人教版（2024）八年级全一册信息科技第1单元 从感知到物联（1-5课）教案

第1页共53页人教版(2024)八年级全一册信息科技第1单元从感知到物联(1-5课)教案第1课《开启物联网之门》课程名称：第1课开启物联网之门年级：八年级课时：45分钟一、教学目标分析知识与技能1.能够初步了解物联网，知道物品联网的基本条件。2.能够知道物联网与互联网的关系。3.能够了解我国物联网发展历程，感受数字中国的成就。过程与方法1.通过寻找身边能联网的物品并分析其好处，培养观察能力和对信息技术应用分析能力。2.通过讨论物联网与互联网的区别、探究我国物联网发展原因等活动，提升对比分析和归纳总结能力。3.通过小组合作学习活动，如交流物联网设备应用案例，增强合作与沟通能力。情感态度价值观1.通过感受物联网在生活中的广泛应用，如物联家居、物联班牌等，激发对信息技术的学习兴趣和探索欲望。2.了解我国物联网发展成就，增强民族自豪感和对数字中国建设的认同感。3.在学习过程中，认识到物联网发展中的安全隐患，如数据隐私保护问题，培养信息安全意识。第2页共53页二、教学内容及重点教学重点1.物品联网的基本条件：有唯一可识别的编码、能感知并提供自身数据、可与其他物品交换数据。2.物联网与互联网的关系：核心和基础是互联网，发展历程从计算机连接到人与人互联再到万物互联，传感器的应用是两者最大区别。3.我国物联网发展历程的关键节点和推动因素：1999年起步研究，2009年“感知中国”提出，以及国家重视、广泛应用场景、覆盖广的移动网络等因素。教学难点1.准确理解物联网与互联网的本质区别，尤其是传感器在物联网中的作用，能通过案例(如电器报修的互联网与物联网场景对比)进行分析。2.客观分析物联网数据共享带来的安全隐患，如隐私泄露等问题，并提出合理的保护三、教学过程设计钟)问题导向学习第3页共53页问题情景生活中的物联网师：本节课学习内容有三项。首先寻找身边可联网物品，接着探索物联网与互联网关系，最后了解我国物联网发展情况，通过这些来深入认识物联网。师：本节课我们将围绕三个关键问题展开：什么是物联网?物1.什么是物联网?知识点师：物联网英文是internetofthings,直译为“物品的互联网”,简单说就是借助互联网把物品连接起来，实现万第7页共53页电器坏了互联网集。当检测到异常后，经数据传输与信息处理环节，由物联网关联的机器人直接执行取走报修动作，无需人工手动发起，展现出物联网凭借传感、智能执行等能力，实现设备自主感知、决策与行动，区别于互联网依赖人工交互的运作模式，体现其电各场了慎息处理传感器检测到异常机器物联网(实践操分钟)网查找资料，能进一步探究二者关系。第8页共53页学习活动2:通过咖啡壶事件了解物联网与互联网的关系学习活动2:通过咖啡壶事件了解物联网与互联网的关系相关资料，进一步了解物联网与互联网的关系。镜室的计算机上，以方便工作人员随时查看咖啡是否煮好。这就是技术改变生活的案例。泰啡是否煮好。啡盎事件示意图知识点师：我国物联网起步早，起初叫传感网，中科院1999年就开始了相关研究，拉开发展序幕；2005年科技部启动多个RFID项目，推进技术应用；2008年北京奥运门票用上电子标签，是物联网在大型活动的实践；2009年提出“感知中国”,提序发展；2011年工信部发布“十二五”向；2013年国务院出台指导意见，加强政策引导；2017年成中央经济工作重点，聚焦产业推进；2021年八部门印发三年第9页共53页23.32亿，展现规模成效。