第三單元第15課《物聯(lián)系統(tǒng)原型的運行與調(diào)試》教學(xué)設(shè)計　2023-2024學(xué)年浙教版（2023）初中信息技術(shù)七年級下冊

第三單元第15課《物聯(lián)系統(tǒng)原型的運行與調(diào)試》教學(xué)設(shè)計2023—2024學(xué)年浙教版（2023）初中信息技術(shù)七年級下冊主備人備課成員設(shè)計思路本課以浙教版初中信息技術(shù)七年級下冊第三單元第15課《物聯(lián)系統(tǒng)原型的運行與調(diào)試》為依據(jù)，緊密結(jié)合課本內(nèi)容，以學(xué)生實際操作為主，通過講解物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)運行原理，引導(dǎo)學(xué)生掌握調(diào)試方法，提高學(xué)生的動手能力和解決問題的能力。教學(xué)過程中，注重理論與實踐相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。核心素養(yǎng)目標1.信息意識：理解物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)工作原理，提高對信息技術(shù)的敏感度和應(yīng)用意識。

2.計算思維：通過編程實踐，培養(yǎng)邏輯思維和問題解決能力。

3.數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：運用信息技術(shù)工具，進行物聯(lián)系統(tǒng)原型設(shè)計和調(diào)試，提升創(chuàng)新實踐能力。

4.信息安全意識：認識到信息安全和隱私保護的重要性，學(xué)會在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中保護個人數(shù)據(jù)。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識：

學(xué)生在進入本節(jié)課之前，已經(jīng)學(xué)習(xí)了基本的編程知識和簡單的硬件操作，如使用編程語言進行簡單的程序編寫和了解電子元件的基本功能。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：

初中生對新鮮事物充滿好奇，對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)原型運行與調(diào)試這樣的實踐性課程表現(xiàn)出較高的興趣。他們的學(xué)習(xí)能力較強，能夠快速掌握新技能。學(xué)習(xí)風(fēng)格上，部分學(xué)生偏好動手操作，通過實踐學(xué)習(xí)；而另一部分學(xué)生可能更傾向于理論學(xué)習(xí)，需要教師引導(dǎo)他們結(jié)合理論進行實踐。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

學(xué)生在運行和調(diào)試物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)原型時，可能會遇到編程邏輯錯誤、硬件連接問題以及系統(tǒng)穩(wěn)定性等挑戰(zhàn)。此外，由于對物聯(lián)網(wǎng)概念理解不深，部分學(xué)生可能難以將理論知識與實際操作相結(jié)合。教師需引導(dǎo)學(xué)生逐步克服這些困難，通過逐步引導(dǎo)和示范，幫助學(xué)生建立解決問題的信心。學(xué)具準備多媒體課型新授課教法學(xué)法講授法課時第一課時師生互動設(shè)計二次備課教學(xué)資源準備1.教材：確保每位學(xué)生都有浙教版初中信息技術(shù)七年級下冊教材。

2.輔助材料：準備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)工作原理相關(guān)的圖片、圖表和視頻，以便于學(xué)生理解。

3.實驗器材：準備Arduino開發(fā)板、傳感器、連接線等實驗器材，確保其完整性和安全性。

4.教室布置：設(shè)置分組討論區(qū)，并布置實驗操作臺，方便學(xué)生分組進行實踐操作。教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課

1.老師站在講臺前，微笑著與學(xué)生打招呼：“同學(xué)們，大家好！今天我們來學(xué)習(xí)第三單元第15課《物聯(lián)系統(tǒng)原型的運行與調(diào)試》。首先，請同學(xué)們思考一下，你們對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)有什么了解？”

2.學(xué)生舉手發(fā)言，老師認真傾聽，并簡要總結(jié)：“很好，同學(xué)們已經(jīng)對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)有了初步的了解。那么，接下來我們就一起深入探究物聯(lián)系統(tǒng)原型的運行與調(diào)試。”

