人教版（2024）八年级全一册信息科技第17课 物联数据需采集 教案

第第页人教版（2024）八年级全一册信息科技第17课物联数据需采集教案一、教学目标分析知识与技能能够熟悉利用传感器获取数据的方法。能够根据需要选择常见的传感器。能够学会从互联网获取数据。能够实现传输和存储数据。过程与方法通过实践操作，掌握如何获取天气数据。通过实践操作，掌握采集并传输传感器数据的流程。通过小组讨论，提高分析和解决问题的能力。情感态度价值观学习数据在物联网中的重要性，培养对物联网技术的兴趣和热情。在小组合作过程中，培养创新意识和团队合作精神。二、教学内容及重点教学重点利用传感器采集环境数据；从互联网获取数据；实现传输和存储数据。教学难点掌握从互联网获取天气数据的流程；掌握采集并传输传感器数据的流程。三、教学过程设计教学过程教学内容教学方法情景导入（3分钟）师：物联网技术的发展使我们的生活更加便捷，它在生活中有广泛的应用，例如智能家居利用物联网技术将家中的各种设备，控制器等连接起来，实现远程操控，智能管理等功能。师：那么请同学们思考三个问题：我们如何利用传感器采集环境数据？如何利用网络接口获取天气数据？如何存储数据？师：其实，这都离不开物联网数据采集。今天，就让我们一起深入学习物联网数据采集，揭开它神秘的面纱。本节课我们将学习掌握如何利用传感器获取数据，如何从互联网获取数据，了解配置物联网服务平台的流程，学习实现传输和存储数据。问题导向学习新课教学知识点一：利用传感器获取数据（3分钟）师：获取数据有多种方法，利用传感器获取数据是一种获取环境数据的方法。获取不同的环境数据需要不同的传感器。上节课我们分析在物联花盆项目中我们用到了什么传感器？生：本项目需要使用到温湿度传感器、土壤湿度传感器和光敏传感器。师：没错，其中温湿度传感器输出的是数字信号，光敏传感器和土壤湿度传感器都以模拟信号输出数据。要读取到传感器的数值我们需要将传感器与主控板连接起来，给主控板编写程序，获取传感器采集的数据。讲授法合作学习新课教学知识点二：从互联网获取数据（3分钟）师：如果在我们身边没有传感器，无法直接获取环境数据，不用担心，还有另外一种方式可以获取数据，从互联网中获取数据。互联网上有很多公共数据检测网站，我们可以利用API来调用数据。API可以被看作是不同软件系统之间进行交互的一种协议和工具，使得不同的软件系统之间可以进行数据交换和互操作，使得开发人员可以轻松地将不同的应用程序、服务和系统进行集成。我们可以利用API来访问远程服务器上的数据。互联网中就有很多免费的天气预报API供我们调用。讲授法师生互动合作探究（实践操作）（8分钟）师：接下来让我们通过实践操作来探索如何使用API调用数据。下面我们一起动手操作，通过小组合作，完成学习活动1获取天气数据。调用天气预报数据接口，获取未来两天的天气预报数据，并解析出第二天的天气信息。师：我们用到的获取天气数据的实验设备有主控板。实验步骤：第一步：我们注册登陆YY天气(网址：wwwyytiangicom)，进入会员管理页面，获取APIKey。第二步：接下来我们要编写实现调用天气预报接口，获取未来两天天气预报数据的程序。打开mPython软件，在人教版扩展库（educore）中拖出代码(教师也可引导学生单击mPython的“教程”→教程案例→义务教育指南八年级代码→图形化程序→第四单元→第17课物联数据需采集→学习活动1.mxml，直接打开本活动的程序)。连接WiFi，确定城市编号，其中CH010100表示北京，更多城市编号可以查询平台。填写APIKey，发起网络请求，解析返回的字符串。第三步：用数据线连接主控板与电脑，将程序刷入主控板。第四步：进行功能测试。获取API返回数据，并解析出天气预报。师：同学们都操作成功了吗？同学们看到API返回的数据是什么样的呢？我们需要的天气数据是如何得到的呢？生：回答师：打印反馈信息，我们可以看到API整个返回结果是一个字典结构，其中的data键值包含了主要的天气预报数据。我们解析data键值中的内容，可以找到list键值中包含的列表，分别用来存储当天和第二天的天气预报。我们再对第二天的天气数据进行进一步解析，可以得到第二天的天气是“多云”“晴”。师：我们已经成功完成了学习活动1，现在让我们进行活动总结。我们在实验中获取天气数据使用的城市代码是？用于获取天气数据的信息是？编写代码实现的功能是？执行代码获取天气预报数据的方式是？生：CHO10100；API密钥；获取天气预报数据，并在请求成功时解析并输出第二天的天气预报；发起网络请求。