发展至今，物联网应用从过去闭加速融合，开启“万物智联”新时代，持续拓展智慧生活、产业升级等更多可能，不断为经济社会发展注入新动自动传思网赌究启多个解项日启多个解项日2011驾：工信想2011驾：工信想师：我国物联网呈现良好发展态势。原因在于国家重视，出台相关政策支持；应用广泛，覆盖多领域；移动网络覆盖广，像▶▶开启物联网之门了解燕国物联网的发展国家重视应用广泛移动网化，回归钟)师：前面我们了解了我国物联网的发展态势等知识。现在进入拓展与提升环节：一是思考洗衣机或冰箱联网可共享的数据及共享对象；二是探讨数据在网上人人可见时可能产生的安全隐第11页共53页01初步了解了物联网，知道物品联网的基本条03了解了我国物联网发黑历程，感受数字中国的成1.反思点：讲解物联网与互联网区别时，部分学生对传感器作工互联网报修”场景对比。讨论安全隐患时，学生多停留在表面隐私问题，对数据滥用、设备操控等深层风险思考不参与深度有限。第12页共53页课程名称：第2课传感之古今未来课时：45分钟知识与技能1.能够了解传感器的起源、定义及基本工作原理。2.能够认识常见传感器类型，如温度、光敏、声音传感器等。3.能够分析传感器在生活、科技领域的应用实例。4.能够简述传感器的发展趋势，如集成化、智能化、无线化。过程与方法1.通过类比人体感官，理解传感器的功能，提升抽象思维能力。2.通过小组讨论、案例分析，探究传感器在不同场景的应用，培养信息收集与合作探究能3.通过对比古今传感器，体会科技发展脉络，增强历史与科技结合的分析能力。情感态度价值观1.感受中国古代科技成就，激发民族自豪感。2.体会传感器对生活和科技进步的推动作用，培养对信息科技的兴趣。3.关注传感器国产化现状，增强科技自主创新的责任感。教学重点1.传感器的定义与工作原理。2.常见传感器的功能及应用实例。第13页共53页教学难点目标对象的各种数据。问题导向学习器的作用。第14页共53页师：本节课我们的学习内容包括：学习传感器的起源，认识传传感器的起源认识传感器传感器的发展趋势师：今天的学习内容我们也将围绕两个关键问题展开：什么是1.什么是传感器?传感器是如何工作的?2.传感器的发展趋势是什么?知识点古老的传感器。它们具有一定的感知能力。但古代传感器通常第15页共53页指南针(勺式)日譬钟)师：除了我们上面提到的指南针，日晷等传感器外，同学们知实践操作法师：通过查阅资料，我们会发现古时候还有很多传感器，例如的输入，通过风对其产生的作用力，使其发生转动或摆动，人们依据其指向和摆动幅度等判断风向和风速，可以输出风向(如东南西北等方向)、风速等级(可简单划分为微风、大风第16页共53页1.测风器风速等级(可简单划分为微风、大风等。师：除了测风器，我国古代还有测雨器。宋代的“天池盆”,测雨器内的雨水，通过测量盆中收集雨水的深度来确定降雨量，输出降雨量数值(一般通过容器内收集雨水的深度来衡收集雨水的深度未衡量)。比如宋代的“天池盆”,是世界上最早的测雨器，通过测量盆中收集雨水的深度来确定降雨量。面震动，利用“悬垂摆原理”,当地震波传来，内部的摆锤会震方位。输出地震发生方位。第17页共53页师：除了上面介绍的传感器，还有很多早期传感器。比如圭表向、节气、时刻；日晷利用太阳投射影子，把太阳光照下晷针出时刻；沙漏靠控制沙粒掉落速度，输入是沙粒从一个容器到另一个容器的流动，依据沙粒流速、数量和时间对应关系，输出时间；水钟借助水的流动，以水从一个容器流到另一个容器为输入，依照水流速度、水量和时间对应关系，输出时间。它测量日影长度以定方太阳光附射下走表产根察日影长缠变化银律及相关方向、节气、利用太阳投射的影子太阳光照射下日婴指根据影 来测定并划分时额针产生的影子位置应不同约姆 来测定并划分时额针产生的影子位置应不同约姆沙温时间 时间时间时间时间知识点钟)师：认识了传感器的起源和一些古代的传感器，下面，我们来学习科技世界中的传感器。