第第頁人教版（2024）八年級全一冊信息科技第3單元簡單物聯(lián)功能實踐（11-15課）教案第11課《物聯(lián)功能細分解》第1課時：物聯(lián)系統(tǒng)的“骨架”——三層結(jié)構(gòu)探秘一、課時基本信息學(xué)科：信息科技年級：八年級課時主題：物聯(lián)系統(tǒng)的“骨架”——三層結(jié)構(gòu)探秘課時時長：45分鐘對應(yīng)教材內(nèi)容：第三單元第11課11.1尋找身邊的物聯(lián)系統(tǒng)、11.2了解物聯(lián)系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)新課標核心素養(yǎng)對接：聚焦“信息意識”與“數(shù)字思維”，以生活中典型物聯(lián)系統(tǒng)為載體，探究系統(tǒng)的組成要素及三層結(jié)構(gòu)的核心功能，通過類比遷移建立“結(jié)構(gòu)決定功能”的認知，培養(yǎng)系統(tǒng)分析與邏輯推理能力。二、課時教學(xué)目標（一）核心素養(yǎng)目標信息意識：能列舉3個生活中的物聯(lián)系統(tǒng)并描述其核心功能，能說出物聯(lián)系統(tǒng)的基本組成要素（終端設(shè)備、傳感器、網(wǎng)絡(luò)、軟件），認識三層結(jié)構(gòu)在物聯(lián)系統(tǒng)中的核心作用。數(shù)字思維：能準確區(qū)分感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層的核心功能，能結(jié)合物聯(lián)公交站牌等案例梳理各層的具體設(shè)備與數(shù)據(jù)流向，培養(yǎng)“分層分析系統(tǒng)”的邏輯思維。信息社會責(zé)任：在分析物聯(lián)系統(tǒng)應(yīng)用中感受技術(shù)對生活的優(yōu)化價值，樹立“技術(shù)服務(wù)生活”的理念，培養(yǎng)關(guān)注身邊科技應(yīng)用的習(xí)慣。（二）知識與技能目標記住物聯(lián)系統(tǒng)的基本組成要素及三層結(jié)構(gòu)的名稱。能準確描述感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層的核心功能，能說出各層對應(yīng)的典型設(shè)備。能結(jié)合物聯(lián)公交站牌案例，完整梳理“數(shù)據(jù)采集—傳輸—處理”的全流程及對應(yīng)層級。（三）過程與方法目標通過“案例分析—要素提煉—結(jié)構(gòu)拆解”的過程，掌握物聯(lián)系統(tǒng)三層結(jié)構(gòu)的分析方法。學(xué)會用“流程圖”梳理數(shù)據(jù)流向，通過小組合作深化對各層功能的理解，培養(yǎng)系統(tǒng)分析能力。（四）情感態(tài)度與價值觀目標感受物聯(lián)系統(tǒng)在生活中的廣泛應(yīng)用價值，激發(fā)對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的探索興趣。培養(yǎng)團隊協(xié)作分析問題的能力，養(yǎng)成“從整體到局部”的系統(tǒng)思維習(xí)慣。三、課時教學(xué)重難點類別內(nèi)容突破策略教學(xué)重點1.物聯(lián)系統(tǒng)的基本組成要素；2.三層結(jié)構(gòu)的名稱及核心功能；3.物聯(lián)公交站牌案例中各層的對應(yīng)關(guān)系。1.用“共享單車拆解”活動提煉組成要素；2.用“人體器官”類比三層結(jié)構(gòu)功能；3.分組繪制案例層級對應(yīng)表。教學(xué)難點1.理解三層結(jié)構(gòu)間的協(xié)同關(guān)系（數(shù)據(jù)從感知層到應(yīng)用層的流轉(zhuǎn)邏輯）；2.區(qū)分不同物聯(lián)系統(tǒng)中各層的具體實現(xiàn)形式。1.用“快遞配送”類比數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)過程；2.提供多案例對比分析，總結(jié)各層設(shè)備的共性特征。四、課時教學(xué)準備素材準備：物聯(lián)系統(tǒng)案例視頻（共享單車、物聯(lián)公交站牌、智能家居）、三層結(jié)構(gòu)類比示意圖（人體器官、快遞配送）、案例分析任務(wù)單、層級對應(yīng)表模板、數(shù)據(jù)流向流程圖模板。工具準備：多媒體課件、白板、馬克筆、小組討論記錄表、計時器。前置任務(wù)：讓學(xué)生提前觀察身邊1個物聯(lián)系統(tǒng)（如共享單車、智能快遞柜），思考“這個系統(tǒng)由哪些部分組成？它能實現(xiàn)什么功能？”，記錄觀察結(jié)果。五、課時教學(xué)過程（一）情境導(dǎo)入：物聯(lián)系統(tǒng)的“魔法時刻”（5分鐘）教學(xué)活動：教師講解包含共享單車掃碼開鎖、物聯(lián)公交站牌顯示到站信息、智能家居遠程控?zé)羧齻€場景，提問：“這些場景大家都很熟悉，它們有一個共同的名字——物聯(lián)系統(tǒng)。思考一下，共享單車能‘識別’掃碼信息并開鎖，公交站牌能‘實時’顯示到站時間，這些‘魔法’背后，是哪些部分在協(xié)同工作？它們又是如何傳遞信息的？今天我們就來揭開物聯(lián)系統(tǒng)的神秘面紗，從結(jié)構(gòu)入手認識它的工作原理?！痹O(shè)計意圖：用學(xué)生熟悉的多元場景激發(fā)興趣，通過“魔法背后的原理”制造認知懸念，自然引出“系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu)”的探究主題，符合“現(xiàn)象—問題—探究”的導(dǎo)入邏輯。（二）探究新知一：物聯(lián)系統(tǒng)的“基本零件”——組成要素（10分鐘）要素拆解：從共享單車說起：

教師以共享單車為核心案例，引導(dǎo)學(xué)生小組討論：“結(jié)合前置任務(wù)的觀察，共享單車系統(tǒng)要實現(xiàn)‘掃碼開鎖、定位、計費’功能，需要哪些‘零件’？”小組代表發(fā)言后，教師總結(jié)物聯(lián)系統(tǒng)的基本組成要素：“大家提到的車鎖、定位模塊、掃碼模塊其實都屬于‘終端設(shè)備與傳感器’，它們負責(zé)采集信息；手機APP和單車之間的連接依賴‘網(wǎng)絡(luò)’；計費和定位管理則需要‘軟件系統(tǒng)’支持。所以物聯(lián)系統(tǒng)基本由終端設(shè)備、傳感器、網(wǎng)絡(luò)和軟件四部分組成，它們相互配合才能實現(xiàn)完整功能?！卑l(fā)放“要素匹配任務(wù)單”，給出“智能快遞柜”“物聯(lián)公交站牌”兩個場景，學(xué)生分組匹配各場景的組成要素，教師巡視指導(dǎo)，強調(diào)“傳感器是采集數(shù)據(jù)的核心”。設(shè)計意圖：以共享單車為具象案例拆解抽象要素，再通過任務(wù)單遷移到其他場景，讓學(xué)生在“具體—抽象—具體”的過程中掌握組成要素，突破“要素識別”的重點。（三）探究新知二：物聯(lián)系統(tǒng)的“骨架”——三層結(jié)構(gòu)（15分鐘）結(jié)構(gòu)引入：數(shù)據(jù)的“旅行路線”：

教師承接上一環(huán)節(jié)：“知道了基本零件，這些零件是如何分工協(xié)作的呢？其實物聯(lián)系統(tǒng)有一個經(jīng)典的‘骨架’——三層結(jié)構(gòu)，就像工廠的‘車間分工’，每層負責(zé)不同的工作，數(shù)據(jù)在各層之間流轉(zhuǎn)。”展示“人體器官類比示意圖”，講解三層結(jié)構(gòu)的核心功能：“感知層就像我們的‘眼睛、耳朵’，負責(zé)采集物理世界的數(shù)據(jù)，比如溫度、位置、開關(guān)狀態(tài)等；網(wǎng)絡(luò)層像‘神經(jīng)中樞’，負責(zé)把感知層采集的數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)竭h方；應(yīng)用層則像‘大腦’，負責(zé)處理數(shù)據(jù)并實現(xiàn)具體功能，比如計費、控制設(shè)備等。”案例深化：公交站牌的三層分工：

教師播放物聯(lián)公交站牌工作原理動畫，發(fā)放“層級對應(yīng)表模板”，引導(dǎo)學(xué)生小組合作：“結(jié)合動畫，分析公交站牌系統(tǒng)中，哪些設(shè)備屬于感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層？各層負責(zé)什么工作？”小組展示后，教師結(jié)合教材圖11.2完善講解：“公交車上的北斗定位終端、加速度傳感器屬于感知層，負責(zé)采集位置和運行狀態(tài)數(shù)據(jù)；3G/4G網(wǎng)絡(luò)屬于網(wǎng)絡(luò)層，負責(zé)數(shù)據(jù)傳輸；服務(wù)器的數(shù)據(jù)分析和站牌的信息顯示屬于應(yīng)用層，負責(zé)處理數(shù)據(jù)并呈現(xiàn)給乘客?！睆娬{(diào)關(guān)鍵：“三層結(jié)構(gòu)的核心是‘數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)’——感知層采集數(shù)據(jù)→網(wǎng)絡(luò)層傳輸數(shù)據(jù)→應(yīng)用層處理數(shù)據(jù)，這是所有物聯(lián)系統(tǒng)的共同工作邏輯。”類比強化：用“快遞配送”理解協(xié)同關(guān)系：

教師用快遞配送類比三層協(xié)同：“感知層就像快遞員上門取件（采集數(shù)據(jù)），網(wǎng)絡(luò)層像快遞運輸網(wǎng)絡(luò)（傳輸數(shù)據(jù)），應(yīng)用層像快遞公司的分揀中心和收件人（處理數(shù)據(jù)并使用），三者缺一不可，且順序不能顛倒?！痹O(shè)計意圖：用“數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)”串聯(lián)三層結(jié)構(gòu)，以公交站牌為案例落實各層設(shè)備與功能，再用“快遞配送”類比協(xié)同關(guān)系，將抽象的結(jié)構(gòu)分工轉(zhuǎn)化為生活化場景，突破“結(jié)構(gòu)理解與協(xié)同關(guān)系”的重難點。（四）鞏固提升：多案例結(jié)構(gòu)分析（10分鐘）小組任務(wù)：三層結(jié)構(gòu)“連連看”：