二、新課講解

1.老師展示物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)工作原理圖，引導(dǎo)學(xué)生觀察并講解：“同學(xué)們，這就是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的工作原理圖。我們可以看到，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要由傳感器、控制器和執(zhí)行器三部分組成。”

2.老師繼續(xù)講解：“傳感器負責(zé)收集環(huán)境信息，控制器根據(jù)這些信息進行處理，并控制執(zhí)行器進行相應(yīng)的操作。接下來，我們將通過一個實例來學(xué)習(xí)如何進行物聯(lián)系統(tǒng)原型的調(diào)試?！?/p>

3.老師展示一個簡單的物聯(lián)系統(tǒng)原型——智能燈泡，并講解其運行過程：“這個智能燈泡通過傳感器檢測光線強度，當(dāng)光線較弱時，控制器會自動打開燈泡，使室內(nèi)光線明亮。下面，我們來學(xué)習(xí)如何調(diào)試這個智能燈泡?！?/p>

三、分組討論與實踐

1.老師將學(xué)生分成小組，每組分配一個智能燈泡實驗器材，要求學(xué)生根據(jù)之前所學(xué)知識，共同完成智能燈泡的調(diào)試。

2.老師在教室中巡視，指導(dǎo)學(xué)生解決問題，并對學(xué)生的操作進行評價。

四、展示與評價

1.各小組完成智能燈泡調(diào)試后，進行展示，其他小組進行評價。

2.老師根據(jù)學(xué)生的展示和評價，進行總結(jié)：“同學(xué)們，通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們了解了物聯(lián)系統(tǒng)原型的運行與調(diào)試?，F(xiàn)在，請大家談?wù)勛约涸诒竟?jié)課中的收獲。”

五、鞏固練習(xí)

1.老師布置課后作業(yè)，要求學(xué)生完成以下任務(wù)：

a.課后復(fù)習(xí)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，鞏固物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)工作原理；

b.設(shè)計一個簡單的物聯(lián)系統(tǒng)原型，并進行調(diào)試。

2.老師強調(diào)作業(yè)要求，提醒學(xué)生注意細節(jié)。

六、總結(jié)與拓展

1.老師總結(jié)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容：“同學(xué)們，今天我們學(xué)習(xí)了物聯(lián)系統(tǒng)原型的運行與調(diào)試，掌握了基本的調(diào)試方法。希望大家課后能夠多加練習(xí)，提高自己的實踐能力?！?/p>

2.老師拓展：“隨著科技的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在各個領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。希望同學(xué)們能夠關(guān)注這一領(lǐng)域的發(fā)展，為將來的學(xué)習(xí)和工作打下堅實的基礎(chǔ)?！?/p>

3.老師布置課后思考題：“同學(xué)們，課后請思考：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在未來會有哪些發(fā)展趨勢？”學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.理解物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)工作原理：

學(xué)生通過學(xué)習(xí)本節(jié)課，能夠理解物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的基本組成部分，包括傳感器、控制器和執(zhí)行器，以及它們之間的協(xié)同工作方式。學(xué)生能夠解釋物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)如何通過收集、處理和反饋信息來實現(xiàn)智能化的功能。

2.掌握物聯(lián)系統(tǒng)原型調(diào)試方法：

學(xué)生在實踐操作中學(xué)會了如何調(diào)試物聯(lián)系統(tǒng)原型，包括檢查電路連接、編寫控制程序、測試傳感器響應(yīng)等。他們能夠識別并解決常見的調(diào)試問題，如傳感器數(shù)據(jù)不準確、執(zhí)行器反應(yīng)不及時等。

3.提升編程能力：

通過實際編寫控制程序，學(xué)生提高了編程技能，學(xué)會了如何使用編程語言來控制硬件設(shè)備。他們能夠根據(jù)需求設(shè)計簡單的控制邏輯，并理解編程在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用。

4.培養(yǎng)團隊合作精神：

在小組討論和實踐中，學(xué)生學(xué)會了與他人合作，共同完成任務(wù)。他們學(xué)會了有效溝通、分工協(xié)作和解決問題，這些都是在未來學(xué)習(xí)和工作中非常重要的能力。

