第10课 物联系统原型搭建 教学设计 2023-2024学年浙教版（2023）初中信息技术七年级下册

第10课物联系统原型搭建教学设计2023—2024学年浙教版（2023）初中信息技术七年级下册授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间课程基本信息1.课程名称：第10课物联系统原型搭建

2.教学年级和班级：七年级下册

3.授课时间：2023-2024学年

4.教学时数：45分钟核心素养目标1.理解物联网的基本概念，掌握物联网系统的基本构成和功能。

2.学会使用Arduino等开发板进行物联网系统的原型搭建，具备基本的编程和电路连接能力。

3.培养学生的创新思维和动手能力，鼓励学生运用所学知识设计并实现简单的物联网应用。

4.培养学生的团队协作精神，通过小组合作完成物联网系统的原型搭建。

5.增强学生的信息意识，了解物联网技术在现实生活中的应用，激发学生对信息技术学科的兴趣。重点难点及解决办法重点：

1.物联网系统的基本概念及构成

2.Arduino开发板的使用方法

3.基本的编程和电路连接技能

难点：

1.理解物联网系统的运行原理

2.编写并调试Arduino程序

3.连接电路并实现系统的原型搭建

解决办法：

1.通过案例分析帮助学生理解物联网系统的构成及工作原理

2.通过演示和操作练习，让学生掌握Arduino开发板的使用方法

3.通过小组合作和讨论，培养学生编写和调试程序的能力

4.通过指导学生进行电路连接和调试，帮助他们掌握原型搭建的技能

5.鼓励学生通过实践操作来巩固所学知识，培养他们的动手能力和创新思维教学方法与手段1.讲授法：教师以清晰的讲解，深入浅出地介绍物联网的基本概念、系统构成和工作原理，让学生形成对物联网的初步认识。

2.案例分析法：通过分析典型的物联网应用案例，帮助学生理解物联网技术在实际生活中的应用，激发学生的学习兴趣。

3.实验法：组织学生进行Arduino开发板的操作练习，让学生在动手实践中掌握编程和电路连接的技能，培养他们的动手能力和创新思维。

4.小组合作法：将学生分组，每组负责完成一个简单的物联网系统原型搭建，通过团队协作培养学生的合作精神和沟通能力。

教学手段：

1.多媒体设备：利用投影仪、计算机等设备，播放物联网相关的图片、视频，让学生更直观地理解物联网的运行原理。

2.教学软件：使用Arduino开发软件，进行编程和电路连接的演示，帮助学生掌握相关技能。

3.实验器材：提供Arduino开发板、传感器等实验器材，让学生进行实际操作，提高他们的动手能力。

4.网络资源：利用网络资源，为学生提供更多物联网相关的学习资料，拓宽他们的知识面。

5.评价手段：采用过程性评价和总结性评价相结合的方式，对学生的学习效果进行全面评估。教学实施过程教师活动：

发布预习任务：通过在线平台或班级微信群，发布预习资料（如PPT、视频、文档等），明确预习目标和要求。

设计预习问题：围绕物联网系统的基本概念、构成和工作原理，设计一系列具有启发性和探究性的问题，引导学生自主思考。

监控预习进度：利用平台功能或学生反馈，监控学生的预习进度，确保预习效果。

学生活动：

自主阅读预习资料：按照预习要求，自主阅读预习资料，理解物联网系统的基本概念和构成。

思考预习问题：针对预习问题，进行独立思考，记录自己的理解和疑问。

提交预习成果：将预习成果（如笔记、思维导图、问题等）提交至平台或老师处。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：引导学生自主思考，培养自主学习能力。