教師將學(xué)生分為三組，分別發(fā)放“智能家居（溫濕度控制）”“智能門禁”“物聯(lián)停車系統(tǒng)”案例卡，每組領(lǐng)取“數(shù)據(jù)流向流程圖模板”，要求：①標注各層的核心設(shè)備；②用箭頭畫出數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)方向；③描述各層的具體工作。每組派代表上臺展示流程圖，教師點評時重點關(guān)注：“感知層是否有傳感器、網(wǎng)絡(luò)層是否明確傳輸技術(shù)、應(yīng)用層是否體現(xiàn)數(shù)據(jù)處理功能”，對錯誤之處引導(dǎo)學(xué)生修正，如“智能門禁中，指紋采集器屬于感知層，不是應(yīng)用層”。教師總結(jié)：“不同物聯(lián)系統(tǒng)的設(shè)備不同，但三層結(jié)構(gòu)的分工邏輯一致，都是‘采集—傳輸—處理’，這就是物聯(lián)系統(tǒng)的通用‘骨架’?！痹O(shè)計意圖：通過多案例分組探究，讓學(xué)生在實踐中深化三層結(jié)構(gòu)的理解，流程圖繪制能直觀呈現(xiàn)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)，幫助學(xué)生突破“不同場景中結(jié)構(gòu)對應(yīng)”的難點，同時培養(yǎng)團隊協(xié)作能力。（五）課堂小結(jié)+作業(yè)布置（5分鐘）小結(jié)：思維導(dǎo)圖整合：師生共同繪制思維導(dǎo)圖，核心分支為“核心問題（物聯(lián)系統(tǒng)如何工作）—組成要素（終端、傳感器、網(wǎng)絡(luò)、軟件）—三層結(jié)構(gòu)（感知層：采集、網(wǎng)絡(luò)層：傳輸、應(yīng)用層：處理）—核心邏輯（數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)）”。分層作業(yè)：

基礎(chǔ)作業(yè)：完善課堂上的三層結(jié)構(gòu)對應(yīng)表，抄寫三層結(jié)構(gòu)的名稱及核心功能，繪制“智能手表”的組成要素圖。拓展作業(yè)：調(diào)查家中1個物聯(lián)設(shè)備（如智能音箱、智能燈），分析其三層結(jié)構(gòu)對應(yīng)的具體設(shè)備，記錄在任務(wù)單上。預(yù)習(xí)作業(yè)：閱讀教材11.3內(nèi)容，思考“物聯(lián)門鎖的‘刷臉開鎖’功能，涉及三層結(jié)構(gòu)的哪些具體設(shè)備？”。設(shè)計意圖：思維導(dǎo)圖整合核心知識，形成結(jié)構(gòu)化認知；基礎(chǔ)作業(yè)鞏固結(jié)構(gòu)記憶，拓展作業(yè)引導(dǎo)場景遷移，預(yù)習(xí)作業(yè)為下節(jié)課“功能拆解”鋪墊。（六）課堂小結(jié)與升華（5分鐘）教學(xué)活動：教師引導(dǎo)學(xué)生回顧：“今天我們認識了物聯(lián)系統(tǒng)的‘零件’和‘骨架’，知道了數(shù)據(jù)從采集到處理的完整路線。其實生活中每一個便捷的物聯(lián)應(yīng)用，都是這種分層結(jié)構(gòu)精準協(xié)作的結(jié)果。下節(jié)課我們將聚焦物聯(lián)門鎖，深入分析具體功能是如何通過三層結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的?！痹O(shè)計意圖：梳理本節(jié)課核心邏輯，強化“結(jié)構(gòu)決定功能”的認知，同時自然銜接下節(jié)課內(nèi)容，形成課時間的連貫性。六、課時板書設(shè)計第1課時：物聯(lián)系統(tǒng)的“骨架”——三層結(jié)構(gòu)探秘