5.增強問題解決能力：

學(xué)生在遇到調(diào)試難題時，能夠運用所學(xué)知識和創(chuàng)新思維來尋找解決方案。他們學(xué)會了分析問題、提出假設(shè)、設(shè)計實驗和驗證結(jié)果，這些都是科學(xué)探究的基本方法。

6.提高動手實踐能力：

通過實際搭建和調(diào)試物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)原型，學(xué)生將理論知識轉(zhuǎn)化為實踐技能。他們能夠親手操作實驗器材，親身體驗科技的魅力，從而提高了動手實踐的能力。

7.激發(fā)創(chuàng)新意識：

在設(shè)計物聯(lián)系統(tǒng)原型的過程中，學(xué)生需要發(fā)揮想象力，提出新的想法和解決方案。這種創(chuàng)新思維的培養(yǎng)有助于學(xué)生形成批判性思維，為未來的學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展打下基礎(chǔ)。

8.增強信息安全意識：

學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中了解到在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中保護數(shù)據(jù)的重要性，學(xué)會了如何在設(shè)計物聯(lián)系統(tǒng)時考慮信息安全問題，如數(shù)據(jù)加密、隱私保護等。典型例題講解1.例題：編寫一個簡單的程序，使用Arduino控制LED燈閃爍，閃爍頻率為1秒一次。

答案：

```cpp

//定義LED燈連接的引腳

intledPin=13;

voidsetup(){

//設(shè)置LED燈引腳為輸出模式

pinMode(ledPin,OUTPUT);

}

voidloop(){

//打開LED燈

digitalWrite(ledPin,HIGH);

//等待1秒

delay(1000);

//關(guān)閉LED燈

digitalWrite(ledPin,LOW);

//等待1秒

delay(1000);

}

```

2.例題：編寫一個程序，使用Arduino讀取溫度傳感器（如DHT11）的數(shù)據(jù)，并在串口監(jiān)視器中顯示。

答案：

```cpp

//包含DHT庫

#include<DHT.h>

//定義DHT11連接的引腳

intdhtPin=2;

//創(chuàng)建DHT對象

DHTdht(dhtPin,DHT11);

voidsetup(){

//初始化串口通信

Serial.begin(9600);

//初始化DHT傳感器

dht.begin();

}

voidloop(){

//讀取溫度和濕度

floath=dht.readHumidity();

floatt=dht.readTemperature();

//檢查讀取是否成功

if(isnan(h)||isnan(t)){

Serial.println("FailedtoreadfromDHTsensor!");

return;

}

//在串口監(jiān)視器中顯示溫度和濕度

Serial.print("Humidity:");

Serial.print(h);

Serial.println("%\t");

Serial.print("Temperature:");

Serial.print(t);

Serial.println("*C");

//等待2秒

delay(2000);

}

```

3.例題：編寫一個程序，使用Arduino控制繼電器，實現(xiàn)遠程開關(guān)家中的電器。

答案：

```cpp

//定義繼電器連接的引腳

intrelayPin=8;

voidsetup(){

//設(shè)置繼電器引腳為輸出模式

pinMode(relayPin,OUTPUT);

}

voidloop(){

//打開繼電器，連接電器

digitalWrite(relayPin,HIGH);

//等待5秒

delay(5000);

//關(guān)閉繼電器，斷開電器

digitalWrite(relayPin,LOW);

//等待5秒

delay(5000);

}

