资源简介
第13课 《智能物联系统的硬件搭建》教学设计
【课标内容要求】
通过对智能校园气象系统的设计与搭建，探索物联网中数据的收集、处理、反馈控制等基本功能，体验物联网、大数据及人工智能的关系，会使用实验设备搭建物联系统原型，并能通过实验平台读取、发送、接收、汇集和实验数据。
【教学内容分析】
本课属于“物联网与信息化应用”模块。本节教学内容的特点包括：强调实践应用：通过实际搭建智能物联系统，将学生的学习与实际应用相结合，培养学生的问题解决能力和创新思维。关注硬件设备的选择和连接方式：学生将学习如何选择合适的硬件设备和传感器，并学习硬件设备之间的连接方式，培养对物联网系统的理解和掌握能力。强调数据处理和分析：学生将学习如何进行数据采集和显示，并学习基本的数据处理和分析方法，培养基于数据的决策能力。在整个教材中，本节内容承上启下，对下面的内容有以下帮助：1、基础打下：本节内容为学生提供了物联网基础知识和技能的打下，为后续学习提供了基础。2、应用拓展：在本节内容的基础上，学生可以进一步学习物联网系统的应用场景和实际案例，拓展对物联网技术的理解和应用能力。3、综合运用：本节内容培养了学生的问题解决能力和创新思维，为学生在后续的学习和实践中，更好地运用物联网技术解决实际问题提供了基础。学好了本节内容，学生将能够更深入地理解和应用物联网技术，为他们在信息科技领域的学习和未来的职业发展打下坚实的基础。
【教学目标】
1.通过具体校园气象系统硬件搭建的实践活动，理解硬件设备的连接方式和布局规划。
2.能够正确连接和搭建智能物联系统的硬件设备。
3.培养合作与沟通能力，通过小组合作和讨论解决问题。
重点：
1、硬件设备和传感器的选择和功能。
2、硬件设备的连接方式和布局规划。
通过对硬件设备和传感器的选择、连接方式和布局规划的学习，学生能够理解并掌握智能物联系统的搭建过程；
难点：
能实现系统的整体搭建和测试。
学生需要综合运用所学的硬件设备和传感器知识，进行系统的整体搭建和测试，这需要学生具备一定的动手能力和实践经验，同时还需要学生能够分析和解决在搭建过程中出现的问题。
【核心素养指向】
通过分析典型物联应用、使用物联设备、搭建物联系统等途径，指导学生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主要特点。通过真实场景的实践，帮助学生了解身边的物联设备对塑造网络虚拟渗透的作用，引导学生拓展思路、勇于创新，共同憧憬并探究未来物联世界的奥秘。
【学情分析】
一般初中生的学情情况：学生具备一定的信息技术基础知识，能够熟练使用电脑和网络，了解基本的传感器和硬件设备。但在智能物联系统的硬件搭建方面可能缺乏经验和实践能力。
本课教学对象所需具备的知识、技能基础：学生需要掌握基本的信息技术操作知识，了解传感器和硬件设备的基本原理和功能。
本课所适合的教学对象：适合初学者，对智能物联系统的硬件搭建过程感兴趣，希望通过实践掌握相关技能的学生。
学习本课内容时可能会遇到的问题：学生可能会在硬件设备和传感器的选择、连接方式和数据处理方面遇到困难，以及在整体搭建和测试过程中出现的问题。
【设计构想】
（核心素养的落实贯穿其中，设计构想包含以下几个要素，可根据教学内容自行调整，评价设计是必需的）
整体设想
通过学习智能物联系统的硬件搭建，培养学生的创新思维和问题解决能力。通过实际搭建智能物联系统解决实际问题，培养学生的实践能力和合作与沟通能力。
2.教法学法
采用启发式教学法，通过引导学生思考、解决问题的方式，激发学生的学习兴趣和动手能力。同时结合示范和实践操作，帮助学生理解和掌握硬件搭建的过程。学习进程导向，引导学生完成学习任务。
情境与任务
设置一个具体的场景和任务，让学生在实际问题中进行智能物联系统的硬件搭建。学生需要根据场景要求选择合适的硬件设备和传感器，并进行连接和布局规划。
4．学生活动
学生将分成小组，共同合作完成硬件搭建的任务。每个小组负责一部分的搭建工作，通过合作与沟通解决问题。学生需要记录搭建过程中的关键步骤和结果，并进行数据采集和展示。