一、核心問題：物聯(lián)系統(tǒng)如何協(xié)同工作？

二、基本零件：組成要素

1.終端設(shè)備與傳感器（采集數(shù)據(jù)）

2.網(wǎng)絡(luò)（傳輸數(shù)據(jù)）

3.軟件（處理數(shù)據(jù)）

三、核心骨架：三層結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)為核心）

1.感知層：采集數(shù)據(jù)（眼睛、耳朵）

設(shè)備：傳感器、定位終端、攝像頭等

2.網(wǎng)絡(luò)層：傳輸數(shù)據(jù)（神經(jīng)中樞）

技術(shù)：3G/4G/5G、藍牙、NB-IoT等

3.應(yīng)用層：處理數(shù)據(jù)（大腦）

功能：分析、控制、呈現(xiàn)（APP、服務(wù)器等）

四、核心邏輯：感知→網(wǎng)絡(luò)→應(yīng)用課時二：物聯(lián)門鎖功能分解與系統(tǒng)設(shè)計拓展一、教學(xué)目標核心素養(yǎng)目標信息意識：通過物聯(lián)門鎖功能分解實踐，感知“復(fù)雜系統(tǒng)可拆解為單一功能，單一功能依賴層級支撐”的核心認知，建立“功能-層級-組件”的系統(tǒng)設(shè)計思維。數(shù)字思維：通過拆解物聯(lián)門鎖核心功能、設(shè)計拓展功能，培養(yǎng)功能拆解與創(chuàng)新設(shè)計能力，形成“需求分析-功能拆解-結(jié)構(gòu)匹配-創(chuàng)新拓展”的思維鏈條。技術(shù)應(yīng)用：能以數(shù)據(jù)流為核心，拆解物聯(lián)門鎖1-2個核心功能的工作流程并匹配三層結(jié)構(gòu)，能填寫《功能-層級-組件》對應(yīng)表，能設(shè)計物聯(lián)門鎖的拓展功能并說明實現(xiàn)思路。社會責(zé)任：結(jié)合物聯(lián)門鎖在智能家居安全、無障礙通行等場景的應(yīng)用，理解技術(shù)的安全價值與人文關(guān)懷，樹立技術(shù)設(shè)計的安全意識與人文理念。具體目標能以“刷卡開鎖”“刷臉開鎖”為例，繪制功能工作流程圖，標注各環(huán)節(jié)對應(yīng)的層級及核心組件，能分析數(shù)據(jù)在各層級的流轉(zhuǎn)過程。能獨立完成《物聯(lián)門鎖功能-層級-組件對應(yīng)表》填寫，能準確說明各組件在功能實現(xiàn)中的作用。能結(jié)合用戶需求，設(shè)計1個物聯(lián)門鎖拓展功能（如指紋開鎖、遠程授權(quán)開鎖），繪制功能實現(xiàn)架構(gòu)圖并闡述設(shè)計理由。二、教學(xué)重難點重點：物聯(lián)門鎖核心功能的工作流程拆解；功能與三層結(jié)構(gòu)、組件的對應(yīng)匹配；物聯(lián)門鎖拓展功能設(shè)計。難點：以數(shù)據(jù)流為核心梳理功能實現(xiàn)邏輯；理解不同功能在層級組件上的共性與差異；平衡拓展功能的創(chuàng)新性與可行性。三、教學(xué)流程環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖評價方式復(fù)習(xí)導(dǎo)入（5分鐘）1.快速提問：“物聯(lián)系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)分別是什么？各層的核心職責(zé)是什么？以智能家居為例，各層有哪些組件？”；2.情境演示：播放物聯(lián)門鎖“刷卡開鎖”“刷臉開鎖”“門鈴遠程通知”的功能演示視頻；3.核心提問：“物聯(lián)門鎖是一個典型的物聯(lián)系統(tǒng)，它有哪些核心功能？這些功能的實現(xiàn)，分別依賴哪一層的組件？數(shù)據(jù)是如何流轉(zhuǎn)的？”；4.出示《物聯(lián)門鎖功能分解框架》圖片，引出課題：“今天我們分解物聯(lián)門鎖的功能，設(shè)計新的拓展功能”。1.回顧三層結(jié)構(gòu)知識，快速回答問題；2.觀看視頻，列舉物聯(lián)門鎖的核心功能；3.帶著“功能-層級-數(shù)據(jù)”的疑問展開思考；4.明確本節(jié)課核心：物聯(lián)門鎖功能分解與系統(tǒng)設(shè)計拓展。復(fù)習(xí)舊知建立功能分解的理論基礎(chǔ)，物聯(lián)門鎖功能演示激發(fā)探究欲，問題鏈聚焦核心難點，分解框架可視化邏輯，自然引出課題復(fù)習(xí)評價：隨機提問3名學(xué)生回顧三層結(jié)構(gòu)知識；評價對物聯(lián)門鎖功能的列舉完整性。探究一：物聯(lián)門鎖核心功能分解——流程與層級（15分鐘）1.布置學(xué)習(xí)活動1：“核心功能分解實踐”，提供《物聯(lián)門鎖功能-層級-組件對應(yīng)表》《功能流程繪制模板》；2.案例拆解：以“刷卡開鎖”功能為例，①流程梳理：“讀卡器采集卡片數(shù)據(jù)（感知層）→藍牙/NB-IoT傳輸數(shù)據(jù)（網(wǎng)絡(luò)層）→服務(wù)器校驗數(shù)據(jù)（應(yīng)用層）→執(zhí)行器控制開鎖（應(yīng)用層）”；②層級匹配：標注各環(huán)節(jié)對應(yīng)的層級及組件；3.分組任務(wù)：“每組選擇1個核心功能（刷臉開鎖/門鈴遠程通知/遠程控制開鎖），填寫對應(yīng)表并繪制工作流程圖，標注數(shù)據(jù)流方向”；4.難點引導(dǎo)：“刷臉開鎖中，人臉圖像采集屬于哪一層？數(shù)據(jù)如何傳輸?shù)椒?wù)器校驗？”。1.結(jié)合“刷卡開鎖”案例理解對應(yīng)表填寫和流程圖繪制要點，標注“數(shù)據(jù)流是功能分解的核心線索”；2.小組選擇功能，如“刷臉開鎖”，梳理流程：“攝像頭采集人臉數(shù)據(jù)→網(wǎng)絡(luò)傳輸→服務(wù)器匹配比對→控制開鎖”；3.填寫對應(yīng)表，如“感知層：攝像頭；網(wǎng)絡(luò)層：Wi-Fi；應(yīng)用層：人臉比對服務(wù)器、執(zhí)行器”；4.繪制流程圖并標注數(shù)據(jù)流，小組代表分享，修正分解錯誤。案例拆解降低功能分解難度，對應(yīng)表規(guī)范梳理維度，流程圖可視化流程與數(shù)據(jù)，分組任務(wù)強化專項突破，難點引導(dǎo)聚焦關(guān)鍵問題作品評價：批改《功能-層級-組件對應(yīng)表》準確性；思維評價：評價流程圖的流程完整性與數(shù)據(jù)流標注清晰度。探究二：功能分解的共性與差異——系統(tǒng)認知（10分鐘）1.布置學(xué)習(xí)活動2：“功能共性與差異分析”，提供《物聯(lián)門鎖功能對比表》（含功能名稱、感知層組件、網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)、應(yīng)用層核心邏輯四列）；2.引導(dǎo)討論：①共性提煉：“所有功能都遵循‘感知層采集→網(wǎng)絡(luò)層傳輸→應(yīng)用層處理’的核心邏輯”；②差異分析：“刷臉開鎖比刷卡開鎖，感知層組件有什么不同？遠程控制開鎖的網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)為什么適合用Wi-Fi？”；3.總結(jié)提升：“復(fù)雜物聯(lián)系統(tǒng)的功能雖多，但都基于三層結(jié)構(gòu)構(gòu)建，差異體現(xiàn)在各層組件的選型與協(xié)同邏輯”。1.結(jié)合各組分解成果，填寫對比表；2.討論提煉功能實現(xiàn)的共性邏輯，記錄“三層結(jié)構(gòu)是功能實現(xiàn)的統(tǒng)一框架”；3.分析不同功能的組件差異，如“刷臉用攝像頭，刷卡用讀卡器”；4.分享分析結(jié)論，深化“結(jié)構(gòu)統(tǒng)一、組件適配功能”的認知。對比表結(jié)構(gòu)化梳理差異，討論引導(dǎo)提煉共性邏輯，總結(jié)提升強化系統(tǒng)認知，從單一功能分解上升到多功能規(guī)律總結(jié)思維評價：抽查3名學(xué)生闡述功能實現(xiàn)的共性與差異，評價分析深度；作品評價：批改《功能對比表》的準確性。探究三：物聯(lián)門鎖拓展功能設(shè)計——創(chuàng)新與落地（10分鐘）1.布置學(xué)習(xí)活動3：“拓展功能設(shè)計”，提供《拓展功能設(shè)計方案模板》（含功能名稱、用戶需求、層級組件、實現(xiàn)流程、創(chuàng)新點五列）；2.需求引導(dǎo)：①問題提出：“現(xiàn)有功能中，哪些場景還不夠便捷？如老人忘帶卡怎么辦？訪客臨時進門怎么辦？”；②案例啟發(fā)：“指紋開鎖（感知層：指紋傳感器）、遠程授權(quán)開鎖（應(yīng)用層：APP授權(quán)碼生成）”；3.設(shè)計任務(wù)：“小組設(shè)計1個拓展功能，填寫方案模板并繪制實現(xiàn)架構(gòu)圖”；4.巡視指導(dǎo)：重點關(guān)注“功能是否貼合需求、組件選型是否匹配層級”。1.討論現(xiàn)有功能的不足，梳理用戶需求，如“老人忘帶卡，需要指紋開鎖功能”；2.結(jié)合案例構(gòu)思拓展功能，如“語音開鎖”“臨時密碼開鎖”；3.填寫設(shè)計方案，如“臨時密碼開鎖：應(yīng)用層APP生成密碼→網(wǎng)絡(luò)層傳輸給門鎖→感知層鍵盤輸入密碼→應(yīng)用層校驗→開鎖”；4.繪制架構(gòu)圖，標注各層級組件，小組上臺匯報設(shè)計方案。需求引導(dǎo)聚焦設(shè)計實用性，案例啟發(fā)降低創(chuàng)新難度，方案模板規(guī)范設(shè)計邏輯，匯報展示提升設(shè)計質(zhì)量，從功能分解到創(chuàng)新設(shè)計實現(xiàn)能力進階創(chuàng)新評價：方案評分（需求貼合度、組件適配性、創(chuàng)新性）；表達評價：匯報時的邏輯清晰度與答辯能力。價值升華與總結(jié)（5分鐘）1.人文滲透：播放“物聯(lián)門鎖無障礙設(shè)計”案例視頻（如語音導(dǎo)航開鎖、遠程協(xié)助老人開鎖），討論：“技術(shù)如何兼顧特殊群體需求？物聯(lián)系統(tǒng)設(shè)計中，安全與便捷如何平衡？”；2.單元總結(jié)：梳理“系統(tǒng)認知→結(jié)構(gòu)解析→功能分解→創(chuàng)新設(shè)計”的物聯(lián)系統(tǒng)學(xué)習(xí)路徑，強調(diào)“需求驅(qū)動設(shè)計，結(jié)構(gòu)支撐功能”的核心邏輯；3.課后任務(wù)：“完善拓展功能設(shè)計方案，補充核心組件的選型理由”。1.討論技術(shù)的人文價值與安全要點，如“遠程授權(quán)要設(shè)置有效期保障安全”；2.繪制單元知識思維導(dǎo)圖，整合物聯(lián)系統(tǒng)學(xué)習(xí)邏輯；3.明確課后任務(wù)，完善設(shè)計方案。人文案例升華社會責(zé)任，單元總結(jié)構(gòu)建完整知識體系，課后任務(wù)延伸設(shè)計落地能力，實現(xiàn)“認知-實踐-創(chuàng)新”閉環(huán)思維評價：抽查思維導(dǎo)圖的完整性；課后檢查設(shè)計方案的完善質(zhì)量。四、學(xué)生活動設(shè)計功能拆解對抗賽：全班分為兩組，教師給出“遠程控制開鎖”功能，兩組同時拆解流程、匹配層級組件并繪制流程圖，限時8分鐘，完成后交叉互評，教師最終評分（評價維度：流程準確性、層級匹配正確性、完成效率）。方案路演任務(wù)：小組完善拓展功能設(shè)計方案，制作簡易架構(gòu)模型（手繪或使用組件卡片拼接），進行3分鐘路演，重點闡述“用戶需求-功能邏輯-組件選型”，接受全班提問答辯（評價維度：方案創(chuàng)新性、可行性、答辯應(yīng)變力）。系統(tǒng)診斷任務(wù)：教師提供“物聯(lián)門鎖故障場景”（如刷卡不開鎖、遠程通知不接收），小組分析故障可能出在哪個層級的哪個組件，說明排查思路，形成《故障診斷指南》（評價維度：故障定位準確性、排查邏輯清晰度、指南規(guī)范性）。五、評價方式（教學(xué)評一體化）評價維度評價內(nèi)容評價方式評價主體知識認知物聯(lián)門鎖功能分解邏輯、功能與層級組件對應(yīng)關(guān)系的掌握程度對應(yīng)表批改、課堂提問、功能拆解對抗賽評分教師技能應(yīng)用功能流程繪制規(guī)范性、故障診斷準確性、設(shè)計方案架構(gòu)完整性流程圖批改、故障診斷任務(wù)評價、架構(gòu)模型評分教師、小組互評創(chuàng)新思維拓展功能的需求針對性、創(chuàng)新性、技術(shù)可行性方案路演評分、設(shè)計方案批改、答辯評價教師、全班互評社會責(zé)任對技術(shù)人文價值的理解、安全意識的體現(xiàn)、小組協(xié)作表現(xiàn)課堂發(fā)言、案例討論參與度、小組互評表、方案安全設(shè)計評價教師、小組互評六、板書設(shè)計課時二：物聯(lián)門鎖功能分解與系統(tǒng)設(shè)計拓展

一、核心問題：物聯(lián)門鎖功能如何分解？如何創(chuàng)新設(shè)計？

二、核心功能分解（以數(shù)據(jù)流為線索）

1.刷卡開鎖：

感知層（讀卡器采集卡片數(shù)據(jù)）→網(wǎng)絡(luò)層（藍牙/NB-IoT傳輸）→應(yīng)用層（校驗+開鎖）

2.刷臉開鎖：

感知層（攝像頭采集人臉數(shù)據(jù)）→網(wǎng)絡(luò)層（Wi-Fi傳輸）→應(yīng)用層（比對+開鎖）

3.共性邏輯：感知采集→網(wǎng)絡(luò)傳輸→應(yīng)用處理

三、功能-層級-組件對應(yīng)（核心框架）功能感知層組件網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)應(yīng)用層組件刷卡開鎖讀卡器藍牙/NB-IoT服務(wù)器、執(zhí)行器刷臉開鎖攝像頭Wi-Fi人臉比對服務(wù)器遠程開鎖手機APP4G/5G云服務(wù)器、執(zhí)行器四、拓展功能設(shè)計三步法