```

4.例題：編寫一個程序，使用Arduino讀取光線傳感器（如BH1750）的數(shù)據(jù)，并根據(jù)光線強度控制LED燈的亮度。

答案：

```cpp

//包含BH1750庫

#include<BH1750.h>

//定義BH1750連接的引腳

intsensorPin=A0;

//創(chuàng)建BH1750對象

BH1750lightMeter;

voidsetup(){

//初始化串口通信

Serial.begin(9600);

//初始化BH1750傳感器

lightMeter.begin();

}

voidloop(){

//讀取光線強度

intlux=lightMeter.readLightLevel();

//在串口監(jiān)視器中顯示光線強度

Serial.print("LightIntensity:");

Serial.print(lux);

Serial.println("lux");

//根據(jù)光線強度控制LED燈亮度

if(lux<100){

analogWrite(9,255);//最亮

}elseif(lux<200){

analogWrite(9,191);//中等亮度

}else{

analogWrite(9,0);//最暗

}

//等待1秒

delay(1000);

}

```

5.例題：編寫一個程序，使用Arduino控制蜂鳴器發(fā)出不同頻率的聲音，模擬不同類型的警報。

答案：

```cpp

//定義蜂鳴器連接的引腳

intbuzzerPin=3;

voidsetup(){

//設(shè)置蜂鳴器引腳為輸出模式

pinMode(buzzerPin,OUTPUT);

}

voidloop(){

//發(fā)出高音警報

tone(buzzerPin,2000);

delay(500);

noTone(buzzerPin);

delay(500);

//發(fā)出低音警報

tone(buzzerPin,1000);

delay(500);

noTone(buzzerPin);

delay(500);

//發(fā)出連續(xù)警報

for(inti=0;i<3;i++){

tone(buzzerPin,1500);

delay(500);

noTone(buzzerPin);

delay(500);

}

//等待3秒

delay(3000);

}

```板書設(shè)計①物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)基本組成

-傳感器

-控制器

-執(zhí)行器

②物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)工作原理

-傳感器收集數(shù)據(jù)

-控制器處理數(shù)據(jù)

-執(zhí)行器執(zhí)行操作

③Arduino編程基礎(chǔ)

-pinMode()函數(shù)設(shè)置引腳模式

-digitalWrite()函數(shù)控制引腳狀態(tài)

-delay()函數(shù)實現(xiàn)延時

④物聯(lián)系統(tǒng)原型調(diào)試步驟

-檢查硬件連接

-編寫控制程序

-測試傳感器響應(yīng)

-調(diào)整參數(shù)優(yōu)化性能

⑤常用傳感器介紹

-溫度傳感器（如DHT11）

-光線傳感器（如BH1750）

-繼電器模塊

-蜂鳴器模塊

⑥串口監(jiān)視器使用

-設(shè)置波特率

-顯示傳感器數(shù)據(jù)

-調(diào)試程序輸出結(jié)果反思改進措施反思改進措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.實踐驅(qū)動教學(xué)：本節(jié)課以實踐操作為主，讓學(xué)生通過動手搭建和調(diào)試物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)原型，加深對理論知識的理解，提高學(xué)生的動手能力和解決問題的能力。

2.跨學(xué)科融合：將信息技術(shù)與物理、數(shù)學(xué)等學(xué)科知識相結(jié)合，讓學(xué)生在實踐過程中體會到跨學(xué)科學(xué)習(xí)的樂趣，培養(yǎng)綜合運用知識的能力。

反思改進措施（二）存在主要問題

1.教學(xué)組織方面：部分學(xué)生在分組討論和實踐中，存在溝通不暢、分工不明確的問題，導(dǎo)致效率不高。

2.教學(xué)方法方面：在講解物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)工作原理時，部分學(xué)生難以理解，需要進一步優(yōu)化教學(xué)方法，提高教學(xué)效果。

3.教學(xué)評價方面：評價方式較為單一，主要依靠學(xué)生的實驗報告和展示，缺乏對學(xué)生在實踐過程中的表現(xiàn)進行全面評價。

反思改進措施（三）改進措施

1.優(yōu)化分組討論和實踐活動：在分組前，教師可以對學(xué)生進行分組指導(dǎo)，明確分工，提高討論和實踐活動效率。同時，鼓勵學(xué)生主動溝通，培養(yǎng)團隊協(xié)作能力。

2.豐富教學(xué)方法：針對學(xué)生難以理解的部分，可