堂学习环境，需提供掌控板硬件与mPython软件。5.教学过程教学环节教师与学生活动教学意图课堂导入教师：带领学生回忆2022年夏天重庆的高温下，电力紧张的情形，引入图书馆照明系统，提出智慧图书馆光线控制系统大项目。教师：引导学生思考出，控制光源先得获取光线数据，提出第一节课任务：光线数据采集。真实问题出发，奠定整个单元基调，引出整个单元大项目。引出本节课目标活动1：认识掌控板教师：光线数据采集，需要相关硬件，引出掌控板。学生：根据教材信息与教师提供信息，了解掌控板的组成认识掌控板硬件认识传感器学生：认识掌控板的组成，找掌控板上的硬件。教师：由掌控板上组成的传感器，引出传感器概念，带领学生学习，并结合掌控板扩展组件，认识各种各样的传感器了解传感器的概念，认识各种传感器活动2：连接掌控板学生：根据操作说明与书本描述，正确连接传感器，并烧录固件教师：学生制作过程，讲解固件概念，引导学生熟悉mPython界面了解掌控板连接熟悉mPython界面活动3：编写程序学生：尝试编写获取光线数据代码；并运行；教师：引导学生回忆曾经模块化编程知识，并提示外层循环，内层判断，实现简单程序编写；熟悉编程环境与编程流程评价与展示教师：对相关学生作品进行评价，并展示优秀作品；学生：完善并展示自身作品；做相关问卷，对作品进行评价与知识检验学生展示与评价总结教师：引导学生总结传感器的知识，回忆掌控板与mPython的使用学生：在教师的引导下完成相关总结总结本节课内容6.课时作业设计第2课时光线数据传输1.课时教学内容分析本节课为本单元的第二个课时，学生在先前学习中，已经对大项目有所了解，同时对基本硬件与软件有所了解且熟悉。本节课将聚焦于物联网的第二层——网络层。在这一课时中，学生需要深入理解物联网网络层的知识，还将实际动手将利用已熟悉的软硬件工具，进行掌控板的Wi-Fi连接实验，以加深对网络层知识的理解2.课时学情分析在信息技术课程的第二课时中，学生在上节课的基础上已经对课程所需的软硬件有了较为深入的了解，并成功获取了光线数据，对光线传感器的工作原理和应用场景有了初步的认识。同时，在第一单元的学习中，学生对物联网的层次结构形成了整体框架的认识。然而，对于物联网网络层的具体知识细节，学生仍缺乏深入的了解。3.课时教学目标1、了解常见的物联网通信协议；2、知道MQTT通信协议的工作流程；3、能使用掌控板，连接WI-FI；4.教学环境智慧课堂学习环境，需提供掌控板硬件与mPython软件，无线WI-FI网络环境；5.教学过程教学环节教师与学生活动教学意图课堂导入教师：回忆上节课已经完成的内容与知识点，并提出本节课的目标：传输光线数据引出课题通信协议知识讲解教师：类比人类语言，讲解“通信协议”概念，并罗列物联网中能出现的通信协议。了解通信协议基本概念活动一：多钟通信协议教师：将学生分组，每组一种通信协议任务；学生：分组后，通过书本、互联网，了解相关通信协议原理、优缺点。教师：引导学生，去思考，通信协议的优缺点，引导学生正确高效地查阅资料，整理资料。学生：分组展示学习的成果分组协作了解不同通性协议学生展示MQTT讲解教师：动画演示MQTT协议工作流程学生：进一步理解MQTT协议，并思考MQTT协议为什么更适用于物联网讲解MQTT协议，突破重点活动二：连接WI-FI教师：引导学生观察掌控板、mPython，让学生思考，当前我们应该使用什么方式连接上网络。学生：观察掌控板上传感器与mPython上连接模块，推测出WI-FI模块，并观察WI-FI模块，推断出连接WI-FI需要的信息。教师：简单介绍WI-FI，并展示已经搭建好的小型无线路由器，告知学生相关配置信息。学生：尝试配置掌控板，并最终使其成功连接上WI-FI。熟悉WI-FI传感器熟悉mPython中WI-FI模块并会配置总结教师：引导学生总结不同的网络协议优缺点，回忆掌控板如何正确连接WI-FI。学生：在教师的引导下完成相关总结总结本节课内容6.课时作业设计