1.找需求：用戶痛點（如老人忘帶卡）

2.定功能：匹配需求（如指紋開鎖）

3.選組件：層級適配（指紋傳感器→網(wǎng)絡(luò)→校驗）

五、設(shè)計原則：需求驅(qū)動、安全優(yōu)先、人文關(guān)懷第12課《刷卡開鎖易實現(xiàn)》課時一：刷卡開鎖工作流程認知與RFID原理回顧一、教學(xué)目標核心素養(yǎng)目標信息意識：通過刷卡開鎖場景分析與工作流程拆解，感知“輸入-計算-輸出”的系統(tǒng)控制邏輯，建立“物聯(lián)功能實現(xiàn)需硬件協(xié)同與數(shù)據(jù)支撐”的認知模型。數(shù)字思維：通過回顧RFID原理并關(guān)聯(lián)刷卡開鎖場景，培養(yǎng)“原理-應(yīng)用”的遷移推理能力，形成“場景需求→技術(shù)選型→流程設(shè)計”的思維鏈條。技術(shù)應(yīng)用：能準確描述刷卡開鎖系統(tǒng)的組成部分及各組件作用，能完整梳理“刷卡→數(shù)據(jù)采集→校驗→開鎖”的工作流程，能回顧RFID的基本工作原理并說明其在刷卡開鎖中的應(yīng)用價值。社會責(zé)任：結(jié)合刷卡開鎖在校園、小區(qū)的應(yīng)用場景，理解物聯(lián)技術(shù)在安全管理中的價值，樹立“技術(shù)應(yīng)用需兼顧便捷與安全”的意識。具體目標能填寫《刷卡開鎖系統(tǒng)組件表》，明確電子標簽、讀卡器、控制模塊、鎖體的核心功能，能舉例說明各組件的協(xié)同關(guān)系。能以流程圖形式呈現(xiàn)刷卡開鎖的完整工作流程，標注“輸入-計算-輸出”各環(huán)節(jié)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)與設(shè)備動作。能通過實驗回顧RFID讀寫原理，記錄電子標簽的唯一編碼，能解釋“編碼唯一性”對刷卡開鎖安全的重要意義。二、教學(xué)重難點重點：刷卡開鎖系統(tǒng)的組件識別與功能描述；“輸入-計算-輸出”工作流程的梳理；RFID原理與刷卡開鎖場景的關(guān)聯(lián)。難點：理解控制模塊在“數(shù)據(jù)校驗-開鎖控制”中的核心作用；建立RFID原理與刷卡開鎖各環(huán)節(jié)的對應(yīng)關(guān)系；解釋電子標簽編碼唯一性的安全價值。三、教學(xué)流程環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖評價方式情境導(dǎo)入（5分鐘）1.情境對比：展示“傳統(tǒng)機械鎖鑰匙”與“RFID門禁卡”實物，提問：“對比兩種開鎖工具，門禁卡有哪些優(yōu)勢？為什么小區(qū)、學(xué)校更愿意使用刷卡開鎖？”；2.場景演示：播放“校園刷卡進門”短視頻，聚焦“刷卡→門鎖解鎖”瞬間；3.核心提問：“刷卡開鎖看似簡單，背后需要哪些設(shè)備協(xié)同工作？數(shù)據(jù)是如何從卡片傳遞到鎖體的？”；4.引出課題：“今天我們先認識刷卡開鎖系統(tǒng)的組成與工作流程，回顧關(guān)鍵技術(shù)RFID的原理”。1.觀察實物并對比優(yōu)勢，如“門禁卡不易復(fù)制、丟失后可注銷”；2.觀看視頻并關(guān)注設(shè)備互動，如“讀卡器、門鎖、控制箱的動作”；3.帶著“設(shè)備協(xié)同”“數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)”的疑問思考；4.明確本節(jié)課核心：系統(tǒng)組成、工作流程、RFID原理回顧。實物對比激發(fā)認知沖突，場景演示具象化功能實現(xiàn)，問題鏈聚焦核心疑問，自然引出課題觀察評價：記錄學(xué)生對實物與視頻的關(guān)注程度；隨機提問2名學(xué)生闡述門禁卡優(yōu)勢，評價合理性。新知探究一：刷卡開鎖系統(tǒng)的“家庭成員”——組件識別（10分鐘）1.布置學(xué)習(xí)活動1：“組件探秘”，提供《刷卡開鎖系統(tǒng)組件表》（含組件名稱、實物圖、核心功能三列）及組件實物/高清圖片；2.組件講解：①逐一展示電子標簽、讀卡器、主控板（控制模塊）、舵機（鎖體模擬），講解功能：電子標簽存唯一編碼、讀卡器采集編碼、主控板校驗數(shù)據(jù)、舵機執(zhí)行開鎖；②協(xié)同關(guān)系：用“快遞收發(fā)”類比——電子標簽是“快遞單”（含唯一信息）、讀卡器是“快遞員”（取單）、主控板是“分揀中心”（核單）、舵機是“送貨員”（執(zhí)行）；3.小組任務(wù)：“對照實物/圖片，完成組件表填寫，標注‘核心控制組件’”。1.結(jié)合實物觀察與類比講解，理解組件功能，如“電子標簽無電源卻能被讀取”；2.填寫組件表，重點標注主控板為“核心控制組件”；3.小組討論協(xié)同邏輯，如“讀卡器必須連接主控板才能傳遞數(shù)據(jù)”；4.小組代表展示組件表，補充組件連接關(guān)系。實物支撐具象化組件認知，類比講解降低協(xié)同關(guān)系理解難度，組件表規(guī)范梳理維度，小組討論強化關(guān)聯(lián)認知作品評價：回收《組件表》，從“功能描述準確性、核心組件標注正確性”評分；表達評價：評價小組代表對協(xié)同關(guān)系的闡述清晰度。新知探究二：刷卡開鎖的“工作手冊”——流程梳理（15分鐘）1.布置學(xué)習(xí)活動2：“流程拆解”，提供《流程繪制模板》（含輸入、計算、輸出三欄）；2.流程示范：①以“刷卡開鎖”為例，按“輸入-計算-輸出”拆解：輸入（刷卡→讀卡器采集編碼）→計算（主控板比對編碼是否在白名單）→輸出（比對通過→舵機轉(zhuǎn)動開鎖）；②動畫演示：數(shù)據(jù)從電子標簽→讀卡器→主控板→舵機的流轉(zhuǎn)過程，標注各環(huán)節(jié)設(shè)備動作；3.小組任務(wù)：“用流程圖工具或手繪，繪制刷卡開鎖完整流程，標注各環(huán)節(jié)的設(shè)備、數(shù)據(jù)及動作”；4.難點突破：針對“主控板如何判斷編碼合法”，提示“提前存儲合法編碼列表”。1.結(jié)合示范與動畫，理解“輸入-計算-輸出”的系統(tǒng)邏輯；2.小組合作繪制流程圖，如用箭頭連接“電子標簽→讀卡器（采集編碼）→主控板（比對白名單）→舵機（轉(zhuǎn)動180°）”；3.標注關(guān)鍵細節(jié)，如“比對不通過則無動作”；4.小組上臺展示流程圖，互相補充修正，如補充“讀卡器發(fā)出‘嘀’聲提示采集成功”。“輸入-計算-輸出”框架簡化流程拆解，動畫可視化數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)，模板支撐規(guī)范繪制，展示交流完善認知作品評價：批改流程圖，從“環(huán)節(jié)完整性、設(shè)備標注準確性、邏輯連貫性”評分；思維評價：評價對“白名單校驗”關(guān)鍵環(huán)節(jié)的理解深度。實踐回顧：RFID原理與編碼采集（10分鐘）1.布置學(xué)習(xí)活動3：“編碼探秘”，提供主控板、RFID讀卡器、電子標簽、《編碼記錄表》；2.原理回顧：①提問引導(dǎo)：“第7課學(xué)過RFID，誰能說說讀卡器如何讀取電子標簽的編碼？電子標簽需要電池嗎？”；②要點強調(diào)：RFID通過電磁感應(yīng)供電，讀卡器發(fā)射磁場激活電子標簽，讀取其唯一編碼；3.實操任務(wù)：①有設(shè)備：分組用讀卡器讀取3個不同電子標簽的編碼，記錄到表格中；②無設(shè)備：播放編碼讀取實操視頻，學(xué)生模擬記錄編碼并對比“編碼是否重復(fù)”；4.安全解讀：“編碼唯一且不可修改，這是刷卡開鎖安全的核心保障”。1.回顧RFID原理，回答“電子標簽無電池，靠讀卡器磁場供電”；2.參與實操或觀看視頻，記錄編碼如“53152396”“53152018”；3.對比編碼發(fā)現(xiàn)“無重復(fù)”，理解唯一性特征；4.討論：“如果編碼可復(fù)制，會有什么安全隱患？”，深化安全認知。問題引導(dǎo)回顧舊知，實操強化編碼唯一性認知，雙路徑保障設(shè)備條件差異下的學(xué)習(xí)效果，安全討論升華價值操作評價：巡視記錄實操小組的編碼讀取準確性；作品評價：批改《編碼記錄表》完整性；思維評價：評價對編碼唯一性安全價值的理解。總結(jié)拓展（5分鐘）1.梳理核心：刷卡開鎖系統(tǒng)=硬件組件（電子標簽+讀卡器+主控板+執(zhí)行器）+邏輯流程（輸入→計算→輸出）+安全基礎(chǔ)（RFID編碼唯一）；2.拓展提問：“如果主控板中沒有存儲某個電子標簽的編碼，刷卡后會發(fā)生什么？”；3.課后任務(wù)：“觀察家庭或小區(qū)的刷卡開鎖系統(tǒng)，記錄其組件組成，思考‘如何修改白名單添加新用戶’”。1.繪制“組件-流程-安全”思維導(dǎo)圖整合知識；2.回答拓展問題：“讀卡器采集編碼后，主控板比對不通過，舵機不動作”；3.記錄課后任務(wù)，明確觀察要點與思考方向。體系化梳理強化知識關(guān)聯(lián)，拓展提問銜接下節(jié)課算法設(shè)計，課后任務(wù)強化生活觀察與知識遷移思維評價：抽查思維導(dǎo)圖的邏輯性；課后檢查觀察記錄的完整性與思考深度。四、學(xué)生活動設(shè)計組件配對任務(wù)：4人小組拿到“組件名稱卡片”（電子標簽、讀卡器、主控板、舵機）和“功能描述卡片”（存儲唯一編碼、采集編碼、校驗數(shù)據(jù)、執(zhí)行開鎖），完成配對并粘貼在白板上，標注配對理由（評價維度：配對準確性、理由清晰度、團隊協(xié)作性）。流程情景劇表演：分組分配“電子標簽、讀卡器、主控板、舵機”角色，用肢體語言表演刷卡開鎖流程，如“電子標簽靠近讀卡器（角色靠近）→讀卡器傳遞編碼（遞紙條）→主控板比對（看紙條后點頭/搖頭）→舵機開鎖（手臂轉(zhuǎn)動）”，全班評價流程完整性（評價維度：流程準確性、角色表現(xiàn)力、團隊配合度）。編碼唯一性探究任務(wù)：提供5個電子標簽，小組用讀卡器讀取編碼并記錄，對比編碼差異，討論“如果編碼重復(fù)會導(dǎo)致什么問題？如何利用編碼唯一性實現(xiàn)‘一人一卡’管理”，形成簡短探究報告（評價維度：記錄準確性、問題分析深度、報告規(guī)范性）。五、評價方式（教學(xué)評一體化）評價維度評價內(nèi)容評價方式評價主體知識認知刷卡開鎖系統(tǒng)組件功能、工作流程、RFID原理的掌握程度組件表批改、課堂提問、編碼探究報告評分教師技能應(yīng)用組件配對準確性、流程繪制規(guī)范性、編碼讀取實操能力組件配對任務(wù)評分、流程圖批改、實操觀察記錄教師、小組互評思維發(fā)展組件協(xié)同關(guān)系分析、流程邏輯梳理、編碼唯一性安全價值理解流程情景劇評價、探究報告批改、課堂發(fā)言評價教師、全班互評社會責(zé)任對刷卡開鎖安全價值的理解、小組協(xié)作中的互助表現(xiàn)小組互評表、教師觀察記錄、探究報告安全分析評價小組、教師六、板書設(shè)計課時一：刷卡開鎖工作流程認知與RFID原理回顧

