第二单元 第三节 《物联网的控制反馈》教案-川教版信息科技七年级上册

第23课《物联网的控制反馈》教学设计

课题物联网的控制反馈单元第二单元学科信息技术年级四年级

1.信息意识：能够了解物联网控制技术的类型及生活应用实例，涵盖感应灯、倒车雷

达、智能家居远程控制等不同场景的应用形式。

2.计算思维：能够分析消防自动喷淋系统中传感器、控制器、执行器的协作流程，通

核心素过算法设计理解物联网系统的数据处理与控制逻辑规律。

养目标3.数字化学习与创新:能够探索开源硬件和编程平台在搭建消防自动喷淋系统中的应

用，创新物联网控制反馈的实践学习形式。

4.信息社会责任：能够认识到物联网控制反馈在消防、智能管理等领域的价值，理解

其对提升生活安全、管理效率和社会发展的影响.

能够分析消防自动喷淋系统中传感器、控制器、执行器的协作流程，通过算法设计

教学重点

理解物联网系统的数据处理与控制逻辑规律。

能够探索开源硬件和编程平台在搭建消防自动喷淋系统中的应用，创新物联网控制

教学难点

反馈的实践学习形式。

教学过程

教学环节教师活动学生活动设计意图

第2.1课物联网的控制反馈

学习目标

1.通过分析生活中的应用实例，了解物联网的

控制技术。

导入新课

2.通过查阅资料，认识物联网的执行器。

3.通过搭建消防自动喷淋系统，了解物联网系

统中感知、控制与反馈的过程。

新知导入

欢欢：博士爷爷，借助传感器监测到火灾后，观看视撅明确激发学习兴趣，

如何自动打开喷淋装置呢?学习目标，思让学生初步感知

博士爷爷：这需要我们了解物联网的控制机考消防喷淋自物联网控制机

制，让我们一起来探索吧!动控制问题。制。

（观看视频）

新知讲解：

一、物联网控制技术

当物联网连芟若干物体后，如何对这些物体进

行控制管理，需要通过控制技术来实现。在这里，

我们介绍常见的自动控制和远程控制。

1、自动控制

自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利结合感应灯、让学生通过实例

用控制器让设备自动按照预定的程序运行.倒车雷达实掌握自动控制的

讲授新课

自动控制在日常生活中应用比较广泛。例如:感例，理解自动无人参与特性。

应灯可以通过光线传感器和控制规则自动调节光控制核心特

线亮度;驾驶系统中，倒车雷达通过超声波传感器来点。

监测车辆后方的障碍物，并即时反馈给驾驶员。

2、远程控制

远程控制是指人们使用计算机、手机等智能终端了解智能终端帮助学生认识远

中的软件发送指令,通过物联手机红外遇控器遥控指令传输，列程控制的应用场

网对远程设备实现控制。这种控制方式允许用户随举智能家居远景与实现逻辑。

时随地管理物联网设备。例如:智能家居中的远程控程控制案例。

制，可实现对家居设备的开关、定时、监控等操作。

欢欢：博士爷爷，哪些设备可以用来执行控制指

令呢？

博士爷爷：这就要说到执行器了，执行器就是控

制系统中负责执行控制指令的“手与脚"。

二、物联网的执行器

在物联网系统中，传感器负责采集各种数据，控认识继电器、使学生掌握执行

制器负责对各种数据进行分析处理并向执行器发水泵等执行器在物联网系统

送执行指令，执行器则负责执行具体的指令，如喷器，明确其执中的核心角色。

水、发出警报或闪烁灯光等。行指令的作

常见的执行器有继电器、接触器、电动机,、能机用c

等。根据物联网系统的实际应用需求，还可能用到

其他的执行器，例如喷水需要水泵，补光需要补光

灯，排风需要排风扇，等等。

开源硬件中常；Q的执行器如下表所示。

（观看表格）

1、项目实施

任务一:在消防自动喷淋系统中，要实现喷水灭火

的功能，会使用到哪些执行器？

熊猫博士：接下来，我们一起来设计搭建消防目

动喷淋系统吧！

（观看表格）

三、设计搭建消防自动喷淋系统

1、功能分析

消防自动喷淋系统通过传感器实时监测环境梳理系统监引导学生理清物

数据，例如温度、烟雾和火焰等。当监测到异常数测、判断、喷联网系统的功能

据时，系统自动对数据进行分析，判断火灾是否发水功能，明确运作流程。

生，如果火灾发生，则启动喷水装置。核心实现逻

辑。

2、硬件搭建

根据消防自动喷淋系统的功能选择合适的硬按功能选硬锻炼学生的动手

件，并按实验规则讲行硬件搭建。件，协作完成实操与团队协作

（观看表格）消防喷淋系统能力。

硬件组装。

3、程序编写

在编写程序之前，我们需要先根据系统功能进依据算法流培养学生将逻辑

