2026年秋河大版（新教材）初中信息技术八年级全一册《自动通风系统的开发与实现》教案

年秋河大版（新教材）初中信息技术八年级全一册《自动通风系统的开发与实现》教案一、学情分析本节课授课对象为八年级学生，经过前期信息技术课程学习，学生已初步掌握物联网基础概念、微控制器基本操作、简单传感器的功能原理以及基础图形化编程逻辑，具备简单智能设备的搭建与程序调试能力，对智慧校园、智能设备等生活化信息技术应用具有浓厚的探索兴趣。八年级学生思维正处于具象思维向抽象逻辑思维过渡的关键阶段，动手实践能力、小组协作能力较强，但对完整物联网系统的开发流程、软硬件协同逻辑、系统功能优化调试的认知较为零散，缺乏系统性、规范化的开发思维。同时，学生擅长直观体验式学习，对理论化的系统架构、逻辑流程分析接受度较低，在自主排查软硬件故障、结合实际场景优化系统功能方面存在明显短板。此外，学生具备基础的跨学科思维，能够结合物理学科的空气流通、环境监测知识辅助理解课程内容，为本节课自动通风系统的开发与实践奠定了良好基础，也需要通过系统化教学引导学生形成规范的项目开发思维。二、教材分析本节课选自河大版2024新教材八年级全一册第五单元《打造理想的智慧教室》，是本单元核心实践课程，承接单元前期智慧教室硬件认知、智能设备原理学习内容，同时为本单元后续智慧教室系统集成、功能优化学习提供实践支撑，属于物联网智能控制系统开发的核心实操课程。教材内容紧密贴合新课标物联网实践应用要求，以教室通风优化、校园环境智能管控为真实场景，循序渐进讲解自动通风系统的工作原理、硬件组成、程序逻辑、搭建调试及功能实现全过程。教材核心内容分为四大模块：一是自动通风系统的应用场景与设计意义，结合教室密闭环境空气质量问题引出智能通风的价值；二是系统核心硬件构成，包括气体传感器、温湿度传感器、微控制器、通风执行设备的功能与适配逻辑；三是系统工作流程与编程逻辑，讲解数据采集、阈值判断、自动控制、状态反馈的完整逻辑；四是系统搭建、调试与问题优化，结合实操案例讲解常见故障排查与功能升级方法。教材立足生活化实景，弱化复杂理论推导，强化实操性、综合性与创新性，聚焦培养学生从实际问题出发，设计、开发、调试简易物联网控制系统的能力，充分体现了信息科技学科“实践育人、学以致用”的核心理念，贴合智慧校园建设的时代背景，兼具知识性、实践性与应用性。三、核心素养目标（一）信息意识能够感知教室环境空气质量、温湿度数据对学习环境的影响，理解环境数据采集、分析与智能控制的关联关系；主动关注物联网智能通风系统在校园、家居、公共场馆的应用价值，树立利用信息技术优化生活、学习环境的信息认知。（二）计算思维能够拆解自动通风系统的完整工作流程，梳理数据采集、阈值判断、指令输出、设备执行的逻辑链条；掌握传感器数据判定、条件判断程序的设计思路，学会通过模块化思维搭建智能控制系统，具备初步的物联网系统逻辑分析与程序设计能力。（三）数字化学习与创新能够熟练运用微控制器、各类传感器完成自动通风系统的硬件搭建；结合图形化编程软件编写控制程序，独立完成系统调试、故障排查；能够结合教室实际场景优化系统参数，创新设计个性化通风控制功能，提升数字化实操与创新应用能力。（四）信息社会责任在系统开发与调试过程中，规范操作智能硬件设备，养成安全、严谨的实操习惯；了解智能设备数据采集的隐私安全规范，杜绝数据滥用；理解智能控制系统低碳节能的应用价值，树立绿色智能、科技向善的社会责任理念。四、教学重难点教学重点1.掌握自动通风系统的核心硬件组成、各部件功能及协同工作原理；2.理解自动通风系统的数据采集、逻辑判断、自动控制的完整工作流程；3.能够完成简易自动通风系统的硬件搭建、程序编写与功能实现。教学难点1.梳理软硬件协同工作的逻辑关系，精准设置环境数据阈值，实现智能自动控制；2.排查系统搭建与程序运行中的常见故障，结合实际场景优化系统功能；3.运用模块化、系统化思维完成完整物联网控制系统的设计与开发。五、教学过程情境导入，激趣设问【教学活动】教师结合校园真实场景展开导入，展示两段实景素材：一是秋冬季节教室门窗紧闭，学生密集上课导致空气浑浊、闷热缺氧的实景图片；二是传统人工开窗通风存在滞后性、不及时、不精准的问题视频。随后发起师生互动问答，引导学生思考问题。