一、核心問題：刷卡開鎖靠哪些設(shè)備？流程是什么？

二、系統(tǒng)組件（四大核心）

1.電子標簽：存儲唯一編碼（身份憑證，無電池）

2.讀卡器：采集編碼（激活標簽+讀取數(shù)據(jù)，如快遞員）

3.主控板：核心控制（比對編碼→發(fā)指令，如分揀中心）

4.執(zhí)行器（舵機）：執(zhí)行開鎖（轉(zhuǎn)動角度模擬開鎖）

三、工作流程（輸入→計算→輸出）

1.輸入：刷卡→讀卡器采集電子標簽編碼

2.計算：主控板比對編碼是否在“白名單”中

（白名單：提前存儲的合法編碼列表）

3.輸出：通過→舵機轉(zhuǎn)動；不通過→無動作

四、安全基礎(chǔ)：RFID編碼唯一性（不可復(fù)制、唯一標識）第2課時：刷卡開鎖的“實操落地”——硬件連接與功能實現(xiàn)一、課時基本信息學(xué)科：信息科技年級：八年級課時主題：刷卡開鎖的“實操落地”——硬件連接與功能實現(xiàn)課時時長：45分鐘對應(yīng)教材內(nèi)容：第三單元第12課12.2功能分析、學(xué)習(xí)活動2、學(xué)習(xí)活動3、拓展與提升新課標核心素養(yǎng)對接：聚焦“數(shù)字操作”與“工程思維”，通過舵機模擬開鎖、RFID刷卡功能實現(xiàn)，掌握硬件連接與基礎(chǔ)編程方法，排查實操中的常見問題，培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)實操與問題解決能力。二、課時教學(xué)目標（一）核心素養(yǎng)目標數(shù)字操作：能獨立完成主控板與舵機、RFID讀卡器的硬件連接，修改程序?qū)崿F(xiàn)舵機模擬開鎖；能完成刷卡開鎖功能的編程與調(diào)試，成功實現(xiàn)“刷卡驗證—舵機轉(zhuǎn)動”的完整流程，培養(yǎng)物聯(lián)設(shè)備實操能力。工程思維：能理解“硬件搭建—程序編寫—調(diào)試優(yōu)化”的工程流程，能通過“癥狀排查—原因分析—解決方案”解決實操中的常見問題，培養(yǎng)技術(shù)實踐與問題解決思維。信息社會責(zé)任：在實操中養(yǎng)成規(guī)范接線、安全用電的習(xí)慣，在程序調(diào)試中培養(yǎng)嚴謹細致的態(tài)度，樹立“技術(shù)安全”與“精益求精”的意識。（二）知識與技能目標能說出舵機的工作原理（通過角度調(diào)節(jié)實現(xiàn)動作模擬）及連接規(guī)范，記住RFID讀卡器與主控板的引腳對應(yīng)關(guān)系。能修改舵機控制程序、RFID讀取程序及編碼驗證程序，實現(xiàn)“刷卡—驗證—開鎖”的完整功能。能獨立排查“舵機不轉(zhuǎn)動”“刷卡無反應(yīng)”等常見問題，能嘗試拓展“非法刷卡提示”功能。（三）過程與方法目標通過“基礎(chǔ)實操（舵機）—核心實操（RFID連接）—綜合實現(xiàn)（刷卡開鎖）”的遞進式任務(wù)，掌握物聯(lián)網(wǎng)功能實現(xiàn)的基本方法。學(xué)會用“問題排查清單”“步驟分解法”解決復(fù)雜實操問題，通過小組互助提升實操效率，培養(yǎng)協(xié)作探究能力。（四）情感態(tài)度與價值觀目標體驗“理論落地實踐”的成就感，激發(fā)對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的探索熱情，增強技術(shù)應(yīng)用自信心。培養(yǎng)耐心調(diào)試、嚴謹記錄的科學(xué)態(tài)度，養(yǎng)成“先規(guī)劃后操作、遇問題先分析”的實踐習(xí)慣。三、課時教學(xué)重難點類別內(nèi)容突破策略教學(xué)重點1.學(xué)習(xí)活動2：舵機連接與模擬開鎖程序?qū)崿F(xiàn)；2.學(xué)習(xí)活動3：RFID讀卡器與主控板的連接；3.刷卡開鎖完整功能實現(xiàn)（硬件+程序）。1.提供“舵機接線示意圖”，教師分步示范程序修改；2.標注讀卡器引腳對應(yīng)關(guān)系，發(fā)放編程模板；3.分“硬件—程序—測試”三步實操，教師巡回指導(dǎo)。教學(xué)難點1.硬件接線的引腳精準對應(yīng)（避免接錯損壞設(shè)備）；2.程序中“合法編碼庫”的設(shè)置與驗證邏輯理解；3.排查“刷卡無反應(yīng)”“舵機不動作”等綜合性問題。1.用彩色膠帶標注引腳功能，提供“接線核對卡”；2.結(jié)合第1課時編碼驗證邏輯，講解“列表判斷”代碼；3.制作“故障排查樹”，分步定位硬件/程序問題。四、課時教學(xué)準備素材準備：舵機接線示意圖、RFID讀卡器接線示意圖、程序模板（舵機控制、RFID讀取、編碼驗證）、故障排查樹、拓展功能設(shè)計支架、第1課時記錄的電子標簽編碼表。工具準備：多媒體課件、每組1套物聯(lián)實驗設(shè)備（主控板、舵機、RFID讀卡器模塊、電子標簽、杜邦線、USB數(shù)據(jù)線）、已安裝編程軟件的計算機、實操記錄表、小組互助問題卡。前置任務(wù)：回顧第1課時刷卡開鎖的工作流程，背誦四大部件的職責(zé)；嘗試讀取自己電子標簽的編碼并記錄，預(yù)習(xí)教材12.2的程序代碼，標注不理解的語句（如“sv.angle(90)”“ifsninlegal_codes:”）。五、課時教學(xué)過程（一）回顧導(dǎo)入：從“邏輯”到“實操”（5分鐘）教學(xué)活動：教師先回顧舊知：“上節(jié)課我們知道了刷卡開鎖的流程是‘讀卡器讀編碼—控制模塊驗證—鎖體開鎖’，今天我們要把這個邏輯變成現(xiàn)實！用主控板當‘控制模塊’，用舵機模擬‘鎖體’的轉(zhuǎn)動，用RFID讀卡器和標簽實現(xiàn)‘刷卡讀編碼’，親手完成刷卡開鎖的實操任務(wù)。”接著展示本節(jié)課目標：“1.讓舵機按指令轉(zhuǎn)動（模擬開鎖）；2.連接RFID模塊讀取編碼；3.實現(xiàn)‘刷卡驗證—舵機轉(zhuǎn)動’完整功能?！痹O(shè)計意圖：通過舊知“流程邏輯”與新知“實操目標”的直接關(guān)聯(lián)，明確本節(jié)課“理論落地”的核心任務(wù)，讓學(xué)生帶著清晰目標進入實操環(huán)節(jié)，激發(fā)動手興趣。（二）基礎(chǔ)實操：舵機模擬開鎖（10分鐘）舵機認知：“鎖體”的模擬者：

教師展示舵機實物，講解：“舵機是一種能精確控制轉(zhuǎn)動角度的電機，我們可以用它模擬門鎖的‘開鎖—關(guān)鎖’動作——比如舵機轉(zhuǎn)到90°代表開鎖，轉(zhuǎn)回0°代表關(guān)鎖，就像鎖體的機械轉(zhuǎn)動過程?！闭故径鏅C接線示意圖，用彩色標注引腳：“舵機有三根線，紅色接VCC（5V電源），棕色接GND（接地），橙色接信號線（接主控板1號引腳），千萬不能接錯，否則會損壞設(shè)備！”程序?qū)崿F(xiàn)：控制舵機“動起來”：

教師展示教材圖12.1的程序代碼，逐句講解核心邏輯：“importtime導(dǎo)入延時模塊，fromeducoreimportservo導(dǎo)入舵機控制類；sv=servo(1)將舵機綁定到1號引腳；sv.angle(90)控制舵機轉(zhuǎn)到90°（開鎖），time.sleep(2)等待2秒后，sv.angle(0)轉(zhuǎn)回初始位置（關(guān)鎖）?！睂W(xué)生分組完成接線，修改程序中的延時時間（如改為3秒），燒錄到主控板，觀察舵機轉(zhuǎn)動情況，記錄“開鎖—關(guān)鎖”的角度變化，教師巡視糾正接線錯誤。設(shè)計意圖：從簡單的舵機實操切入，讓學(xué)生熟悉硬件連接與程序燒錄的基本流程，建立“程序控制硬件”的初步認知，為后續(xù)復(fù)雜的RFID連接降低難度。（三）核心實操：刷卡開鎖完整功能實現(xiàn)（20分鐘）步驟1：硬件搭建——連接RFID讀卡器：

