教學(xué)設(shè)計(jì)

課程基本信息學(xué)科信息科技年級(jí)七年級(jí)學(xué)期春季課題物聯(lián)系統(tǒng)原型的運(yùn)行與調(diào)試教科書(shū)書(shū)名：《信息科技》教材出版社：浙江教育出版社出版日期：2023年7月教學(xué)內(nèi)容與學(xué)習(xí)對(duì)象分析本課是第三單元第15課，也是單元的最后一課。本單元前三課實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)采集、處理、反饋控制的基本功能，為本課的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。第14課《物聯(lián)系統(tǒng)原型的程序編寫(xiě)》開(kāi)展綜合運(yùn)用進(jìn)行物聯(lián)系統(tǒng)原型的程序編寫(xiě)，本課在完成校園農(nóng)場(chǎng)物聯(lián)系統(tǒng)原型的硬件搭建和完成相關(guān)子系統(tǒng)原型的程序編寫(xiě)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行物聯(lián)系統(tǒng)原型的運(yùn)行調(diào)試和聯(lián)調(diào)。同時(shí)，為八下第三單元“智能物聯(lián)系統(tǒng)實(shí)踐”的設(shè)計(jì)提供理論和實(shí)踐支撐。本課遵循“網(wǎng)絡(luò)”這一邏輯主線，響應(yīng)新課標(biāo)中“通過(guò)簡(jiǎn)易物聯(lián)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與搭建，探索物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)采集、處理、反饋控制等基本功能”的內(nèi)容要求。本課的第一部分“物聯(lián)系統(tǒng)原型的硬件調(diào)試”和第二部分“物聯(lián)系統(tǒng)原型的軟件調(diào)試”，以單個(gè)子系統(tǒng)原型入手，分別從硬件和軟件兩方面介紹調(diào)試的一般方法。第三部分“物聯(lián)系統(tǒng)原型的聯(lián)調(diào)”是針對(duì)整個(gè)“校園農(nóng)場(chǎng)”物聯(lián)系統(tǒng)原型進(jìn)行更復(fù)雜、更綜合的軟硬件聯(lián)調(diào)，經(jīng)歷對(duì)原型不斷優(yōu)化迭代的過(guò)程，更關(guān)注子系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)、運(yùn)行過(guò)程中系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本課學(xué)習(xí)對(duì)象是七年級(jí)學(xué)生，他們勇于表達(dá)自己的想法，具有一定的探索精神，善于合作學(xué)習(xí)。在第10課學(xué)生已經(jīng)搭建好“校園農(nóng)場(chǎng)”物聯(lián)系統(tǒng)原型的基礎(chǔ)框架，本單元前三課經(jīng)歷了校園農(nóng)場(chǎng)“自動(dòng)通風(fēng)”子系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、控制、反饋及代碼實(shí)現(xiàn)，上一課進(jìn)行了校園農(nóng)場(chǎng)“智能光照”子系統(tǒng)的程序編寫(xiě)。在課堂中，雖然他們已經(jīng)有了簡(jiǎn)單子系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行基礎(chǔ)，但他們還沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)完整物聯(lián)系統(tǒng)原型調(diào)試的過(guò)程，對(duì)于子系統(tǒng)聯(lián)調(diào)和完整的系統(tǒng)調(diào)試比較陌生，對(duì)于調(diào)試中出現(xiàn)的新問(wèn)題存在畏難心理，需要通過(guò)同伴合作、展示和教師指導(dǎo)嘗試突破。教學(xué)目標(biāo)分析（含核心素養(yǎng)導(dǎo)向）1.通過(guò)物聯(lián)系統(tǒng)原型的硬件與軟件的調(diào)試，體會(huì)調(diào)試和運(yùn)行在完善物聯(lián)系統(tǒng)原型中的作用和意義。2.通過(guò)物聯(lián)系統(tǒng)原型運(yùn)行后的聯(lián)調(diào)過(guò)程，體會(huì)物聯(lián)系統(tǒng)正確性和穩(wěn)定性的重要意義。教學(xué)重點(diǎn)：系統(tǒng)原型的軟硬件調(diào)試和聯(lián)調(diào)。教學(xué)難點(diǎn)：找到問(wèn)題，歸納方法，更新迭代物聯(lián)系統(tǒng)原型。教學(xué)過(guò)程（一）感知【活動(dòng)描述】回顧“智能光照”子系統(tǒng)，思考數(shù)據(jù)中臺(tái)上沒(méi)有數(shù)據(jù)更新的原因?！緦W(xué)生活動(dòng)】1.觀看“智能光照”子系統(tǒng)視頻，思考：數(shù)據(jù)中臺(tái)沒(méi)有數(shù)據(jù)更新的原因可能是什么？如何排查故障？【教師活動(dòng)】1.在學(xué)生觀看視頻和圖片時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)猜測(cè)數(shù)據(jù)中臺(tái)沒(méi)有數(shù)據(jù)更新的原因。2.選擇3名學(xué)生代表匯報(bào)造成這一現(xiàn)象可能存在的原因和排查故障的方法。