师：同学们，日常上课过程中，密闭教室待久了会出现头晕、闷热的情况，大家知道是什么原因吗？

生：教室人数多，二氧化碳浓度升高、空气不流通、温湿度不适宜。

师：我们传统的通风方式是人工开窗，这种方式有什么弊端呢？

生：需要人工看管、不能实时监测环境变化、天气变化时无法及时调整、通风不精准。

师：那我们能不能利用所学的物联网技术，设计一套可以自动感知环境、自动开启通风的智能系统，打造舒适的智慧教室呢？今天我们就结合教材内容，学习《自动通风系统的开发与实现》，亲手开发一套简易的教室自动通风系统。【设计意图】立足学生真实校园生活场景，贴合教材情境导入板块内容，通过实景素材与设问互动，激发学生学习兴趣与探究欲望，让学生感知信息技术解决实际校园问题的价值，自然引出本节课核心学习内容。教材新知精讲，拆解核心知识1.自动通风系统设计意义与应用场景（教材基础内容）教师讲解教材定义：自动通风系统是基于物联网传感技术、微控制器控制技术，能够实时采集环境空气质量、温湿度数据，通过预设阈值自动控制通风设备启停的智能控制系统，是智慧教室环境管控的重要组成部分。结合教材案例拓展：该系统可广泛应用于教室、办公室、图书馆等密闭公共场所，能够实时优化室内空气质量，解决人工通风的弊端，实现节能、精准、智能化环境管控，契合智慧校园建设需求。2.系统核心硬件组成与功能解析（教材重点内容）教师结合教材硬件清单，展示实物教具，逐一讲解各部件功能、作用及适配逻辑，同时出示硬件组成功能对照表，帮助学生直观记忆。硬件设备核心功能工作场景作用微控制器系统核心控制中枢，接收、处理传感器数据，下发控制指令统筹整个通风系统的运行逻辑二氧化碳传感器实时采集室内二氧化碳浓度数据判断室内空气是否浑浊，作为通风核心判定依据温湿度传感器采集室内温度、湿度数据辅助判断环境舒适度，优化通风启停逻辑风扇通风模块系统执行设备，接收指令完成通风启停实现室内空气流通，完成通风功能电源模块为整套系统提供稳定供电保障设备持续正常运行师生互动