传感器是一种能将感应到的数据按照一定规律转换成可用信号的器件或装置，以满足数据的传第18页共53页▶传感之古今未来号的醋件成装置，以端足数据的输出输出和控制等要求，被测量一传感器中的敏感元件和转换元件抽象为计算，来实现转换适合传检和唆量的感知环境数格。信号，实现信号输出第19页共53页▶▶传感之古今未来常见的传感器▶▶传感之古今未来师：实现同一个功能，可以使用不同种类的传感器。就如测量▶▶传感之古今未来实现同一个功能，可以使用不同种类的传感器。子设备中的一部分参与我们的生活。那同学们思考一下：洗衣第20页共53页设备中的传感器机、冰箱、空调等常见的家用电器中是否有传感器?如果有传感器，这些传感器有哪些功能和作用?“祝融号”火星探测车可能安装了哪些传感器?分别有什么作用?▶传感之古今未来学习活动2:认识设备中的传感81.洪衣桃，冰罐、空调等常见的家用电器中是香有传感器?如景有传感器1.洪衣桃，冰罐、空调等常见的家用电器中是香有传感器?如景有传感器这些传感器有哪盛功能和作用?2.“祝融号”火星探粥车可能安实了作感87分别有什么作用?师：像洗衣机、冰箱、空调等常见的家用电器，其中都有传感器。我们以洗衣机为例，洗衣机中有水位传感器，温度传感器，重量传感器和压力传感器。水位传感器功能：检测洗衣机内水位高低。可以控制进水和排水，保证洗衣机内水位合适，避免水浪费或不足，满足不同衣物量的洗涤需求。温度传感器功能：测量洗衣水温度。会依据衣物材质和洗涤程序，把水温调节到合适范围，提高洗涤效果，防止衣物因水温过高受损。重量传感器功能：测量衣物重量。为洗衣机控制系统提供衣物重量信息，自动调整水位、洗涤时间和洗涤力度等参数，实现节能高效洗涤。在衣物少就减少用水量、缩短洗涤时间。压力传感器功能：监测洗衣机内部水压。确保洗涤和漂洗时水流正常，防止因衣物过多或管道堵塞等造成水压异常，保护洗衣机水路系统。洗衣机、冰箱、空调等常见的家用电器中有传感器。控制进水和排*,使流衣机内保持合诸的水确保洗汤和漂洗过程中水流正常，而时防止洗衣机中不同线队器的功能和作用师：“祝融号”火星车成功在火星表面着陆，并执行了多项科学第21页共53页星气象数据的火星气象测量仪，这些传感器协同工作，助力“祝融号”开展火星探测任务，让我们对火星环境有更深入认知。 “祝融号”火星探测车知识点分钟)传感器作为物联网的基础，应用越来越广泛。物联网的发展又对传感器提出更高的要如体积便小、功能更强、价格更篮、检测更准确、使用更灵活、产品更节能**.为..·.***...18确ns师：传感器的种类多达几万种，但和芯片技术一样，国内有部器作为关键基础部件，实现国产化对我国科第22页共53页多的传感器。同学们思考：手机集成了哪些传感器?这些传感拓展与提升线强度，实现屏幕亮度自动调节，辅助拍照参数调整。距离传感器：检测手机与物体距离，防止通话时误触，能自动关闭和点亮屏幕。摄像头传感器：捕捉图像和视频信息，用于拍照、录像、视频通话等。指纹传感器：采集指纹用于身份识别，实现指纹解锁、指纹支付。霍尔传感器：检测磁场变化，配合保护套，实现开合时自动唤醒或关闭屏幕。加速度传感器：测量手机加速度变化，应用于计步、摇一摇等功能。气压传感器：测量大气压力，推算海拔，用于地图导航海拔显示、天气预报。