【初中信息】模块功能先划分教案+-2024-2025学年人教版（2024）初中信息技术八年级全一册

第第页课题第16课模块功能先划分共1课时第1课时课型新课应到人数实到人数主备人备课时间月日授课时间月日教学内容及教材分析本节课是人教版《初中信息技术八年级（下册）》第四单元《简易物联系统实践》第16课，课题为《模块功能先划分》。主要围绕简易物联系统的规划展开。通过学习物联系统的工作环节、确定功能需求以及划分功能模块，学生能够系统地掌握构建简易物联系统的前期规划方法，为后续实际搭建和实现物联系统奠定坚实基础。这有助于培养学生的系统思维和工程实践能力，使学生能够从整体上把握物联系统的构建过程，理解各部分之间的相互关系，提高学生在物联网技术领域的综合素养，为今后深入学习物联网技术和参与相关项目开发做好准备。课标要求了解物联系统的基本工作流程，能确定简易物联系统的功能需求。能够根据实际需要划分简易物联系统的功能模块。核心素养目标信息意识：培养学生对物联网技术的敏感度和关注度，理解物联网技术在改善生活、提高工作效率等方面的重要作用。计算思维：通过物联花盆系统的设计分析，锻炼学生的系统思维能力，学会将复杂问题分解为若干简单子问题，并理解各子问题之间的逻辑关系。数字化学习与创新：鼓励学生利用信息技术手段，如在线物联网服务平台，进行创意设计和实践探索，培养数字化学习与创新的能力。信息社会责任：引导学生认识到在物联网技术应用过程中可能涉及的隐私保护、数据安全等问题，树立正确的信息社会责任感和伦理观念。教学重点了解物联系统的工作流程，确定功能需求，划分功能模块。教学难点根据实际需求，合理划分物联系统的功能模块，并设计实现方案。教学方法情境教学法、任务驱动法、分组合作法、示范讲解法。学习方法自主探究法、合作学习法、实践操作法。教学工具具备上网条件的信息科技实验室、多媒体课件。教学过程教学过程教学内容二次备课复习巩固：播放一段智能家居的短片，展示智能灯光、智能温控、智能安防等场景。短片结束后，教师提问：1.同学们，你们觉得这些智能家居是怎么工作的呢？2.它们背后隐藏着什么秘密？。新课导入：观看短片，积极思考并回答教师的问题。通过生动的短片，激发学生的学习兴趣，引导他们进入物联网的世界。新课教学：物联网给人们带来了智能化的体验，已成为人们生活中不可或缺的一部分。生活中的物联系统是由多个功能模块组成的。一、了解物联系统的工作环节物联系统会根据任务目标，采集周围环境数据，对数据进行传输、存储、分析处理，再设计算法，通过执行器对现实世界采取行动，物联系统的工作环节如图16.1所示。不同的物联系统在功能、软硬件组成上各有不同，但工作环节类似。学生活动1：选择生活中常见的物联系统，分析系统的工作环节。通过引导学生分析生活中常见的物联系统工作环节，帮助学生理解物联系统运作的基本原理和共通性，为后续深入学习人脸识别在物联系统中的应用奠定基础。在确定物联系统项目时，可以不局限于物联花盆系统。教师可依据项目式学习的步骤开展教学，组织学生开展讨论，综合考虑成本、开发难度、实际意义等因素确定项目主题。有条件的学校可以将学生分组，在确保项目顺利实施的前提下，让不同小组实施不同的项目，开展个性化教学。二、确定物联系统的功能需求搭建物联系统前，首先需要明确系统建设的目标，期望利用该系统来达到什么目的或解决什么问题，进而得出物联系统需要实现的功能。例如，学校种植了一些绿色植物，为了解校园不同区域的实时环境状况，决定搭建一个物联花盆系统。 1.分组讨论，明确物联花盆系统的基本功能，形成如表16.2所示的物联花盆系统功能需求表。