（二）建構(gòu)活動(dòng)1：“自動(dòng)通風(fēng)”和“智能光照”子系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試【活動(dòng)描述】搭建并運(yùn)行各自小組的校園農(nóng)場(chǎng)子系統(tǒng)?！緦W(xué)生活動(dòng)】小組成員分工完成“智能光照”子系統(tǒng)和“自動(dòng)通風(fēng)”子系統(tǒng)的調(diào)試工作，填寫(xiě)表1。（1）子系統(tǒng)搭建。具體搭建步驟：①硬件搭建：利用實(shí)驗(yàn)資源包搭建“自動(dòng)通風(fēng)”和“智能光照”兩個(gè)子系統(tǒng)。②軟件調(diào)試：利用信息科技實(shí)驗(yàn)板編程工具將前兩節(jié)課完成的代碼燒錄到實(shí)驗(yàn)板中。③物聯(lián)平臺(tái)設(shè)置：登錄物聯(lián)數(shù)據(jù)中控平臺(tái)，運(yùn)行項(xiàng)目。運(yùn)行調(diào)試。觀察項(xiàng)目運(yùn)行情況，分別從硬件和軟件兩方面對(duì)子系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，確保運(yùn)行的正確性和穩(wěn)定性，將調(diào)試過(guò)程和結(jié)果記錄在表1（步驟根據(jù)實(shí)際填寫(xiě)，不需要全部填完）表1子系統(tǒng)調(diào)試記錄單()子系統(tǒng)調(diào)試記錄單步驟調(diào)試運(yùn)行所遇到的問(wèn)題選擇的解決方法運(yùn)行是否成功是否是否是否是否閾值設(shè)定為：采集頻率設(shè)定為：思考：你遇到的問(wèn)題屬于軟件問(wèn)題還是硬件問(wèn)題？針對(duì)這類問(wèn)題，你覺(jué)得可以從哪些方面入手？【教師活動(dòng)】選擇3組不同發(fā)現(xiàn)的同學(xué)分享他們調(diào)試中遇到的問(wèn)題和解決的方法。帶領(lǐng)學(xué)生一起回顧小結(jié)物聯(lián)系統(tǒng)原型調(diào)試的一般方法與策略。（三）應(yīng)用活動(dòng)2：“校園農(nóng)場(chǎng)”物聯(lián)系統(tǒng)原型的聯(lián)調(diào)【活動(dòng)描述】在子系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上，小組合作開(kāi)展多個(gè)子系統(tǒng)之間的聯(lián)調(diào)，實(shí)現(xiàn)完整的“校園農(nóng)場(chǎng)”物聯(lián)系統(tǒng)原型。【學(xué)生活動(dòng)】思考：你們想實(shí)現(xiàn)怎么樣的校園農(nóng)場(chǎng)？小組內(nèi)部根據(jù)聯(lián)調(diào)方案展開(kāi)討論，完成表2。表2聯(lián)調(diào)方案設(shè)計(jì)（在后續(xù)的調(diào)試中可繼續(xù)對(duì)方案進(jìn)行修改優(yōu)化）項(xiàng)目名稱：涉及到的子系統(tǒng)：具體實(shí)現(xiàn)的功能：用到的實(shí)驗(yàn)板數(shù)量：用到的傳感器：數(shù)據(jù)中臺(tái)項(xiàng)目主題有：3.針對(duì)多個(gè)子系統(tǒng)程序進(jìn)行聯(lián)調(diào)，運(yùn)行程序監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正確性和穩(wěn)定性并完成表3。具體步驟如下：①硬件搭建：根據(jù)實(shí)際功能的需求，適當(dāng)調(diào)整實(shí)驗(yàn)板和傳感設(shè)備。②軟件編寫(xiě)：在“自動(dòng)通風(fēng)”子系統(tǒng)代碼的基礎(chǔ)上，添加其它子系統(tǒng)代碼，形成完整的“校園農(nóng)場(chǎng)”系統(tǒng)原型代碼。③物聯(lián)平臺(tái)設(shè)置：通過(guò)數(shù)據(jù)中控平臺(tái)進(jìn)入本組項(xiàng)目管理，根據(jù)功能需求在“智能物聯(lián)”中進(jìn)行控制與反饋的設(shè)置。④調(diào)試并運(yùn)行：運(yùn)行實(shí)驗(yàn)板上的程序并點(diǎn)擊物聯(lián)平臺(tái)上的“運(yùn)行項(xiàng)目”按鈕，觀察系統(tǒng)是否能正常運(yùn)行，是否能符合功能需求。第（）次運(yùn)行運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)運(yùn)行是否成功運(yùn)行中所遇到的問(wèn)題解決的方法是否是否是否是否表3聯(lián)調(diào)結(jié)果記錄思考：（1）教室內(nèi)溫度變化不大，如何測(cè)試溫度太高或者溫度太低兩種情況？（2）剛剛兩組同學(xué)的“校園農(nóng)場(chǎng)”，實(shí)現(xiàn)了大棚內(nèi)溫度太高開(kāi)啟風(fēng)扇降溫的功能，如果大棚內(nèi)溫度太低怎么辦？補(bǔ)光燈是否能起到什么幫助呢?【教師活動(dòng)】1.分享不同小組同學(xué)之間的創(chuàng)意，為同學(xué)們提供設(shè)計(jì)思路。2.在學(xué)生討論過(guò)程中，引發(fā)學(xué)生形成聯(lián)調(diào)思路。同時(shí)鼓勵(lì)完成快的小組嘗試其它子系統(tǒng)的添加。（四）梳理【活動(dòng)描述】觀看生活中智慧農(nóng)場(chǎng)應(yīng)用的視頻，進(jìn)一步暢想“校園農(nóng)場(chǎng)”接下來(lái)的優(yōu)化方向；回顧本課內(nèi)容，總結(jié)物聯(lián)系統(tǒng)原型調(diào)試和運(yùn)行的一般方法和策略?！緦W(xué)生活動(dòng)】1.觀看“生活中智慧農(nóng)場(chǎng)”系統(tǒng)應(yīng)用的視頻，對(duì)比分析“校園農(nóng)場(chǎng)”物聯(lián)系