行算法设计，明确问题解决步骤。比如消防自动喷程，在编程平转化为程序的计

淋系统中借助温度传感器监测环境温度。当温度大台编写系统控算思维。

于某个值时，水泵开始喷水;当温度下降到低于阈值制程序。

时，水泵停止喷水。流程图如下图所示。

4、硬件搭建

在明确算法流程后，选择一个软件编程平台进升高温度超阈让学生通过实测

行程序编写。值，记录水泵验证系统控制反

（观看表格）喷水及停止情馈逻辑。

若系统无法正常工作，请仔细检查硬件搭建和况。

程序编写是否正诵。

5、系统测试

升高环境温度直到超过阈值，观察水泵是否进调整阈值观察帮助学生理解阈

行喷水，记录喷水后温度的变化，当温度降低到阈喷水变化，总值对系统控制的

值之下时，观察水泵是否停止喷水。请将记录的情结阈值影响规关键作用。

况填写在下表中.律。

6、项目实施

任务二:改变消防自动喷淋系统中的阈值设定,分析系统是否弓|导学生全面认

观察水泵喷水的情况，记录在下表中。完整，阐述缺知物联网系统的

（观看表格）失网络层的理组成要件。

你能得出什么结论？由。

阈值设定越低，水泵越容易启动喷水；阈值越

高，需要环境温度更高时水泵才会启动喷水。

思考:消防自动喷淋系统是一个完整的物联网

系统吗?请说说你理由。

消防自动喷淋系统不是一个完整的物联网系

统。

理由：完整的物联网系统通常包含感知层（如

传感器）、网络层（如无线通信、云平台传输）和

应用层（如执行器）。该系统具备了感知层（温度

传感器）和应用层（继电器、水泵等执行器），但

缺少网络层的远程数据传输、云平台分析等功能，

因此不是完整的物联网系统。

7、实践活动

小组合作，尝试选择其他传感器搭建消防自动小组用烟雾传提升学生的创新

喷淋系统体验传感与控制机制的变化过程。感器替换温度应用与团队协作

小组可选择烟雾传感器替换温度传感器，搭建传感器搭建系能力。

消防自动喷淋系统。当烟雾传感器检测到烟雾浓度统。

超过设定阈值时，捽制器发送指令，通i寸继申，器启

动水泵喷水。此过程中，传感机制从"温度触发"

变为"烟雾浓度触发"，控制逻辑随之调整，能

直观体验不同传感器对控制机制的影响。

8、拓展阅读

悬索桥远程实时监控系统阅读资料，了拓宽学生视野，

基于物联网的悬索桥远程实时监控系统是一解物联网在桥感知物联网的行

个综合运用传感器技术、无线通信和云数据处理的梁监控中的复业应用价值。

系统，用丁持续监测并分析悬索桥的结构健康状态杂应用。

及环境对其的影响。系统集成了多种类型的传感

器，包括风速传感器、压力传感器和图像传感器等，

这些设备能够精诵测量桥梁承受的力量、振动频率

以及任何发生的位移等关键性指标。

这些传感器收集的数据经过无线传输，被送往

云平台进行实时处理和分析。云平台利用先进的数

据处理算法，对桥梁的健康状况进行连续监控，并

在监测到潜在风睑时即时发出预警信号。所有这些

信息都能通过移动设备或者电脑终端即时反馈给

维护人员。

基于物联网的监控系统不仅大幅提升了悬索

桥安全状况的透明度，同时也极大地提高了桥梁维

护和管理的效率和响应速度确保了桥梁的安全运

营，为公众提供了重高规格的安全保暗C

四、单元小结

1、知识小结

2、学习评价

五、课堂练习独立完成练检测学生知识掌

完成课堂练习28-29页。习,巩固本课握情况，及时查

核心知识点。漏补缺。

六、拓展延伸

1、物联网控制的分类延伸学习了解拓展拓展学生知识面

除自动、远程控制外，自动控制可细分为闭环知识

（如恒温系统，传感器实时反馈）与开环；远程控

制依赖MQTT等协议，让城市照明、水务等系统

实现跨区域精准管控,深化控制技术认知。

2、执行器的场景化选型

选执行器需考量负载、精度与场景。如汽车工

业用高精度舵机空部件，智能家居用低功耗继电器

控家电。适配场景需求，是物联网系统稳定运行的

关键。

3、控制反馈的闭环机制

物联网控制遵循"感知-控制-执行-反

馈"闭环。以智能充电桩为例，电流传感器测数

据，捽制器指令充电模块，执行后反馈电量，实现

充电过程的智能调控。

4、物联网控制的农业应用

农业领域，物联网控制反馈用于智慧灌溉。±

壤湿度传感器传数据，控制器指令电磁阀执行器，

按需浇水并反馈商情，节水又提升作物产量.

《物联网的空制反馈》课程小结：我们跟着博总结回顾对本节课内容进

士爷爷和欢欢，深秘物联网的控制"机制"。先行总结概括。

课堂小结

弄清了自动控制和远程控制的应用差别。还认识了

执行器这个系统的“手与脚"，比如继电器、水

泉在消防喷淋里的