第23页共53页霍尔传然检测础场变化，配合保护套使用保护套开会时自动唤醒或关闭屏幕气压传练测量大气压力，推算海法等信息地崖导始海接器示、天钟)师：请同学们在课后选择一种在课堂上未详细介绍的古代传感器，查阅资料后撰写一篇300字左右的小短文，内容需包含该传感器的名称、工作原理、实现的感知功能、输入和输出信选择一种在课堂上未详级介娜的古代传感器，查阅资料后损写一现的感知功能、输入和输出信息，以及它在当时要意义。钟)师：本节课，我们知道了传感器起源于古代，了解其工作原理，认识到发展趋势及国产化意义；知道古代了解其现代应用，认识到发展受物联网推动；还知道传感器历史久，了解了其构成，认识到对科技和生活影响大且国产化重第24页共53页1.反思点：传感器工作原理对八年级学生仍显抽象，部分学生核心逻辑。跨学科知识在案例中渗透不足，导致学生对复杂应用的原理一知半解。虽设计实物演示，但学生全程仅“观察教师操作”,缺乏自主调试传感器、记录数据的机会，难以直观感受“输入变化→输出响应”的动态过程。小组讨论分析手机传感器因学生知识储备差异，出现“少数人主导、多数人倾培养较充分，但“传感器国产化”话题仅停留在“依赖进口”变化→电流信号”的微观过程，用颜色标注“输入→计算→输出”路径。在讲解“祝融号光谱仪”时，用图示对比“不同物质反射光谱差异”,简要关联物理“光的色散”知识，帮助学生理解“检测成分”的原理。课前准备Arduino套件，课堂中让学生分组操作：遮挡光敏电阻→观察LED亮度变化→记录“光照强度与电流关系”,填写简易实验单。在分析“手机传感器”时，发放“功能卡片”,要求小组用磁贴将卡片贴在“传感兴号高铁制动系统”案例，展示“传感器精度不足可能导致制分钟播放“传感器工程师研发访谈”片段，强调“小元件大作用”,激发学生对科技职业的兴趣。设计“传感器连连看”,帮小科技》科普短文，要求用思维导图梳理“传感器发展趋势”,并任选一种趋势设想应用场景。第3课《环境数据要感知》课程名称：第3课环境数据要感知年级：八年级课时：45分钟一、教学目标分析第26页共53页教学重点教学难点1.理解传感器工作原理，尤其是复杂传感器(如加速度传感器、位置传感器等)。三、教学过程设计钟)问题导向学习第27页共53页师：如图为用于环境数据感知的智能终端，正面有按键A、按键B、RGBLED、OLED、麦克风、光线传键A、按键B、USB接口等，含ESP32主控能测量磁场强度，可通过这些组件开展环境数据感知实附件隔人楼C蒸牙天进第28页共53页行速度。师：也可以通过该传感器来测量振子运动。知识点钟)师：下面我们一起进入学习活动1,使用智能终端检测当前环境中的声音。利用智能终端检测声音，放置后观察环境数据，再观察发声及捂住麦克风时数据变化。实践学习学习活动1:使用智能终端检测当前环境中的声音过搜索“分贝”、“声音”等关键词查找测量第29页共53页以在应用商店中搜索’分贝”声音”查找测师：这里我们任选其一进行实验演示：第一步：启动如 师：第二步：在完成第一步放置智能终端并观察初始环境声音数据后，此时通过拍手、说话或唱歌等发声行为，来观察智能终端上声音数据的动态变化情况，直观感受声音信号的改变。第30页共53页师：第三步：需先确定智能终端麦克风位置，然感知功能并显示结果，如气体测试仪，甲醛测试仪，亮度计，水质测试笔，噪声测试仪，血压计，血糖仪，血氧仪，拉力测试仪，网线测试仪等多种设备。n的学习活动2,使用专门的噪声测试仪检测当前环境中的声第31页共53页知识点二：使用分钟)合作学习生：该设备具备检测环境声音值的功能，集成▶▶环境数据要感知镜用怅选活产品开解噪音检测仪有什么功能?集成了几种传感器?检测声音强度数据知识点三：使用设备检测分钟)师：了解到物联实验设备的好处，现在我们来学习使用物联实3.在主控板显示屏上查看并记录声音数据。