信息技术手段：利用在线平台、微信群等，实现预习资源的共享和监控。

作用与目的：

帮助学生提前了解物联网系统，为课堂学习做好准备。

培养学生的自主学习能力和独立思考能力。

课中强化技能

教师活动：

导入新课：通过故事、案例或视频等方式，引出物联网系统，激发学生的学习兴趣。

讲解知识点：详细讲解物联网系统的基本概念、构成和工作原理，结合实例帮助学生理解。

组织课堂活动：设计小组讨论、角色扮演、实验等活动，让学生在实践中掌握物联网系统的原型搭建技能。

解答疑问：针对学生在学习中产生的疑问，进行及时解答和指导。

学生活动：

听讲并思考：认真听讲，积极思考老师提出的问题。

参与课堂活动：积极参与小组讨论、角色扮演、实验等活动，体验物联网知识的应用。

提问与讨论：针对不懂的问题或新的想法，勇敢提问并参与讨论。

教学方法/手段/资源：

讲授法：通过详细讲解，帮助学生理解物联网系统的基本概念和构成。

实践活动法：设计实践活动，让学生在实践中掌握物联网系统的原型搭建技能。

合作学习法：通过小组讨论等活动，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

作用与目的：

帮助学生深入理解物联网系统的基本概念和构成，掌握原型搭建技能。

通过合作学习，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

课后拓展应用

教师活动：

布置作业：根据物联网系统，布置适量的课后作业，巩固学习效果。

提供拓展资源：提供与物联网系统相关的拓展资源（如书籍、网站、视频等），供学生进一步学习。

反馈作业情况：及时批改作业，给予学生反馈和指导。

学生活动：

完成作业：认真完成老师布置的课后作业，巩固学习效果。

拓展学习：利用老师提供的拓展资源，进行进一步的学习和思考。

反思总结：对自己的学习过程和成果进行反思和总结，提出改进建议。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：引导学生自主完成作业和拓展学习。

反思总结法：引导学生对自己的学习过程和成果进行反思和总结。

作用与目的：

巩固学生在课堂上学到的物联网系统基本概念和原型搭建技能。

通过反思总结，帮助学生发现自己的不足并提出改进建议，促进自我提升。知识点梳理1.物联网的基本概念：物联网是通过各种信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与网络连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络。

2.物联网系统的基本构成：物联网系统由感知层、网络层和应用层组成。感知层负责信息采集，网络层负责信息传输，应用层负责信息处理和决策。

3.物联网的工作原理：物联网通过感知层采集信息，通过网络层传输信息，最后由应用层处理信息并做出决策。

4.Arduino开发板：Arduino是一款开源的微控制器开发平台，具有简单易用、可扩展性强等特点。它可以通过编程控制各种电子设备，如传感器、LED灯、电机等。

5.Arduino编程基础：Arduino编程使用ArduinoIDE进行，是一种基于C++的编程语言。通过编写程序，可以控制Arduino板的各种功能。

6.电路连接基础：电路连接是物联网系统原型搭建的基础。学生需要了解电路的基本原理，学会使用面包板、导线、电阻等基本元件进行电路连接。

7.传感器应用：传感器是物联网系统中的重要组成部分，可以采集各种环境信息。常见的传感器有温度传感器、湿度传感器、光照传感器等。

8.物联网系统的原型搭建：学生需要掌握使用Arduino开发板和传感器进行物联网系统的原型搭建，包括硬件连接、程序编写和系统调试等步骤。

9.小组合作：物联网系统的原型搭建需要团队合作。学生需要学会与他人合作，共同完成系统的搭建。

10.创新思维：物联网系统的原型搭建需要创新思维。学生需要学会思考如何将物联网技术应用于实际生活中，解决实际问题。教学评价与反馈2.小组讨论成果展示：评估学生在小组讨论中的合作能力和创新思维，观察他们如何共同解决问题并展示讨论成果。

3.随堂测试：设计一些与物联网系统原型搭建相关的测试题，以评估学生对物联网基本概念、Arduino编程和电路连接等知识点的掌握情况。

4.实验操作表现：评估学生在进行物联网系统原型搭建实验操作时的动手能力和问题解决能力，观察他们如何将所学知识应用到实践中。

5.教师评价与反馈：针对学生的学习表现和成果展示，给予积极的评价和反馈，指出他们的优点和需要改进的地方，鼓励他们继续努力学习和探索。

教学评价与反馈是教学过程中非常重要的一环，它可以帮助教师了解学生的学习情况，评估教学效果，并为学生提供及时的指导和鼓励。通过观察学生的课堂表现、小组讨论成果展示、随堂测试和实验操作表现，教师可以全面评估学生对物联网系统原型搭建知识的理解和应用能力。同时，教师应该给予学生积极的评价和反馈，以激励他们继续学习和探索，并指出他们的优点和需要改进的地方，帮助他们更好地发展。通过这样的教学评价与反馈，教师可以及时调整教学策略，提高教学效果，并激发学生的学习动力和潜能。板书设计2.词：物联网、感知层、网络层、应用层、Arduino、编程、电路、传感器、原型搭建、小组合作、创新思维。

3.句：物联网是通过各种信息传感设备将物品与网络连接起来进行信息交换和通信的网络；物联网系统由感知层、网络层和应用层组成；Arduino是一款开源的微控制器开发平台，具有简单易用、可扩展性强等特点；传感器是物联网系统中的重要组成部分，可以采集各种环境信息；物联网系统的原型搭建需要团队合作和创新思维。

4.艺术性和趣味性：使用图形、图表、流程图等形式展示物联网系统的构成和工作原理，增加板书的视觉效果；设计有趣的互动环节，如让学生上台展示他们的小组讨论成果，增加课堂的趣味性。