5．核心素养的落实
通过学习智能物联系统的硬件搭建，学生可以获取、评估、组织和利用信息，提高信息技术应用的自信心和创新意识。
通过实际搭建智能物联系统解决实际问题中，熟悉网络平台中的技术工具、软件系统的功能与应用。
根据学习需要，有效搜索所需学习资源，探究信息科技支持学习的新方法、新模式，借助信息科技提高学习质量，通过小组合作和讨论解决问题。
在物联网应用中，知道数据安全防护的常用方法和策略，保护个人隐私，尊重他人隐私。了解自主可控对国家以及互联网和物联网未来发展的重要意义。
6.评价设计
【过程性评价】：
学习记录：要求学生在搭建过程中记录关键步骤和结果，包括设备选择、连接方式、布局规划等。教师可以定期检查学生的学习记录，评价他们对搭建过程的理解和实践能力。
小组学习记录 日期
项目名称
项目的子项目名称
本课的子项目名称
小组成员
项目实施
校园气象站位置及平面图
服务设备 传感设备
立杆支架 温、湿度采集器
百叶箱 风向、速采集器
太阳能电池板 雨量采集器
LED显示屏
电源
网络设备 智能终端
监控设备 物联网平台
服务器
交换机
网线
小组讨论和展示：鼓励学生在小组内进行讨论和交流，解决问题和分享经验。每个小组完成搭建后，可以进行展示，并向其他小组介绍他们的设计思路、遇到的问题及解决方法。教师可以根据学生的表现评价他们的合作与沟通能力。
【终结性评价】：
硬件系统实现评价表
项目名称 效果（合理性、完整性、实用性） 分值（1-10分）
校园气象站位置及平面图
服务设备
传感设备
网络设备
智能终端
团队协作
创新性
实际应用：要求学生将搭建好的智能物联系统应用到实际问题中，解决具体的需求。学生需要展示他们的设计思路、解决方案和应用效果，以评价他们的创新思维和问题解决能力。
反思和总结：要求学生对整个搭建过程进行反思和总结，回顾自己的学习收获和不足之处。可以通过写作、口头表达等方式，让学生对自己的学习过程进行评价和反思，以评估他们对信息素养的掌握程度。
综合以上评价设计，可以全面评价学生在搭建过程中的实际操作能力、合作与沟通能力、创新思维和问题解决能力，以及对信息素养的掌握程度。
【教学环境及资源准备】
【教学活动设计】
学习任务 （各环节） 学习过程 设计意图（写出一个环节的设计意图，包括：本环节学生学习情况的检测，核心素养的渗透，重难点的落实） 用时（单位：分钟）
教师活动 学生活动
对物联系统硬件环境分析 展示项目进程图，提问1、我们项目设计中的设备怎么安置，安置到校园哪里合适；2、看看我们已有的设备，我们该如何组装。 分组讨论学习1、认真阅读教材的p69-73；2、《搭建智能校园气象站》的视频；3、认真阅读本课的评价标准；4、每个小组都给出硬件搭建的实施工作流程及成员的任务分配。学生讨论并确定最终的硬件设备选购和规划方案。 强调我们在做项目，我们的项目现在实施到哪里了，我们还需要做什么，给学生一个明确的学习目标，培养他们相互协作实施项目的方法、过程。 帮助学生思考现实生活中的多样性与不确定性，从而得出选择物联网硬件环境的方式。 10
对物联系统硬件搭建过程学习 分析物联网系统的服务设备的搭建 查阅资料及老师的解说词，学习如何搭建物联网硬件环境 通过引导学生思考和讨论，让他们了解智能物联系统硬件运行环境的要求。通过实践绘制平面图，锻炼学生的信息获取和处理能力，并培养他们的问题解决能力。 5
传感设备 团队协作学习安装设备 意图锻炼学生动手实践能力及团队协作能力 5
网络设备 团队协作学习安装设备 意图锻炼学生动手实践能力及团队协作能力 5
终端设备的连接 团队协作学习安装设备 意图锻炼学生动手实践能力及团队协作能力 5
物联系统硬件测试 测试物联网网络情况，并讲解测试方式，然后阐述各种传感器的测试方法。 学习物联网网络硬件测试方式，并对自己的小组作品进行测试，同时了解物联网系统软件的测试方式 落实本章节难点，帮助学生理解物联网系统硬件测试方式 10
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