教師展示RFID讀卡器接線示意圖，結(jié)合前置任務(wù)回顧：“這和我們之前讀取電子標簽編碼的接線一致，大家可以參考經(jīng)驗——SDA接4號引腳，SCL接5號引腳，VCC接3.3V，GND接接地?！睂W(xué)生分組完成“主控板+RFID讀卡器+舵機”的完整硬件連接，教師用“接線核對卡”逐一檢查，重點確認電源正負極是否接反。步驟2：程序編寫——實現(xiàn)“驗證+開鎖”邏輯：

教師展示教材圖12.2的程序模板，拆解核心模塊：“①定義合法編碼庫：legal_codes=['12345678','87654321']（填入小組成員的電子標簽編碼）；②循環(huán)讀取RFID標簽編碼；③判斷編碼是否在合法庫中，若是則控制舵機轉(zhuǎn)動?！敝攸c講解判斷邏輯：“ifsninlegal_codes:這句話的意思是‘如果讀取到的編碼sn在合法編碼庫中’，就執(zhí)行冒號后的開鎖動作，這和第1課時控制模塊的驗證邏輯完全一致！”學(xué)生對照自己的編碼修改程序，教師提醒“編碼要加引號、用逗號分隔”，完成后燒錄到主控板。步驟3：測試調(diào)試與故障排查：

學(xué)生用自己的電子標簽（合法卡）和其他小組的標簽（非法卡）分別測試，觀察舵機是否轉(zhuǎn)動，記錄測試結(jié)果。教師發(fā)放“故障排查樹”，引導(dǎo)學(xué)生解決常見問題：

刷卡無反應(yīng)：檢查讀卡器接線是否松動→編碼是否正確錄入程序→標簽是否貼近感應(yīng)區(qū)；舵機不轉(zhuǎn)動：檢查舵機接線→程序中舵機引腳是否為1號→判斷條件是否寫對。邀請3組成功實現(xiàn)功能的小組上臺演示，分享接線技巧和調(diào)試經(jīng)驗。設(shè)計意圖：分“硬件—程序—測試”三步拆解核心任務(wù)，用模板和核對卡降低難度；故障排查樹幫助學(xué)生建立“系統(tǒng)排查”思維，避免因小錯誤影響實操效果，落實教材學(xué)習(xí)活動3的核心要求。（四）拓展提升：非法刷卡提示功能（5分鐘）拓展任務(wù)：讓系統(tǒng)更“智能”：

教師引導(dǎo)：“現(xiàn)在我們的系統(tǒng)能識別合法卡開鎖，但非法卡刷卡時沒有任何提示，能不能讓主控板顯示屏顯示‘非法用戶’呢？”發(fā)放拓展功能設(shè)計支架，講解思路：“在判斷條件中增加else語句——如果編碼不在合法庫中，用oled.print('非法用戶')在顯示屏顯示提示，延時2秒后清空顯示?！睂W(xué)生小組合作修改程序，嘗試實現(xiàn)該功能，教師指導(dǎo)能力較強的小組，強調(diào)“條件判斷的完整性”。設(shè)計意圖：通過拓展任務(wù)深化對程序邏輯的理解，讓學(xué)生從“實現(xiàn)基礎(chǔ)功能”向“優(yōu)化用戶體驗”進階，培養(yǎng)創(chuàng)新思維與程序優(yōu)化能力，落實教材“拓展與提升”要求。（五）課堂小結(jié)+作業(yè)布置（5分鐘）小結(jié)：實操流程梳理：師生共同梳理核心流程：“硬件搭建（舵機+RFID讀卡器）—程序編寫（舵機控制+RFID讀取+編碼驗證）—測試調(diào)試—故障排查”，強調(diào)關(guān)鍵要點：“接線要精準、編碼要準確、排查要有序”。分層作業(yè)：

基礎(chǔ)作業(yè)：完善實操記錄表，繪制完整的硬件連接示意圖，標注各部件的引腳對應(yīng)關(guān)系。拓展作業(yè)：嘗試在程序中增加“合法刷卡后顯示屏顯示‘歡迎回家’”的功能，記錄修改過程和測試結(jié)果。興趣作業(yè)：思考“如何給系統(tǒng)增加‘刷卡記錄’功能（如記錄刷卡時間）”，寫出簡要的實現(xiàn)思路。設(shè)計意圖：流程梳理強化實操步驟記憶，分層作業(yè)兼顧基礎(chǔ)鞏固與創(chuàng)新拓展，興趣作業(yè)引導(dǎo)學(xué)生深入思考功能優(yōu)化，培養(yǎng)自主探究能力。六、課時板書設(shè)計第2課時：刷卡開鎖的“實操落地”——硬件連接與功能實現(xiàn)

一、核心任務(wù)：刷卡驗證→舵機開鎖

二、步驟1：舵機模擬開鎖

1.接線：紅（VCC）→棕（GND）→橙（1號引腳）

2.程序：sv.angle(90)開鎖；sv.angle(0)關(guān)鎖

三、步驟2：連接RFID讀卡器

1.接線：SDA→4號；SCL→5號；VCC→3.3V；GND→地

2.核心：與讀取編碼接線一致

四、步驟3：完整功能實現(xiàn)

1.程序邏輯：

合法編碼庫→讀編碼→判斷是否在庫中→舵機轉(zhuǎn)動

legal_codes=[編碼1,編碼2]

ifsninlegal_codes:開鎖

2.測試：合法卡開鎖，非法卡不開

五、故障排查：

1.無反應(yīng)：查接線、查編碼、查感應(yīng)區(qū)

2.舵機不動：查接線、查程序引腳第13課《門鈴?fù)ㄖ磿r到》第1課時：門鈴?fù)ㄖ摹胺答伱艽a”——原理認知與流程拆解一、課時基本信息學(xué)科：信息科技年級：八年級課時主題：門鈴?fù)ㄖ摹胺答伱艽a”——原理認知與流程拆解課時時長：45分鐘對應(yīng)教材內(nèi)容：第三單元第13課13.1認識物聯(lián)系統(tǒng)中的反饋、13.2分析門鈴遠程通知功能新課標核心素養(yǎng)對接：聚焦“信息意識”與“數(shù)字思維”，通過生活場景感知物聯(lián)反饋價值，拆解門鈴遠程通知的“輸入—計算—輸出”模塊及工作流程，關(guān)聯(lián)MQTT服務(wù)器核心作用，培養(yǎng)系統(tǒng)分析與邏輯拆解能力。二、課時教學(xué)目標（一）核心素養(yǎng)目標信息意識：能準確說出物聯(lián)系統(tǒng)中“反饋”的定義及兩種主要方式（可視化、通知），識別門鈴遠程通知系統(tǒng)的三大核心模塊及對應(yīng)硬件，列舉2個生活中物聯(lián)反饋的應(yīng)用場景，感知反饋在物聯(lián)系統(tǒng)中的核心價值。數(shù)字思維：能以“數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)”為線索，完整梳理門鈴遠程通知的工作流程，精準對應(yīng)流程各環(huán)節(jié)與三大模塊的功能，理解MQTT服務(wù)器在“發(fā)布—訂閱”模式中的中轉(zhuǎn)作用，培養(yǎng)系統(tǒng)拆解與邏輯關(guān)聯(lián)能力。信息社會責(zé)任：在技術(shù)分析中認識物聯(lián)技術(shù)對生活便捷性的提升作用，樹立“技術(shù)服務(wù)生活”的理念，在討論中初步形成信息安全意識（如服務(wù)器密碼設(shè)置）。（二）知識與技能目標掌握物聯(lián)系統(tǒng)中“反饋”的定義及兩種實現(xiàn)方式，記住門鈴遠程通知系統(tǒng)的三大模塊（輸入、計算、輸出）及各模塊的硬件組成與核心功能。能完整描述門鈴遠程通知的“按鍵觸發(fā)—數(shù)據(jù)上傳—服務(wù)器中轉(zhuǎn)—終端接收”工作流程，解釋MQTT服務(wù)器在流程中的“橋梁”作用。能結(jié)合教材表格，獨立分析三大模塊的實現(xiàn)思路，能區(qū)分“發(fā)布者”與“訂閱者”的角色差異。（三）過程與方法目標通過“場景導(dǎo)入—概念辨析—模塊拆解—流程梳理”的遞進式探究，掌握物聯(lián)系統(tǒng)功能分析的基本方法。學(xué)會用表格、流程圖等工具梳理知識，通過小組合作深化對復(fù)雜流程的理解，提升協(xié)作探究與語言表達能力。（四）情感態(tài)度與價值觀目標感受物聯(lián)技術(shù)在遠程交互領(lǐng)域的應(yīng)用價值，激發(fā)對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的探索興趣。培養(yǎng)“從現(xiàn)象到本質(zhì)”的系統(tǒng)化思考習(xí)慣，養(yǎng)成嚴謹分析技術(shù)細節(jié)的態(tài)度。三、課時教學(xué)重難點類別內(nèi)容突破策略教學(xué)重點1.物聯(lián)系統(tǒng)中“反饋”的定義及兩種實現(xiàn)方式；2.門鈴遠程通知系統(tǒng)的三大模塊及硬件組成；3.門鈴遠程通知的完整工作流程。1.用“門鈴響鈴+手機通知”雙場景具象化“反饋”；2.展示模塊拆解圖，標注硬件并匹配功能；3.教師示范繪制流程圖，小組合作補充細節(jié)。教學(xué)難點1.理解MQTT服務(wù)器“發(fā)布—訂閱”的中轉(zhuǎn)邏輯；2.精準對應(yīng)工作流程與三大模塊的關(guān)聯(lián)；3.區(qū)分“輸入模塊（發(fā)布者）”與“輸出模塊（訂閱者）”的角色。1.用“快遞收發(fā)站”類比服務(wù)器中轉(zhuǎn)作用；2.設(shè)計“流程—模塊”匹配任務(wù)單，小組互助完成；3.情景模擬“發(fā)布者—服務(wù)器—訂閱者”數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)過程。四、課時教學(xué)準備素材準備：門鈴遠程通知場景視頻、反饋類型對比PPT、三大模塊拆解圖、工作流程動畫、“流程—模塊”匹配任務(wù)單、模塊功能分析表格模板、MQTT服務(wù)器工作示意圖。工具準備：多媒體課件、白板、馬克筆、小組討論記錄表、主控板、按鍵傳感器、讀卡器實物（輔助認知硬件）。前置任務(wù)：回顧第10課MQTT服務(wù)器的相關(guān)內(nèi)容，觀察家中或小區(qū)的門鈴類型，記錄傳統(tǒng)門鈴與物聯(lián)門鈴的使用差異，思考“物聯(lián)門鈴如何讓不在家的人知道有人按門鈴？”。五、課時教學(xué)過程（一）情境導(dǎo)入：門鈴的“遠程對話”（5分鐘）教學(xué)活動：教師講解：傳統(tǒng)門鈴響起，主人不在家，訪客等待許久后離開；第二段：訪客按下物聯(lián)門鈴，主人在公司收到手機通知，通過APP與訪客視頻對話。提問：“同樣是按門鈴，為什么物聯(lián)門鈴能讓不在家的主人收到消息？這個‘遠程通知’的過程中，數(shù)據(jù)是如何從門鈴傳到手機的？‘有人按門鈴’這個信息，是通過什么方式告訴主人的？”引導(dǎo)學(xué)生關(guān)聯(lián)“MQTT”“數(shù)據(jù)傳輸”“反饋”等關(guān)鍵詞，引出本課主題：“今天我們就來拆解門鈴遠程通知的技術(shù)邏輯，揭開物聯(lián)系統(tǒng)中‘反饋’的秘密?！痹O(shè)計意圖：用生活化的痛點場景制造認知沖突，通過傳統(tǒng)與物聯(lián)門鈴的對比激發(fā)探究欲，自然關(guān)聯(lián)前置知識與本課核心內(nèi)容，符合“現(xiàn)象—問題—探究”的導(dǎo)入邏輯。（二）探究新知一：物聯(lián)系統(tǒng)的“反饋密碼”（10分鐘）概念辨析：什么是“反饋”？：

