2023-2024学年沪科版（2019）高中信息技术必修二第三单元项目七《探究智能花卉养护系统-了解物联网》教学设计

2023-2024学年沪科版（2019）高中信息技术必修二第三单元项目七《探究智能花卉养护系统——了解物联网》教学设计学校授课教师课时授课班级授课地点教具设计思路本节课以沪科版（2019）高中信息技术必修二第三单元项目七《探究智能花卉养护系统——了解物联网》为主题，结合课本内容，设计了一系列实践活动，旨在让学生通过实际操作，深入了解物联网技术及其在智能花卉养护系统中的应用。课程设计注重理论与实践相结合，以学生为主体，培养其创新思维和实践能力。核心素养目标培养学生信息意识，理解物联网技术的基本原理和应用场景；提升计算思维，通过编程实现智能花卉养护系统的功能；强化数字化学习与创新，学会运用技术解决实际问题；增强信息社会责任，认识到信息技术对环境和社会的影响。教学难点与重点1.教学重点

-重点一：物联网基本概念与架构。强调物联网的组成元素，如传感器、网络通信、数据处理等，以及它们在智能花卉养护系统中的应用。

-重点二：编程实现智能花卉养护功能。通过编写程序控制传感器，实现温度、湿度、光照等数据的实时监测和自动调节。

-重点三：系统设计与调试。引导学生设计系统的整体架构，包括硬件选择、软件编程、数据传输等，并学会调试系统以解决运行中的问题。

2.教学难点

-难点一：物联网设备的选择与配置。学生需要了解不同物联网设备的特点和适用场景，以及如何进行配置以适应智能花卉养护系统的需求。

-难点二：编程逻辑的复杂度。编写能够处理多种传感器数据并作出相应反应的程序，对于学生来说可能是一个挑战。

-难点三：系统稳定性和可靠性。确保系统在长时间运行中能够稳定工作，不受外界干扰，这对于初学者来说是一个难点。教学方法与手段教学方法：

1.讲授法：用于讲解物联网基本概念和编程基础知识，确保学生掌握核心理论。

2.讨论法：引导学生就系统设计、设备选择等问题进行讨论，培养团队协作和问题解决能力。

3.实验法：通过实际操作，让学生亲身体验物联网技术在智能花卉养护系统中的应用。

教学手段：

1.多媒体演示：利用PPT展示物联网技术发展历程和案例，增强学生的直观感受。

2.教学软件应用：使用编程软件进行实际编程操作，提高学生的动手能力。

3.网络资源整合：引入在线教程和开放资源，拓宽学生的知识面。教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对物联网的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“你们知道物联网是什么吗？它与我们的生活有什么关系？”

展示一些关于物联网的图片或视频片段，如智能家居、智能交通等，让学生初步感受物联网的魅力或特点。

简短介绍物联网的基本概念和重要性，为接下来的学习打下基础。

2.物联网基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解物联网的基本概念、组成部分和原理。

过程：

讲解物联网的定义，包括其主要组成元素或结构，如传感器、网络通信、数据处理等。

详细介绍物联网的组成部分或功能，使用图表或示意图帮助学生理解，例如展示一个典型的物联网系统架构图。

3.物联网案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，让学生深入了解物联网的特性和重要性。

过程：

选择几个典型的物联网案例进行分析，如智能城市、智能家居等。

详细介绍每个案例的背景、特点和意义，让学生全面了解物联网的多样性或复杂性。

引导学生思考这些案例对实际生活或学习的影响，以及如何应用物联网解决实际问题。

小组讨论：让学生分组讨论物联网的未来发展或改进方向，并提出创新性的想法或建议。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。

过程：

将学生分成若干小组，每组选择一个与物联网相关的主题进行深入讨论，如物联网在环境保护中的应用。

小组内讨论该主题的现状、挑战以及可能的解决方案。

每组选出一名代表，准备向全班展示讨论成果。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：锻炼学生的表达能力，同时加深全班对物联网的认识和理解。