如果有噪声测试仪4.用手完全遮住声音传感器，观察数据是合作学习第32页共53页1.连质主校桥与计算单。在控银盟吊界上鲁兽并记错患自数鹏。如事百服声4.用手鸡金速佳声自指感热，期章数制脂西变化，辨记绿监腾。5.正常说话，自看并记易监额。6第近声音物感器，艳一次事，贵■并记录数擅。师：本实验活动需要用到的物联实验设备是一块主控(1)第一步：编写程序(图形化)打开mPython软件，单击mPython的“教程”→教程案例→义境数据要感知→学习活动3.mxml。主第33页共53页第一步：编写程序(图形化)soundyalue受量，再将变量值显示在屏幕上。代码版如图所示。▶环境数据要感知第一步：编写程序(代码版)把声音传感器怡测到的声音数据赋值给1oundvalue空量，再将变量值显示在屏oled.print((“声音响度：+str(sound_value)))(2)第二步：单击mPython的刷入，将程序下载到主控板▶环境数据要感知#-3第二E(3)第3步：功能测试。检测是否实现声音响度检测并在设第34页共53页化，回归师：现在同学们运用物联实验设备来获取当前环境的光照强度，进一步拓展对物联设备功能的实践与探问题导向学习实践操作使用物联实验设备获取当前环境的光照强度。师：本实验活动需要用到的物联实验设备有主控板，其板载了主控板*1(1)第一步：编写程序(图形化)打开mPython软件，单击mPython的“教程”→教程案例→义第35页共53页线强度。第一步：编写程序(图形化)第一步：编写程序(代码版)light_value壹量，再将变量值显示在郸第36页共53页(3)第3步：功能测试。检测是否实现当前环境的光照强度第三步：功能演示(测试当前环境的光照强度)(4)第四步：记录数据。分别记录自然光照条件下、开启补光灯条件下及遮挡光线传感器的条件下的光照强度数值。自然光照用。第37页共53页本节课，我们学习了认识了一些常见的传感器及其应用，学习1.反思点：部分学生对复杂传感器原理理解困难，实践操作时速度不一。2.改进措施：后续教学应在讲解原理时多举实例，帮助理解；实践环节增加小组互助，让操作快的学生帮助较慢的同学，同时加强巡视指导，确保每位学生都能有效掌握知识与技第38页共53页第4课《物物相连有价值》课程名称：第4课物物相连有价值课时：45分钟1.能够准确说出典型互联网服务(文件传送、电子邮件、万维网)及其对应协议，熟3.学会使用客户端软件和浏览器收发电子邮件，体验基于万维网的互联网应用，设计1.通过自主查找资料、实践操作和小组合作，提升自主学习、动手实践以及团队协作能2.对比不同互联网服务方式和物联网应用场景，培养分第39页共53页2.增强网络安全意识和数据保护意识。教学重点1.典型互联网服务及协议，万维网的特点和基本要素。2.物联网数据的作用、远程控制和传感器协同的原理与应用。教学难点1.理解互联网服务协议的工作机制，万维网超文本技术、超文本语言和统一资源定位符的关系。2.设计创新的物联网应用方案，认识物联网安全问题及防范措施。三、教学过程设计问题导向学习互联网第40页共53页02远程控制的优势的作用馈。分析处理后的数据还可以通过可视化呈一、丰富实时数据的作用新课教学知识点际生活中，数据是如何具体应用的呢?接下来，通过学习活动一“查看天气实况图”,我们以中央气象台网站为例，探究本地天气实况图基于什么数据生成，以及这些数据的获取方式，进一步感受物联网数据的奥秘。实践学习第41页共53页学习活动1:查看天气实况图么数据生成的?如何获取这些数据?