教師提問：“當訪客按下物聯(lián)門鈴，屋內(nèi)響鈴是一種什么現(xiàn)象？手機收到通知又是一種什么現(xiàn)象？”引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)：“在物聯(lián)系統(tǒng)中，針對現(xiàn)實世界的動作（按門鈴），系統(tǒng)通過設(shè)備給出的回應(yīng)（響鈴、通知）就是‘反饋’，用于讓用戶了解系統(tǒng)數(shù)據(jù)的利用情況?！闭故痉答侇愋蛯Ρ葓D，講解兩種核心方式：

可視化反饋：“通過屏幕展示信息，比如導(dǎo)航APP顯示實時路況、智能電表顯示用電量，讓用戶直觀看到數(shù)據(jù)?！蓖ㄖ答仯骸跋到y(tǒng)檢測到狀態(tài)變化后，主動提醒用戶，比如門鈴?fù)ㄖ⒖爝f取件提醒，用聲音或文字傳遞信息?！睂嵗柟蹋荷钪械摹胺答仭保?/p>

發(fā)放“反饋類型匹配表”，3人小組結(jié)合生活經(jīng)驗完成填寫，教師巡視指導(dǎo)：

生活場景反饋方式反饋內(nèi)容物聯(lián)空調(diào)APP顯示當前溫度可視化反饋空調(diào)運行溫度智能手環(huán)震動提醒久坐通知反饋需要起身活動物聯(lián)門鈴手機消息提醒通知反饋有人按門鈴設(shè)計意圖：通過視頻場景提煉概念，用生活實例鞏固類型，避免抽象講解；匹配表任務(wù)讓學(xué)生主動關(guān)聯(lián)知識與生活，落實“信息意識”中“技術(shù)與生活關(guān)聯(lián)”的素養(yǎng)要求。（三）探究新知二：門鈴?fù)ㄖ摹澳K密碼”（15分鐘）模塊拆解：三大模塊的“分工協(xié)作”：

教師拆解門鈴遠程通知系統(tǒng)，提問：“要實現(xiàn)‘按門鈴—手機通知’，需要哪些設(shè)備協(xié)同工作？這些設(shè)備可以分成幾類？”引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合教材表13.1，總結(jié)三大核心模塊：“輸入模塊、計算模塊、輸出模塊，就像工廠的‘原料采集—加工處理—成品輸出’，分工完成任務(wù)。”發(fā)放“模塊功能分析表”，4人小組結(jié)合實物和拆解圖，完成表格填寫，教師巡視指導(dǎo)：模塊名稱核心硬件核心職責(zé)角色定位輸入模塊主控板、按鍵傳感器采集門鈴狀態(tài)數(shù)據(jù)，發(fā)布消息至MQTT服務(wù)器發(fā)布者計算模塊具備熱點功能的計算機搭建MQTT服務(wù)器，實現(xiàn)發(fā)布與訂閱的中轉(zhuǎn)中轉(zhuǎn)橋梁輸出模塊主控板（帶顯示屏）訂閱服務(wù)器主題，收到消息后反饋通知訂閱者重點突破：MQTT服務(wù)器的“中轉(zhuǎn)邏輯”：

教師提問：“輸入模塊（門鈴端）和輸出模塊（用戶端）沒有直接連接，數(shù)據(jù)怎么傳遞？為什么需要MQTT服務(wù)器？”引導(dǎo)學(xué)生類比：“就像你給同學(xué)寄快遞，不會直接送到同學(xué)手上，而是通過快遞站（MQTT服務(wù)器）中轉(zhuǎn)——你（輸入模塊）是‘寄件人（發(fā)布者）’，快遞站接收包裹后，再交給同學(xué)（輸出模塊，訂閱者），服務(wù)器就是這樣的‘數(shù)據(jù)快遞站’。”播放MQTT服務(wù)器工作動畫：“輸入模塊連接服務(wù)器并發(fā)布消息到指定‘主題’（如Door/Bell），輸出模塊連接服務(wù)器并‘訂閱’該主題，服務(wù)器將主題下的消息推送給所有訂閱者，完成數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)?！痹O(shè)計意圖：用“工廠生產(chǎn)”類比模塊分工，降低拆解難度；“快遞站”類比讓抽象的服務(wù)器中轉(zhuǎn)邏輯具象化，結(jié)合動畫強化認知，落實教材13.2模塊分析的重點內(nèi)容。（四）探究新知三：門鈴?fù)ㄖ摹傲鞒堂艽a”（10分鐘）流程梳理：從“按門鈴”到“收通知”的全鏈條：

教師結(jié)合教材圖13.2，引導(dǎo)學(xué)生按“時間順序”梳理流程：“我們把整個過程分為‘數(shù)據(jù)采集—數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)—數(shù)據(jù)接收—反饋通知’四個環(huán)節(jié)，大家結(jié)合三大模塊的職責(zé)，小組合作繪制流程圖?！毙〗M展示流程圖，教師點評并完善標準流程：

訪客按下按鍵傳感器（輸入模塊），主控板采集“按鍵被按下”數(shù)據(jù)；輸入模塊連接MQTT服務(wù)器，向“Door/Bell”主題發(fā)布“有人按門鈴”消息；MQTT服務(wù)器接收消息并存儲，推送給訂閱該主題的輸出模塊；輸出模塊（主控板）接收消息，通過顯示屏或蜂鳴器反饋通知。情景模擬：流程角色體驗：

邀請3名學(xué)生分別扮演“輸入模塊（門鈴端）”“MQTT服務(wù)器”“輸出模塊（用戶端）”，模擬流程：“輸入模塊”說“有人按門鈴”并遞給“服務(wù)器”，“服務(wù)器”喊“Door/Bell主題消息”并遞給“輸出模塊”，“輸出模塊”說“收到通知，顯示消息”，直觀呈現(xiàn)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)。設(shè)計意圖：小組合作繪制流程圖培養(yǎng)系統(tǒng)梳理能力，情景模擬強化流程各環(huán)節(jié)與模塊的關(guān)聯(lián)，讓學(xué)生從“靜態(tài)認知”轉(zhuǎn)向“動態(tài)理解”，突破教學(xué)難點。（五）課堂小結(jié)+作業(yè)布置（5分鐘）小結(jié)：思維導(dǎo)圖整合：師生共同繪制思維導(dǎo)圖，核心分支為“核心概念（反饋：可視化+通知）—系統(tǒng)組成（三大模塊：輸入+計算+輸出）—工作流程（采集—中轉(zhuǎn)—接收—反饋）—核心技術(shù)（MQTT服務(wù)器中轉(zhuǎn)）”，強化知識結(jié)構(gòu)化。分層作業(yè)：

基礎(chǔ)作業(yè)：完善課堂繪制的流程圖，在每個環(huán)節(jié)旁標注對應(yīng)的模塊和角色（發(fā)布者/服務(wù)器/訂閱者）；背誦三大模塊的硬件組成及職責(zé)。拓展作業(yè)：調(diào)查身邊另一個物聯(lián)反饋場景（如智能電飯煲煮飯完成提醒），分析其三大模塊及工作流程，填寫模塊功能表。預(yù)習(xí)作業(yè)：閱讀教材學(xué)習(xí)活動2內(nèi)容，思考“要模擬實現(xiàn)遠程通知，需要哪些硬件？如何搭建本地MQTT服務(wù)器？”。設(shè)計意圖：思維導(dǎo)圖幫助學(xué)生構(gòu)建知識體系；基礎(chǔ)作業(yè)鞏固核心知識，拓展作業(yè)引導(dǎo)技術(shù)遷移，預(yù)習(xí)作業(yè)為下節(jié)課實操鋪墊。六、課時板書設(shè)計第1課時：門鈴?fù)ㄖ摹胺答伱艽a”——原理認知與流程拆解

一、核心概念：反饋

1.定義：系統(tǒng)對動作的回應(yīng)（如響鈴、通知）

2.類型：可視化（屏幕顯示）、通知（主動提醒）

二、系統(tǒng)組成：三大模塊

1.輸入模塊：主控板+按鍵（采集數(shù)據(jù)，發(fā)布者）

2.計算模塊：計算機（MQTT服務(wù)器，中轉(zhuǎn)橋梁）

3.輸出模塊：主控板（接收消息，訂閱者）

三、工作流程：采集→中轉(zhuǎn)→接收→反饋

1.采集：按鍵觸發(fā)→輸入模塊采集數(shù)據(jù)