过程：

各组代表依次上台展示讨论成果，包括主题的现状、挑战及解决方案。

其他学生和教师对展示内容进行提问和点评，促进互动交流。

教师总结各组的亮点和不足，并提出进一步的建议和改进方向。

6.课堂小结（5分钟）

目标：回顾本节课的主要内容，强调物联网的重要性和意义。

过程：

简要回顾本节课的学习内容，包括物联网的基本概念、组成部分、案例分析等。

强调物联网在现实生活或学习中的价值和作用，鼓励学生进一步探索和应用物联网。

布置课后作业：让学生撰写一篇关于物联网的短文或报告，以巩固学习效果。

（以下内容省略，以保持篇幅在2500字以内）拓展与延伸1.提供与本节课内容相关的拓展阅读材料

-材料一：《物联网技术导论》，简要介绍物联网技术的发展历程、关键技术以及未来趋势。

-材料二：《智能花卉养护系统设计》，探讨智能花卉养护系统的设计原理、硬件选择和软件开发。

-材料三：《物联网在现代农业中的应用》，分析物联网技术在农业生产、农业管理和农产品溯源等方面的应用实例。

-材料四：《物联网安全与隐私保护》，介绍物联网系统在安全性和隐私保护方面的挑战和解决方案。

2.鼓励学生进行课后自主学习和探究

-学生可以尝试设计一个简单的物联网项目，如家庭智能照明系统，通过编程控制LED灯的开关。

-探究物联网技术在环境监测中的应用，如空气质量监测系统，了解传感器数据的采集和处理。

-研究物联网在智慧城市建设中的应用，分析如何利用物联网技术提升城市管理水平。

-通过网络资源，了解物联网在全球范围内的最新发展动态和行业趋势。

-学生可以结合所学知识，撰写一篇关于物联网技术应用前景的论文或报告，展示自己的研究成果。典型例题讲解1.例题：设计一个智能花卉养护系统的温度监测模块，要求使用温度传感器获取环境温度，并通过网络发送至手机APP，实现实时监控。

解答：首先，选择合适的温度传感器，如DS18B20，该传感器具有数字输出，便于与微控制器通信。接着，编写程序读取传感器数据，通过Wi-Fi模块发送至服务器，手机APP通过访问服务器获取温度信息。

2.例题：设计一个智能花卉养护系统的湿度监测模块，要求使用湿度传感器获取土壤湿度，并通过GPRS模块发送至远程服务器，实现远程监控。

解答：选择具有GPRS功能的湿度传感器，如DHT11，该传感器集成了温度和湿度检测功能。编写程序读取传感器数据，通过GPRS模块发送至远程服务器，用户可以通过网络平台查看土壤湿度信息。

3.例题：设计一个智能花卉养护系统的光照监测模块，要求使用光敏电阻检测光照强度，并通过串口发送至微控制器，微控制器根据光照强度调节植物生长灯。

解答：选择光敏电阻作为光照强度检测元件，通过读取光敏电阻的阻值来判断光照强度。编写程序读取光敏电阻数据，根据光照强度调节植物生长灯的开关，实现自动调节光照。

4.例题：设计一个智能花卉养护系统的自动灌溉模块，要求使用土壤湿度传感器检测土壤湿度，当土壤湿度低于设定值时，自动启动灌溉系统。

解答：选择土壤湿度传感器，如TTP223，该传感器具有模拟输出，便于读取土壤湿度数据。编写程序读取土壤湿度，当湿度低于设定值时，通过继电器控制水泵启动灌溉系统。

5.例题：设计一个智能花卉养护系统的报警模块，要求当温度、湿度或光照等参数超出设定范围时，通过短信或邮件发送报警信息至用户手机。

解答：结合前面提到的传感器模块，编写程序检测温度、湿度和光照等参数。当参数超出设定范围时，通过GPRS模块发送短信或邮件报警信息至用户手机。课堂1.课堂评价

-提问评价：通过课堂提问，检查学生对物联网基本概念、组成部分和原理的理解程度。例如，询问学生物联网与互联网的区别，或者解释传感器在网络中的角色。

-观察评价：在实验和小组讨论环节，观察学生的参与度和合作情况，评估他们的动手能力和团队协作精神。

-测试评价：在课程结束时进行小测验，测试学生对物联网技术的掌握情况，包括选择题、填空题和简答题等。

-反馈评价：鼓励学生在课后提交学习心得，教师通过阅读反馈了解学生的思考过程和学习难点，及时调整教学策略。

2.教学效果反馈

-学生自评：在课程结束后，引导学生进行自我评价，反思自己在课程中的表现和学习收获。

-同伴互评：组织学生进行同伴互评，通过互相评价，学生可以学习到不同的思考方式和解决问题的方法。

-教师评价：教师根据学生的课堂表现、作业完成情况和测试成绩，给出综合评价，指出学生的优点和需要改进的地方。

3.作业评价

-作业批改：对学生的作业进行认真批改，确保每个学生都能得到个性化的反馈。

-作业点评：在作业点评中，不仅指出错误，还要解释错误的原因，并提供正确的解题思路。

-及时反馈：作业完成后，及时将批改结果反馈给学生，帮助他们及时纠正错误，巩固学习内容。

4.评价工具和方法

-课堂参与度：记录学生在课堂上的发言次数、提问频率和参与讨论的积极性。

-实验报告：评估学生实验报告的完整性和准确性，以及实验过程中的创新性。

-小组项目：通过小组项目的完成情况，评价学生的团队协作能力和问题解决能力。

-期末考试：期末考试是对学生整个学期学习成果的全面评估，包括理论知识和实践技能。

5.评价反馈的运用

-教学改进：根据评价结果，教师可以调整教学内容和方法，以提高教学效果。

-学生指导：针对学生在评价中反映的问题，教师可以提供个别辅导，帮助学生克服学习困难。

-成绩记录：将评价结果记录在学生的成绩单上，作为学生学业进步的记录。板书设计①物联网基本概念

-物联网定义

-物联网特征：智能化、网络化、感知化

-物联网组成：传感器、网络通信、数据处理、应用层

②物联网关键技术

-传感器技术：温度、湿度、光照等

-网络通信技术：Wi-Fi、GPRS、蓝牙等

-数