师：同学们，我们来看中央气象台网站(http:/器，采集各地气温数据，经处理生成全国气温图表，直观呈现海量实时数据，为大数据分析提供基础，没要将大量的温度传感器分布在全国各地获取温度数据。知识点物联窗户分钟)来的学习活动二“设计物联窗户方案”就能让大家一展身请同学们利用远程控制原理，尝试设计能远程合作学习实践操作第42页共53页师：方案一是依据当地天气预报，提前预知可能下雨的时间点，然后设定在下雨前自动关窗。当天气预报提示下午三点半程控制优势，结合天气数据实现对窗户的智雨天屋内进水。自动关望师：方案二是在窗户外面安装传感器，当传感器检测到下雨时，会立刻触发指令，让窗户自动关闭；而在晴天没检测到降雨时，窗户则保持开启状态。这种方案通过传感器实时感知降雨情况，借助物联网远程控制技术实现窗户的自动开关，能更及时地应对降雨，保障室内环境。第43页共53页自动关窗自动关窗不关窗师：方案三是借助手机实现远程控制。只要在手机上发送关窗指令，窗户就能接收到指令并自动关闭。这种方式赋予用户更大的自主性，无论身处何地，只要有网络，就能随时操控窗▶物物相连有价值发送指令发送指令关闭窗户师：那么如何使用智能硬件来远程操控关窗户?▶物物相连有价值▶物物相连有价值第44页共53页分支模块*1舵机”14pin连接线*2成注册并登录，完成后点击“添加项目”,输入项目名称如“物联窗户”点击“添加”即可完成项目的添加；接着在设备一栏点“查看”,输入设备名称如“物联窗户”点击“添实验步骤：将舵机的连接线中橙黄色的信号线对着分支模口，完成舵机与分支模块的连接，完成后使用4pin连接线将分支模块连接在主控板的P13、P14接口，土壤湿度传感器使用4pin连接线直接连接在主控板的PO、P1接口。第45页共53页腰S1口!接下来我们要编写程序。务教育指南八年级代码→图形化程序→第一单元→第4课物物相连有价值→学习活动2.mxml,点击“加载”。首先建立Wi-Fi连接并同步网络时间，随后连接MQTT服务中点击“查看”按钮获取的。当从主题接收到“开窗”或“关窗”指令时，分别控制舵机转动至90°或0°以模拟窗户开关状态。同时，程序会实时获取本地时间，若者环境湿度值超过2000时，自动触发舵机转动至0°关闭窗第二步：编写程序(图形化)即可运程关窗；②定时关窗，设定在某个时间点关窗；③在窗户外面安装检测水分的传感器，检测到下雨就关窗。第46页共53页学定时关湿。设速在某个时间点关窗；①(3)第三步：单击mPython的刷入，将程序下载到主控板第三步：主控板刷入程序(4)第4步：功能测试。手机微信小程序中，在该项目对应的主题下，输入关窗指令并发送，查看主控板端的舵机是否执超过设定值时，查看舵机是否旋转，执行关整个智能关窗系统是否能按预期响应指令，实现关窗功能。第四步：功能测试(查看雨水量，输入关窗，执行关窗指令)师：把多个传感器采集的数据进行融合并协同控制，能产生“1第47页共53页+1>2”的效果。并且传感器协同既可以在本地完成，也能够借助网络实现。比如，通过本地不同种类传感器(光照、人体感应)采集数据并融合，当仅光照不足时，或人靠近且光照不足时，触发自动开灯控制，体现传感器协同(数据融合)实现本三、传感器协同带来的新智能本地不同种类传感器的协同传感器自动开灯光照不足人靠近光照不足置的水质数据，在河道的不同位置放置水质▶▶物物相连有价值2.网络传感器的协同师：同样的，地图导航APP检测到道路出现异常(如拥堵、事故等),将此信息通过网络反馈给后方行驶的车主，让其主提前了解路况，合理规划行程。第48页共53页出现异常告知后方车主道路情况师：同学们，物联网虽带来生活便利，但安全传感器采集的大量数据，若被恶意利用，会引