《第3單元簡單物聯(lián)功能實踐：13門鈴?fù)ㄖ磿r到》教案學(xué)科初中信息技術(shù)年級冊別八年級下冊共1課時教材人教版授課類型新授課第1課時教材分析教材分析

本課通過模擬真實生活場景——家庭智能門鈴系統(tǒng)，引導(dǎo)學(xué)生理解物聯(lián)網(wǎng)的基本構(gòu)成與工作原理，掌握傳感器數(shù)據(jù)采集、無線通信傳輸及終端設(shè)備響應(yīng)的完整流程。教材以任務(wù)驅(qū)動為主線，融合了硬件連接、軟件編程、網(wǎng)絡(luò)配置等多維度知識，體現(xiàn)了信息科技課程“做中學(xué)、用中創(chuàng)”的理念。該內(nèi)容在整套教材中起到承上啟下的作用，既是對前序“感知數(shù)據(jù)”“數(shù)據(jù)處理”知識的深化應(yīng)用，也為后續(xù)“智能家居系統(tǒng)設(shè)計”奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

學(xué)情分析

八年級學(xué)生已具備基本的計算機操作能力，對手機APP、智能設(shè)備有一定使用經(jīng)驗，但對物聯(lián)網(wǎng)背后的邏輯機制缺乏系統(tǒng)認知。部分學(xué)生對編程存在畏難情緒，尤其在邏輯結(jié)構(gòu)和變量定義方面容易出現(xiàn)混淆。此外，學(xué)生對“實時通知”這一抽象概念理解不深，難以將傳感器觸發(fā)與消息推送建立因果聯(lián)系。針對此，教學(xué)中需借助可視化工具降低抽象難度，通過“故事線”任務(wù)情境（如“守護家門的小衛(wèi)士”）激發(fā)興趣，并采用合作探究法促進思維碰撞，幫助學(xué)生突破“從感知到響應(yīng)”的認知障礙。課時教學(xué)目標信息意識

1.能識別生活中常見的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景，如智能門鈴、遠程監(jiān)控等，理解其背后的數(shù)據(jù)流動邏輯。

2.能主動思考技術(shù)帶來的便利與隱私風險，初步形成合理使用智能設(shè)備的意識。

計算思維

1.能將“門鈴被按下→發(fā)送信號→手機收到通知”這一現(xiàn)實問題轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行的程序邏輯流程圖。

2.能在項目實踐中運用條件判斷、事件觸發(fā)等基本算法思想解決實際問題。

數(shù)字化學(xué)習與創(chuàng)新

1.能獨立完成智能門鈴系統(tǒng)的搭建與調(diào)試，嘗試修改參數(shù)優(yōu)化響應(yīng)速度。

2.能基于現(xiàn)有方案提出改進設(shè)想，如增加語音播報或自動錄像功能，展現(xiàn)創(chuàng)新思維。

信息社會責任

1.能在實驗中遵守網(wǎng)絡(luò)安全規(guī)范，不隨意共享設(shè)備賬號或測試數(shù)據(jù)。

2.能在小組協(xié)作中尊重他人意見，共同維護公平、有序的探究環(huán)境。教學(xué)重點、難點重點

1.理解物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中“感知—傳輸—響應(yīng)”三階段的工作機制。

2.掌握使用圖形化編程平臺實現(xiàn)按鈕觸發(fā)事件并發(fā)送通知的核心操作流程。

難點

1.建立“按鍵動作”與“云端消息”之間的邏輯映射關(guān)系，克服“無感即無效”的認知誤區(qū)。

2.在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下排除設(shè)備連接失敗、信號延遲等問題，提升問題診斷與解決能力。教學(xué)方法與準備教學(xué)方法

議題式教學(xué)法、情境探究法、合作探究法、講授法

教具準備

智能門鈴套件（含按鈕模塊、主控板、藍牙模塊）、平板電腦、圖形化編程軟件（如Mixly）、Wi-Fi路由器、投影儀教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動情境導(dǎo)入：守護家門的小衛(wèi)士一、創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)思考（一）、播放一段真實家庭視頻片段：

視頻內(nèi)容為一位老人獨自在家，門外有人按門鈴，老人因聽不清而未及時開門，導(dǎo)致訪客久等。畫面定格在老人焦急的表情上。

1.教師提問：“如果這位老人能立刻知道有人來訪，情況會怎樣？”

2.引導(dǎo)學(xué)生討論：如何讓家中無人時也能‘聽見’門鈴聲？有哪些已有技術(shù)可以實現(xiàn)？

3.播放另一段動畫：一個智能門鈴系統(tǒng)自動檢測到有人按門鈴，立即向主人手機推送一條“有人按門鈴”的提醒，主人通過手機攝像頭查看門外情況，確認后遠程開門。

4.教師總結(jié)：“這就是我們今天要一起打造的‘守護家門的小衛(wèi)士’——一個能夠?qū)崿F(xiàn)‘門鈴?fù)ㄖ磿r到’的簡單物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。”

5.板書課題：第13課門鈴?fù)ㄖ磿r到

6.提出核心問題：“這個系統(tǒng)是如何做到‘即時’通知的？它背后有哪些關(guān)鍵技術(shù)？”