师：结合教材硬件介绍，大家思考一下，为什么我们的通风系统需要同时搭载二氧化碳传感器和温湿度传感器，只装一种可以吗？

生：不可以，二氧化碳浓度决定空气是否浑浊，温湿度决定环境舒适度，单一数据无法精准判断是否需要通风。

师总结：同学们理解非常准确，教材中明确提到，智能通风需要依托多维度环境数据综合判定，单一传感数据会导致系统判断失误，这是系统设计的核心原则。3.系统完整工作流程（教材核心逻辑）教师依据教材流程描述，绘制自动通风系统工作流程图，分步拆解运行逻辑，帮助学生建立系统化思维：环境数据采集→数据传输至微控制器→数据与预设阈值对比判断→下发控制指令→通风设备执行→实时循环监测。详细讲解教材核心逻辑：系统启动后，传感器实时采集室内环境数据并上传至微控制器，控制器将实时数据与预设的二氧化碳浓度阈值、温湿度阈值进行对比；当数据超出舒适范围时，控制器下发启动指令，风扇自动开启通风；当环境数据恢复正常范围后，控制器下发停止指令，风扇关闭，实现全自动循环管控。4.核心程序逻辑设计（教材实操内容）教师结合教材程序案例，讲解图形化编程的核心模块，聚焦条件判断、数据读取、设备控制三大核心编程逻辑。教材核心程序逻辑分为三步：一是初始化设备，开启传感器数据采集功能；二是循环读取环境数据，设置判定阈值；三是条件判断输出，满足通风条件启动风扇，反之关闭风扇。教师强调教材重点：程序设计需遵循循环监测、精准判定、实时响应的原则，阈值设置需贴合教室真实环境，避免频繁启停设备，实现节能高效运行。【设计意图】严格依托教材原文知识点，通过实物展示、表格对比、流程图示、师生问答等多元形式，拆解抽象理论知识，降低学习难度，突破教学重点，帮助学生夯实理论基础，理清系统软硬件协同逻辑。实操探究，系统开发与调试本环节结合教材实操任务，组织学生以4人小组为单位，完成自动通风系统的完整开发实操，落实数字化学习与创新素养。1.硬件搭建：学生对照教材硬件组装示意图，规范连接微控制器、传感器、通风风扇、电源模块，小组内部交叉检查线路，避免接线错误。教师巡回指导，纠正不规范操作，强调硬件操作安全规范。2.程序编写：学生参照教材程序案例，在图形化编程软件中拖拽对应模块，编写自动通风控制程序，自主设置合理的环境阈值（结合教材推荐教室舒适阈值：二氧化碳浓度≤1000ppm、温度20-26℃）。3.系统调试：程序编写完成后，上传至微控制器，进行实景测试。通过人为模拟密闭浑浊环境、适宜通风环境，测试风扇自动启停功能是否正常，观察数据采集是否精准。4.故障排查：结合教材常见故障汇总，引导学生自主排查问题，如传感器无数据、风扇不启动、频繁启停等问题，小组合作分析原因并优化调试。

师：大家在调试过程中，有没有发现系统存在启停过于频繁的问题？结合教材内容思考如何优化？

生：可以适当调整阈值范围，增加数据延迟判定，避免轻微数据波动导致设备启停。

师：非常正确，教材中明确提到系统优化的核心是阈值精细化设置与逻辑防抖设计，这也是智能控制系统开发的关键技巧。【设计意图】严格落实教材实操任务，让学生全程参与系统搭建、编程、调试的完整流程，锻炼动手实践与问题排查能力，突破教学难点，培养学生系统化项目开发思维。拓展延伸，创新优化设计结合教材拓展任务，引导学生结合智慧教室真实需求，对基础通风系统进行创新优化。教材拓展方向包括：增加声光报警功能、联动温湿度调节设备、数据实时上传显示、定时通风功能等。

组织小组讨论，结合校园场景设计个性化优化方案，阐述设计思路与创新点，教师点评各组方案的合理性、实用性，引导学生兼顾功能创新与节能安全，落实信息社会责任素养。【设计意图】依托教材拓展内容，鼓励学生自主创新，跳出基础实操框架，培养创新思维与学以致用的能力，贴合新课标数字化学习与创新素养要求。六、结语本节课我们依托教材内容，完整学习了自动通风系统的开发与实现全过程，系统掌握了智能通风系统的硬件组成、工作原理、程序逻辑、搭建调试方法，成功完成了简易智慧教室自动通风系统的开发实践。同学们通过实操探究，不仅熟练掌握了物联网软硬件协同开发的基础技能，更建立了从问题分析、方案设计、开发实现