环节功能描述采集数据可实时获取温度、土壤湿度、光照强度等数据；可通过网络获取天气预报数据传输与存储数据可通过网络将数据传输给物联网服务平台分析处理数据可从物联网服务平台获取历史数据；可对数据进行初步分析处理，得到简单的数据统计结果和可视化图表反馈与控制可动态显示土壤湿度情况；可根据温度、土壤湿度、天气预报数据，实现自动灌溉讨论物联花盆系统的基本功能时，教师可引导学生根据物联系统的工作环节，以头脑风暴的形式展开讨论，并记录每个人提出的功能，最终形成每组的物联花盆系统的功能需求。例如，采集环境数据环节需要实现哪些功能，传输与存储数据环节需要实现哪些功能等。为了保证物联系统项目的功能实现，还需要对功能进行可行性评估，并进行测试。在选择技术方案时，可以参考他人曾实现过的技术方案，也可以从网上查找合适的技术方案。2.对功能需求进行可行性评估，形成物联系统各环节的实现方案。（1）采集数据。根据项目任务确定需要采集的环境数据，再根据具体使用场景和要求选择合适的传感器。例如，要实时获取空气温度、土壤湿度、光照强度等环境数据，可以利用温湿度传感器、土壤湿度传感器和光敏传感器实现；要获取天气预报数据，可通过API获得当地天气预报数据。（2）传输与存储数据。通过网络将数据传输并存储在物联网服务平台。（3）分析处理数据。可从物联网服务平台获取历史数据，并对数据进行简单分析处理，得到简单的数据统计结果和可视化图表，动态显示温度、土壤湿度、光照强度等数据。（4）反馈与控制。可根据土壤湿度、天气预报等数据设计算法，实现自动灌溉。例如，土壤湿度大的时候不灌溉，土壤湿度小且预报第二天下雨的时候不灌溉，在光照强度大的时候适当提高土壤湿度设定值等。三、划分物联系统的功能模块为了降低难度，需要把物联系统分解为多个功能模块，并明确每个功能模块负责的任务以及模块之间的关系。物联花盆系统可以分为环境感知模块、网络通信模块、服务平台模块和执行模块（图16.2）。1.环境感知模块。由传感器和主控板组成，传感器负责采集环境数据，主控板负责接收传感器的数据，并将这些数据通过网络通信模块发送到服务平台模块。2.网络通信模块。负责实现数据通信。在本项目中，将主控板获取的传感器数据发送到服务平台模块，将服务平台模块和从互联网获取的天气预报数据传输给主控板。3.服务平台模块。主要负责数据的汇总、处理。在本项目中，负责存储环境数据，将环境数据可视化，以及实现手动控制灌溉。4.执行模块。执行模块包括主控板和执行器。执行器的主要作用是根据主控板发出的指令产生相应的动作（如LED灯亮或灭、电机启动或关闭等），从而实现物联系统对现实世界的反馈。教学过程课堂练习:1.引导学生思考物联网技术在未来生活中的应用，如智能医疗、智能交通、智能环保等。2.鼓励他们积极参与物联网项目的设计和实施，为未来的智能化生活贡献自己的力量。课堂小结:1.引导学生回顾物联系统的基本工作流程，包括采集数据、传输与存储数据、分析处理数据和反馈与控制四个环节，强调每个环节在物联系统中的重要性和相互关系。2.总结确定物联系统功能需求的方法，即根据系统的应用场景和目标，从各个工作环节出发，明确每个环节所需实现的功能，确保系统功能的完整性和实用性。3.梳理功能模块划分的原则和过程，让学生明白根据工作环节将物联系统划分为不同功能模块的意义，以及各模块之间如何协同工作来实现系统整体功能。4.强调在实际案例分析中，要灵活运用所学知识，从不同角度思考问题，不断优化物联系统的设计和功能。作业布置:1.简述物联系统的工作流程。2.列举三个物联系统的应用实例，并说明其功能需求。板书设计第16课模块功能先划分一、了解物联系统的工作环节二、确定物联系统的功能需求