二、任務(wù)發(fā)布，明確目標（一）、發(fā)布項目任務(wù)卡：

任務(wù)名稱：我是智慧安防設(shè)計師

任務(wù)要求：

-使用提供的智能門鈴套件，搭建一個能夠?qū)崿F(xiàn)“按門鈴→手機接收通知”的簡易系統(tǒng)。

-編寫程序代碼，確保每按一次門鈴按鈕，手機端立即彈出一條提示消息。

-小組內(nèi)進行演示與講解，說明系統(tǒng)工作原理。

7.分組說明：每4人一組，分別擔任“硬件工程師”“編程員”“測試員”“匯報員”角色，明確分工。

8.發(fā)放任務(wù)清單與評價量規(guī)（包含連接正確性、代碼完整性、響應(yīng)速度、團隊協(xié)作四項指標），強調(diào)過程性評價的重要性。1.觀看視頻，感受現(xiàn)實困境。

2.思考并回答教師提問，提出初步解決方案。

3.明確項目目標，了解任務(wù)要求。

4.分組并認領(lǐng)角色，領(lǐng)取任務(wù)卡。探究實踐：構(gòu)建智能門鈴系統(tǒng)一、硬件組裝與連接（一）、教師示范：正確連接各模塊

1.展示所有組件：主控板（帶藍牙模塊）、門鈴按鈕（開關(guān)型）、電源適配器、連接線。

2.演示連接步驟：

-將按鈕的兩個引腳分別接入主控板的“數(shù)字輸入口D2”和“GND”端口；

-使用USB線將主控板連接至電腦，啟動供電；

-確保指示燈亮起，表示設(shè)備已通電。

3.強調(diào)安全事項：嚴禁帶電插拔線路，避免短路；接線時注意正負極方向。

4.指導(dǎo)學(xué)生自查：檢查是否有松動、反接、錯接現(xiàn)象。

5.提醒學(xué)生記錄連接方式，便于后續(xù)排查故障。

6.巡視指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)共性問題集中講解。

二、軟件編程：編寫響應(yīng)邏輯（一）、教師講解編程界面與核心指令塊

1.打開圖形化編程軟件Mixly，展示主界面布局：

-左側(cè)為“控制”“傳感器”“通訊”“顯示”等模塊庫；

-中央為編程區(qū)域；

-右側(cè)為串口監(jiān)視器與下載按鈕。

2.引入關(guān)鍵概念：事件驅(qū)動編程。

-解釋：“程序不是一直運行，而是等待某個‘事件’發(fā)生才執(zhí)行對應(yīng)代碼?！?/p>

-類比：就像你只在電話響時才去接電話，而不是一直盯著電話看。

3.指導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建程序框架：

-拖拽“當程序開始”塊到中央?yún)^(qū)域；

-拖拽“當D2口接收到高電平信號”塊（即按鈕被按下）；

-在該事件塊內(nèi)添加“發(fā)送消息到手機”指令塊；

-設(shè)置消息內(nèi)容為“有人按門鈴，請注意！”

4.演示調(diào)試技巧：

-使用“串口監(jiān)視器”查看按鈕是否被正確識別；

-若無反應(yīng)，檢查是否漏掉“初始化”指令或端口設(shè)置錯誤。

5.提醒學(xué)生：每次修改代碼后必須重新上傳至主控板。

6.鼓勵學(xué)生嘗試擴展功能，如加入延時關(guān)閉、重復(fù)提醒等。

三、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)與測試（一）、學(xué)生分組實操，教師巡回指導(dǎo)

1.指導(dǎo)學(xué)生將手機連接至同一Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，確保與主控板處于同一局域網(wǎng)。

2.在手機端安裝配套APP（如“小智物聯(lián)”），注冊并登錄賬戶。

3.在APP中綁定設(shè)備ID，等待設(shè)備上線。

4.一名學(xué)生按壓按鈕，其他成員觀察手機是否彈出通知。

5.若未成功，引導(dǎo)學(xué)生按以下順序排查：

-檢查Wi-Fi連接狀態(tài)；

-查看主控板是否正常運行；

-確認APP是否已訂閱該設(shè)備的消息推送權(quán)限；

-重啟主控板或重連網(wǎng)絡(luò)。

6.成功后，鼓勵小組錄制一分鐘演示視頻，用于匯報展示。1.按照教師示范，完成硬件連接，檢查線路。

2.在編程軟件中拖拽指令塊，構(gòu)建事件響應(yīng)程序。

3.上傳代碼，測試系統(tǒng)響應(yīng)。

4.遇到問題時，主動查閱手冊或向同伴求助，共同解決問題。成果展示與反思提升一、小組匯報與互評（一）、每組派代表上臺演示系統(tǒng)

1.匯報員展示實物裝置，演示按門鈴觸發(fā)通知的過程。

2.說明程序邏輯流程圖：按鈕→事件觸發(fā)→發(fā)送消息→手機接收。

3.回答其他小組提問，如：“為什么需要Wi-Fi？”“如果沒網(wǎng)怎么辦？”