第3课时光线数据显示1.课时教学内容分析本课时仍然属于本单元第二节内容，在获取了光线数据后，本课时将引导学生探索如何将获取的数据显示出来。通过理论讲解和实践操作相结合的方式，学生将了解到不同的数据显示方式。同时，教师将引导学生思考如何选择合适的数据显示方式，以确保数据的有效传达和理解。通过本节课的学习，学生不仅能够掌握多种数据显示技巧，还能学会如何根据实际需求灵活应用这些技巧，为后续的项目完成奠定基础。2.课时学情分析经过上节课的学习，学生们对物联网网络层的相关知识已有一定了解，并且成功地完成了WI-FI连接的操作。然而，掌握板的OLED的使用以及mPython控制台操作，学生们仍显得不够熟练。此外，对于数据的显示与处理，学生们也缺乏深入的了解和实践经验。3.课时教学目标1、掌握控制台显示数值方式2、掌握OLED显示内容方式，并会灵活控制OLED显示；3、掌握绘制数据绘制图形方式；4、了解在不同情景中如何正确选择数值显示方式；4.教学环境智慧课堂学习环境，需提供掌控板硬件与mPython软件5.教学过程教学环节教师与学生活动教学意图课堂导入教师：回忆上节课已经完成的内容与知识点，提出希望看到光线数值的需求，引出本节课的目标：显示光线数据。引出课题任务一：控制台显示教师：引导学生查找mPython中打印命令；（提示：什么颜色，在什么版块）学生：使用mPython中打印命令，完成控制台显示；教师：引导学生观察打印命令执行的特点（显示位置，是否换行）学生习得打印模块学生能完成控制台的输出。任务二：OLED显示教师：引导学生思考，如果没有计算机，仍然想看到光线数值，应该显示在哪个位置。学生：经过思考，最终得出OLED的答案。教师：布置任务，让学生实现在OLED上显示光线数值。学生：尝试完成OLED上显示数值；教师：提醒并引导学生注意事项，例如，最终显示需要增加“OLED显示生效”积木学生：完成编程后，尝试让掌控板离开计算机，独立运行。学生了解到OLED的使用掌握光线数据如何显示在OLED上任务三：绘制图形教师：我们需要得到光线随着时间的变化规律，提问：应该如何处理。学生：经过思考，得到绘制折线图答案。教师：告知学生，mPython有自带绘图工具。展示绘图工具样例程序，并简单分析，提出绘制图形任务。学生：在理解绘制图形样例程序的基础上，进行修改，最终完成绘制折线图的目标。掌握使用mPython自带功能，绘制折线图。对比不同教师：将三种显示方式进行呈现，引导学生思考其优劣。学生：回想制作过程，并分析三种显示方式的优缺点。教师：引导学生举出不同的使用场景。学生：尝试举出不同使用场景：调试：控制台；需要图形：绘制图形；需要脱离独立测试数据：OLED显示。懂得对比三种显示方式优缺点与不同使用场景中的正确的选择总结教师：引导学生总结不同的显示方式的优缺点，并知道在应该如何选择合适的显示方式。回忆OLED的使用步骤。学生：在教师的引导下完成相关总结总结本节课内容6.课时作业设计

第4课时光线数据远程了解1.课时教学内容分析这节课将深入探讨物联网平台的基本概念、特点及其在智能设备管理中的应用。通过掌控板编程实践，学生将学会如何将设备接入物联网平台，并能够读取和分析数据。最终，学生将应用所学知识，根据所获取的数据，设计一个简单的节能方案，体现物联网技术在实际生活中的应用价值。2.课时学情分析学生已经具备基础的编程能力和对物联网基础知识的初步了解。他们熟悉掌控板的基本操作和简单编程任务。能够收集到光线数据，并且能让掌控板连接上WI-FI。然而，他们可能对物联网平台的概念、特点及其应用不够了解，需要通过引导和实践来加深理解。学生对新技术充满好奇，有较强的实践意愿和创新思维。3.课时教学目标1、理解物联网平台的角色和功能。2、学会使用掌控板连接物联网平台，并进行数据操作。3、能利用所学知识，分析已有数据，设计简单的节能方案。4.教学环境需要一间配备有互联网接入的计算机实验室，掌控板及相关传感器，并有WI-FI环境，以及用于编程和连接到物联网平台的软件。学生需提前准备EasyIoT平台账号。5.教学过程教学环节教师与学生活动教学意图课堂导入教师：回忆上节课已经完成的内容与知识点，提出远程查看光线数据且收集更多数据的需求，引出本节课的内容：物联网平台引出课题任务一：了解物联网平台教师：粗略讲解物联网平台概念，列举出常见物联网平台，并学生分组，每个小组了解相关物联网平台优缺点。学生：通过书籍与网络，先了解物联网平台相关具体概念，再了解所对应物联网平台特点。教师：引导学生分享所了解内容。学生：分享自己查阅与学习的资料学习新知，了解物联网平台，了解不同物联网平台任务二：连接物联网平台教师：引导学生在mPython中，找到物联网平台连接模块。并了解连接物联网平台需要用到的信息（IotID，IoTpwd）。学生：找到mPython中物联网平台模块，并查看模块接口信息。登录EasyIoT，结合书本，找到对应需要的信息。学生：尝试连接EasyIoT平台动手实践，连接物联网平台学习新知：小程序教师：展示速度较快学生作品。教师：展示手机EasyIoT小程序，查看物联网平台上数据，发送数据到物联网平台。讲解小程序。感知小程序，了解小程序任务三：分析数据教师：展示数据折线图，提出问题：根据数据，应该如何制定节能方案。学生：思考：如何能有更充足的数据？如何根据数据制定节能方案。教师：给出建议：更多的采集点，更长时间的数据收集。提出任务：请在一周后，采集相关数据；两周后，制定节能方案。引发思考引导节能方案的定制，布置课后任务总结教师：引导学生总结物联网平台概念与物联网平台连接方式。学生：在教师的引导下完成相关总结总结本节课内容6.课时作业设计

第5课时控制灯光1.课时教学内容分析在制定了节能方案后，最终还是需要控制灯泡，本节课以YeelightLED灯泡的基本特性和功能，如何通过Wi-Fi将其连接到智能家居系统，以及如何编写程序来控制灯泡的开关、亮度和颜色变换等。2.课时学情分析学生已经具备一些物联网设备的基础知识，知道掌控板与mPython软件的基本操作，但还未具体控制过智能设备。他们对其很感兴趣，但需要指导来实现具体的操作步骤。3.课时教学目标1、了解YeelightLED灯泡的基本特性和操作方法。2、学会如何将YeelightLED灯泡通过Wi-Fi连接到智能家居系统。3、掌握通过编写程序来控制YeelightLED灯泡的技能，包括控制开关、调整亮度和颜色。4.教学环境需要一间配备有