5.激发学生学习兴趣和主动性：通过生动的板书设计和有趣的互动环节，激发学生的学习兴趣和主动性，让他们更愿意参与课堂学习和讨论。反思改进措施1.引入Arduino开发板进行物联网系统原型搭建，让学生在动手实践中掌握物联网知识。

2.采用小组合作的方式，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

存在主要问题：

1.教学管理方面：由于学生人数较多，难以全面监控学生的预习进度和学习效果。

2.教学组织方面：在课堂活动中，部分学生参与度不高，未能充分发挥学生的主动性。

改进措施：

1.针对教学管理方面的问题，可以尝试利用在线平台或学生反馈，加强对学生学习进度的监控。

2.针对教学组织方面的问题，可以设计更多有趣的课堂活动，鼓励学生积极参与，提高课堂趣味性。

3.针对部分学生参与度不高的问题，可以采取个别辅导或小组合作的方式，提高学生的学习积极性。

在今后的教学过程中，我将根据学生的反馈和学习情况，不断调整和改进教学方法，以期提高教学效果和学生的学习兴趣。同时，我也会加强与同事之间的交流与合作，共同探讨和解决教学过程中遇到的问题，为学生提供更好的学习环境和资源。重点题型整理一、简答题

1.请简述物联网的基本概念。

答：物联网是通过各种信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与网络连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络。

2.请简述物联网系统的基本构成。

答：物联网系统由感知层、网络层和应用层组成。感知层负责信息采集，网络层负责信息传输，应用层负责信息处理和决策。

3.请简述Arduino开发板的特点。

答：Arduino是一款开源的微控制器开发平台，具有简单易用、可扩展性强等特点。它可以通过编程控制各种电子设备，如传感器、LED灯、电机等。

4.请简述物联网系统原型搭建的步骤。

答：物联网系统原型搭建的步骤包括：硬件连接、程序编写和系统调试。首先，需要连接Arduino开发板和传感器等硬件设备；其次，编写程序控制硬件设备的工作；最后，进行系统调试，确保系统正常运行。

5.请简述小组合作在物联网系统原型搭建中的作用。

答：小组合作在物联网系统原型搭建中起着重要作用。通过小组合作，学生可以共同解决问题，分享经验和知识，提高工作效率，培养团队合作意识和沟通能力。

二、案例分析题

1.案例描述：一个智能家居系统，包括温度传感器、湿度传感器和光照传感器，通过Arduino开发板进行控制，实现室内环境的监测和调节。

问题：请分析该智能家居系统的构成和工作原理。

答：该智能家居系统由感知层、网络层和应用层组成。感知层包括温度传感器、湿度传感器和光照传感器，用于采集室内环境的温度、湿度和光照信息；网络层通过Arduino开发板将采集到的信息传输到应用层；应用层根据采集到的信息进行数据处理和决策，实现室内环境的监测和调节。

2.案例描述：一个智能农业系统，通过温度传感器、湿度传感器和土壤湿度传感器，通过Arduino开发板进行控制，实现农田环境的监测和管理。

问题：请分析该智能农业系统的构成和工作原理。

答：该智能农业系统由感知层、网络层和应用层组成。感知层包括温度传感器、湿度传感器和土壤湿度传感器，用于采集农田环境的温度、湿度和土壤湿度信息；网络层通过Arduino开发板将采集到的信息传输到应用层；应用层根据采集到的信息进行数据处理和决策，实现农田环境的监测和管理。

三、编程题

1.编写Arduino程序，实现LED灯的闪烁。

答：```c

voidsetup(){

pinMode(13,OUTPUT);

}

voidloop(){

digitalWrite(13,HIGH);

delay(1000);

digitalWrite(13,LOW);

delay(1000);

}

```

2.编写Arduino程序，实现温度传感器的数据采集和显示。

答：```c

#include<dht.h>

dhtDHT;

voidsetup(){

Serial.begin(9600);

}

voidloop(){

intchk=DHT.read11(D2);

if(chk==DHTLIB_OK){

Serial.print("Temperature=");

Serial.println(DHT.temperature);

delay(1000);

}

}

```

3.编写Arduino程序，实现湿度传感器的数据采集和显示。

答：```c

#include<dht.h>

dhtDHT;

voidsetup(){

Serial.begin(9600);

}

voidloop(){

intchk=DHT.read11(D2);

if(chk==DHTLIB_OK){

Serial.print("Humidity=");

Serial.println(DHT.humidity);

delay(1000);

}

}

```

4.编写Ard