4.教師根據(jù)評價量規(guī)打分，重點關(guān)注“響應(yīng)速度”“邏輯清晰度”“表達流暢性”。

5.組織全班投票選出“最佳創(chuàng)意獎”“最穩(wěn)定系統(tǒng)獎”“最佳協(xié)作獎”。

二、總結(jié)升華：從技術(shù)到責任（一）、教師引導(dǎo)深度思考

1.提問：“如果我們把這套系統(tǒng)用在幼兒園門口，應(yīng)該注意什么？”

2.引導(dǎo)學(xué)生思考：隱私保護（如不能私自錄像）、誤報處理（如小孩玩耍誤觸）、緊急情況應(yīng)對（如報警聯(lián)動）。

3.強調(diào)：“技術(shù)本身沒有對錯，但我們使用技術(shù)的方式?jīng)Q定了它的價值?！?/p>

4.布置延伸任務(wù)：設(shè)計一張“智能門鈴使用守則”海報，張貼于班級宣傳欄。

5.結(jié)束語：“今天我們不僅學(xué)會了做一個‘小衛(wèi)士’，更學(xué)會了做一個有責任感的數(shù)字公民?！?.上臺演示系統(tǒng)，清晰講解工作原理。

2.回答同學(xué)提問，參與互動交流。

3.聽取教師點評，反思改進方向。

4.參與投票評選，體驗公平競爭。評價任務(wù)硬件連接：☆☆☆

程序邏輯：☆☆☆

系統(tǒng)響應(yīng)：☆☆☆設(shè)計意圖通過真實生活情境引入，激發(fā)學(xué)生學(xué)習動機；以“守護家門”為核心敘事主線，增強代入感；采用“任務(wù)驅(qū)動+角色分工”模式，落實核心素養(yǎng)；結(jié)合動手實踐與批判性思考，實現(xiàn)技術(shù)能力與社會責任的雙提升。作業(yè)設(shè)計一、基礎(chǔ)鞏固題

1.請寫出“門鈴?fù)ㄖ磿r到”系統(tǒng)中三個關(guān)鍵組成部分，并簡述它們的作用。

（1）_________________________：_________________________________

（2）_________________________：_________________________________

（3）_________________________：_________________________________

2.在圖形化編程中，下列哪項是實現(xiàn)“門鈴按下就發(fā)通知”的正確邏輯？

A.當程序開始→發(fā)送消息

B.當D2口接收到高電平→發(fā)送消息

C.當按鈕被按下→讀取溫度

D.當光線變暗→打開燈

正確答案：______

二、拓展應(yīng)用題

3.請你設(shè)計一個改進方案，使該系統(tǒng)不僅能發(fā)送文字通知，還能自動拍攝一張照片并上傳至云端。請描述你的設(shè)計思路：

（1）需要增加哪些硬件？_________________________________

（2）在程序中應(yīng)添加哪些新指令塊？_____________________________

（3）可能遇到什么問題？如何解決？_____________________________

（4）這種改進帶來了哪些潛在風險？如何規(guī)避？_____________________

三、實踐挑戰(zhàn)題

4.假設(shè)你家的門鈴系統(tǒng)突然無法通知手機，請列出至少三種排查步驟，并說明每一步的目的：

（1）_________________________________________________________

（2）_________________________________________________________

（3）_________________________________________________________【答案解析】

一、基礎(chǔ)鞏固題

1.（1）門鈴按鈕：用于檢測外部按壓動作，作為觸發(fā)事件的源頭。

（2）主控板：負責接收信號、執(zhí)行程序邏輯、連接網(wǎng)絡(luò)并發(fā)送通知。

（3）手機APP：接收來自云端的通知消息，實現(xiàn)用戶感知與交互。

2.正確答案：B

二、拓展應(yīng)用題

3.（1）增加攝像頭模塊（如ESP32-CAM）和存儲卡。

（2）添加“拍照”指令塊、“保存圖像”指令塊、“上傳至云服務(wù)器”指令塊。

（3）可能問題：圖像過大導(dǎo)致上傳失敗、網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定、內(nèi)存不足；解決方法：壓縮圖片、設(shè)置定時上傳、清理緩存。

（4）風險：侵犯他人隱私、數(shù)據(jù)泄露；規(guī)避方法：僅在授權(quán)范圍內(nèi)使用、加密存儲、定期刪除舊照片。

三、實踐挑戰(zhàn)題

4.（1）檢查Wi-Fi連接狀態(tài)：確認設(shè)備是否在線，排除網(wǎng)絡(luò)中斷。

（2）查看主控板指示燈是否閃爍：判斷設(shè)備是否正常運行。

（3）重啟手機APP或重新綁定設(shè)備：修復(fù)軟件異?；蛘J證失效。板書設(shè)計第13課門鈴?fù)ㄖ磿r到

一、系統(tǒng)組成

├─按鈕（觸發(fā)源）

├─主控板（大腦）

└─手機（接收端）

二、工作流程

[按鈕按下]→[事件觸發(fā)]→[發(fā)送消息]→[手機接收]

教學(xué)反