讨论法合作学习实践操作讲授法师生互动合作探究（实践操作）（5分钟）师：既然我们已经学会了如何用API获取天气数据，那我们现在可以通过查询API提供商的资料获得我们所在城市的编号，并通过我提供的API密钥，向API发送请求获得我们所在城市天气预报数据。接下来让我们动手操作一下，完成学习活动2。实验步骤：第一步：获取城市编码：通过查询API提供商的资料找到自己所在城市对应的编码。第二步：编写代码。我们无需再写新的代码，修改前面程序代码的城市编号即可。第三步：将主控板刷入程序。第四步：进行功能测试。获取API返回数据，并解析出天气预报。师：同学们都完成了吗？可以自由发言分享一下自己的收获。生：自由发言。讨论法合作学习实践操作新课教学知识点三：配置物联网服务平台（5分钟）师：接下来，我们来学习如何配置物联网服务平台。在物联网项目中，主控板负责实时读取传感器的数据，并对这些数据进行整理后发送到物联网服务平台，这样做不仅可以在服务平台实时看到数据，还可以方便地汇总来自不同数据采集端的数据，也为后续数据分析提供便利。因此物联网服务平台对于处理数据十分便利。在物联花盆系统中，我们使用掌控IOT在线物联实验平台。师：要使用在线物联网平台掌控IOT需要先注册账号，完成注册登录后，点击项目管理下的添加项目，输入项目名称，就添加成功了，点击设备后面的查看，添加设备，输入设备名称。点击主题管理，分别添加温度、湿度、光线主题，添加成功后，记录当前项目的主题名称和设备名称、用户名和密码。讲授法新课教学知识点四：实现传输与储存数据（4分钟）师：下面，我们学习如何实现传输和存储数据。在物联系统中，物联网服务平台负责数据的存储与转发，主控板负责读取传感器数据并通过网络发送给物联网服务平台。主控板要先连接网络，再连接到物联网服务平台，然后不停地读取传感器的数据，并把这些数据上传到服务平台发送到对应的主题。讲述法师生互动合作探究（实践操作）（8分钟）师：接下来让我们通过实验操作来学习采集并传输传感器数据。让我们一起动手操作，通过小组合作，完成学习活动3。师：我们用到的采集并传输数据的实验设备有主控板，温湿度传感器，土壤湿度传感器和4pin连接线。实验步骤：第一步：硬件连接，将土壤湿度传感器和温湿度传感器分别连接到主控板的P0、P1和P13、P14接口。确保连接牢固，线路无松动。用数据线将主控板与电脑连接。第二步：编写程序。打开mPthon软件（可以直接打开该程序。）连接网络和MQTT服务器，将创建的物联网项目参数填入程序中。从Pin13接口传感器读取环境温度值。从Pin1接口传感器读取土壤湿度值。从板载的光线传感器读取光照强度值向MQTT服务器中的温度、光照、湿度主题发送数据。第三步：将程序刷入主控板中。第四步：功能测试。将土壤湿度传感器放入水中，手握住温湿度传感器，点击掌控I0T物联网平台中湿度、温度和光线主题的刷新按钮更新数据，我们可以观察到主控板发送给MQTT服务器的数据变化。师：通过学习活动3，我们可以发现传感器可以很方便地获取周围的环境数据，帮助人们更好地了解世界。师：我们已经完成了学习活动3，同学们能自己总结以下我们的活动吗？我们实验中使用的传感器是？传感器连接主控板的作用是？Pin接口读物的数据类型是？MQTT发送数据代码要点是？生：温湿度传感器、土壤湿度传感器、光敏传感器；将传感器采集的数据传输给主控板进行后续处理；温度值、土壤湿度值；指定主题，将对应数据(content)转换为字符串类型后发送。讨论法合作学习实践操作拓展深化，回归生活（3分钟）师：通过本节课我们学习了传感器采集数据、从互联网获取数据、配置物联网服务平台以及实现数据传输与储存等方面的知识和技能。那么请同学们思考一下，这个学习过程对我们有什么帮助呢？师：结合本节课的内容，请同学们完成思考两个问题。大家可以先小组讨论再回答。结合身边的物联网案例说一说物联网的数据来源有哪些。请从便捷性、覆盖范围、数据安全性等角度比较本地MQTT服务器和在线MQTT服务器说说各自的优点与缺点。师：传感器采集的数据和互联网中的数据是物联网数据的主要来源。此外用户输入的数据、物联系统在运行过程中自行产生的数据也是物联网数据的来源。师：自己搭建的本地MQTT服务器往往只能在同一个局域网下进行访问而在线MQTT服务器则一般都可以直接通过公网远程访问。问题导向学习讨论法实践操作课后作业（1分钟）师：同学们，进行物联数据采集实验能让你们掌握传感器运用和数据传输方法，增长见识，体验未来物联网技术助力下的创新实践模式。让我们赶紧动手试试吧!师：同学们课后可以选择一个物联网应用场景，设计一个简单的数据采集方案，并在课后完成相关的实践操作。课堂小结与评价（2分钟