2.中轉(zhuǎn)：發(fā)布消息→MQTT服務(wù)器推送

3.接收：輸出模塊訂閱→接收消息

4.反饋：顯示屏/蜂鳴器提醒

四、核心技術(shù)：MQTT“發(fā)布—訂閱”模式課時二：門鈴?fù)ㄖδ軐崿F(xiàn)與拓展創(chuàng)新一、教學(xué)目標核心素養(yǎng)目標信息意識：通過門鈴?fù)ㄖ布罱?、編程實現(xiàn)與故障排查，感知“硬件連接規(guī)范性”“代碼邏輯嚴謹性”“服務(wù)器配置正確性”對遠程功能實現(xiàn)的影響，建立“實操驗證理論”的認知意識。數(shù)字思維：通過MQTT發(fā)布-訂閱代碼設(shè)計、故障定位與拓展功能開發(fā)，培養(yǎng)邏輯推理與問題解決能力，形成“需求分析→硬件搭建→編程實現(xiàn)→測試優(yōu)化”的思維鏈條。技術(shù)應(yīng)用：能規(guī)范連接按鍵傳感器與主控板，能配置SIoT本地MQTT服務(wù)器，能修改發(fā)布-訂閱代碼實現(xiàn)門鈴遠程通知功能，能排查常見故障并設(shè)計“多方式通知”拓展功能。社會責(zé)任：結(jié)合服務(wù)器密碼設(shè)置、數(shù)據(jù)傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)，理解物聯(lián)系統(tǒng)的信息安全要求，樹立“技術(shù)創(chuàng)新兼顧便捷與安全”的理念。具體目標能對照電路圖完成按鍵傳感器與兩臺主控板的硬件連接，能檢查連接正確性并排除“接錯引腳”“接觸不良”等基礎(chǔ)問題。能在計算機上搭建SIoT本地MQTT服務(wù)器，配置熱點、主題“Door/Bell”及賬號密碼，能驗證服務(wù)器連接狀態(tài)。能修改發(fā)布端與訂閱端代碼，實現(xiàn)“按下按鍵→服務(wù)器接收消息→訂閱端屏幕顯示通知”的核心功能，能記錄3種以上常見故障及解決方法。能設(shè)計“蜂鳴器+屏幕”雙通知功能，修改代碼實現(xiàn)“接收消息后屏幕顯示+蜂鳴器報警”，能闡述設(shè)計思路。二、教學(xué)重難點重點：按鍵傳感器與主控板的硬件連接規(guī)范；SIoT本地MQTT服務(wù)器的配置方法；發(fā)布-訂閱代碼的修改與實現(xiàn)；常見故障排查技巧；“雙通知”拓展功能設(shè)計。難點：服務(wù)器熱點配置與主控板連接的穩(wěn)定性；理解發(fā)布端“采集按鍵狀態(tài)→發(fā)布消息”與訂閱端“接收消息→反饋通知”的代碼邏輯關(guān)聯(lián)；蜂鳴器與屏幕的協(xié)同控制代碼實現(xiàn)。三、教學(xué)流程環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖評價方式復(fù)習(xí)導(dǎo)入（5分鐘）1.快速提問：“物聯(lián)系統(tǒng)的兩種反饋類型是什么？門鈴?fù)ㄖ娜竽K分別是什么？服務(wù)器的作用像什么？”；2.問題聚焦：展示硬件套件（兩臺主控板、按鍵傳感器、計算機），提問：“如何連接這些硬件？如何配置服務(wù)器？代碼要實現(xiàn)什么邏輯才能讓訂閱端收到通知？”；3.任務(wù)發(fā)布：“今天分三步實現(xiàn)目標——搭建硬件與服務(wù)器、編寫發(fā)布訂閱代碼、升級通知功能”；4.引出課題：“門鈴?fù)ㄖδ軐崿F(xiàn)與拓展創(chuàng)新”。1.回顧舊知，準確回答反饋類型、模塊及服務(wù)器作用；2.觀察硬件套件，思考“引腳連接”“服務(wù)器配置”“代碼邏輯”等關(guān)鍵問題；3.明確本節(jié)課核心任務(wù)：硬件搭建、服務(wù)器配置、代碼實現(xiàn)、功能拓展；4.激發(fā)實操興趣，做好動手準備。復(fù)習(xí)舊知建立實操理論基礎(chǔ)，問題聚焦直指核心難點，任務(wù)發(fā)布明確學(xué)習(xí)目標，激發(fā)實操動力復(fù)習(xí)評價：隨機提問3名學(xué)生回顧核心知識；觀察評價：評價學(xué)生對硬件套件的興趣與準備狀態(tài)。探究一：硬件與服務(wù)器搭建——“筑牢基礎(chǔ)”（10分鐘）1.硬件連接指導(dǎo)：①提供《硬件連接電路圖》，演示按鍵傳感器連接主控板A（pin0接口），強調(diào)“VCC接5V、GND接GND”；②提醒“先斷電再連接，避免短路燒毀組件”；2.服務(wù)器配置指導(dǎo)：①分步演示SIoT搭建：打開軟件→設(shè)置熱點名稱密碼→創(chuàng)建主題“Door/Bell”→設(shè)置賬號密碼；②驗證方法：用手機連接熱點，確認網(wǎng)絡(luò)通暢；3.分組任務(wù)：①連接硬件并舉手待查；②配置服務(wù)器，記錄熱點信息與主題；4.檢查反饋：逐組檢查硬件連接與服務(wù)器配置，解決“熱點無法連接”等問題。1.觀看演示，記錄按鍵傳感器引腳對應(yīng)關(guān)系（pin0、5V、GND）；2.小組合作連接硬件，一人操作一人檢查；3.按照步驟配置SIoT服務(wù)器，記錄“熱點名稱、主題、賬號密碼”關(guān)鍵信息；4.完成后舉手待查，修正教師指出的連接或配置問題。分步演示降低搭建難度，關(guān)鍵提醒規(guī)避安全風(fēng)險，逐組檢查確?；A(chǔ)環(huán)節(jié)正確，為后續(xù)實操鋪墊操作評價：巡視記錄硬件連接規(guī)范性與服務(wù)器配置速度；安全評價：評價是否遵守“先斷電再連接”的規(guī)范。探究二：發(fā)布與訂閱代碼實現(xiàn)——“打通鏈路”（15分鐘）1.代碼講解：①提供基礎(chǔ)代碼模板（發(fā)布端與訂閱端），拆解邏輯：發(fā)布端“初始化→連熱點→連服務(wù)器→讀按鍵→發(fā)消息”，訂閱端“初始化→連熱點→連服務(wù)器→訂閱主題→收消息→顯示”；②關(guān)鍵代碼：發(fā)布端按鍵讀取bt=button(0)、消息發(fā)布mqttclient.publish(topic="Door/Bell",content="有人按門鈴")；訂閱端消息接收mqttclient.received(topic="Door/Bell",callback=receivedfunction)、屏幕顯示oled.print(msg)；2.分組編程：①修改代碼：填寫熱點信息、賬號密碼；②燒錄測試：發(fā)布端燒錄主控板A，訂閱端燒錄主控板B，按下按鍵測試是否顯示通知；3.故障排查：提供《故障排查手冊》，針對“連不上熱點”“服務(wù)器無消息”“不顯示通知”等問題給出排查思路。1.結(jié)合模板與講解，理解發(fā)布訂閱代碼邏輯，標注關(guān)鍵參數(shù)（熱點名稱、主題）；2.小組合作修改代碼，準確填寫服務(wù)器配置信息；3.燒錄代碼后測試，記錄“按下按鍵→主控板B屏幕顯示‘有人按門鈴’”的效果；4.遇到問題如“服務(wù)器無消息”，對照手冊排查“熱點是否連接正確”“主題是否一致”，修正后重測；5.填寫《實操問題記錄表》，記錄問題與解決方法。代碼模板降低編程難度，關(guān)鍵講解聚焦核心邏輯，實操測試驗證鏈路通暢，故障手冊培養(yǎng)問題解決能力代碼評價：檢查代碼中配置信息的準確性；操作評價：記錄功能實現(xiàn)成功率；作品評價：批改《實操問題記錄表》。探究三：功能拓展——“升級體驗”（10分鐘）1.需求引導(dǎo)：“只有屏幕顯示通知不夠醒目，如何讓通知更易被察覺？可以用什么執(zhí)行器？”；2.拓展講解：①介紹蜂鳴器作用（聲音通知），演示蜂鳴器連接主控板B（pin1接口）；②代碼修改：在訂閱端接收消息函數(shù)中添加蜂鳴器控制代碼buzzer(1).on()、延時time.sleep(1)、關(guān)閉buzzer(1).off()；3.分組升級：①連接蜂鳴器；②修改代碼實現(xiàn)“屏幕顯示+蜂鳴器報警”雙通知；4.成果展示：邀請2-3組上臺演示，分享修改思路。1.思考需求，提出“用蜂鳴器報警”的方案；2.學(xué)習(xí)蜂鳴器連接方法，連接至主控板B的pin1接口；3.修改訂閱端代碼，在顯示消息后添加蜂鳴器控制邏輯；4.測試效果，確?！鞍聪掳存I后，屏幕顯示且蜂鳴器響1秒”；5.上臺演示，講解“雙通知提升提醒效果”的設(shè)計思路。需求引導(dǎo)激發(fā)創(chuàng)新動力，演示降低蜂鳴器使用難度，分組升級強化代碼應(yīng)用，成果展示提升表達能力創(chuàng)新評價：從“功能實現(xiàn)性、代碼規(guī)范性、實用性”評分；表達評價：評價上臺演示的清晰度與思路闡述邏輯性。價值升華與總結(jié)（5分鐘）1.故障復(fù)盤：“回顧實操中遇到的問題，哪些是硬件問題？哪些是服務(wù)器或代碼問題？解決關(guān)鍵是什么？”；2.安全討論：“配置服務(wù)器時設(shè)置復(fù)雜密碼有什么作用？如果消息被他人截取會有什么風(fēng)險？”；3.單元總結(jié)：梳理“原理認知→硬件搭建→服務(wù)器配置→代碼實現(xiàn)→拓展創(chuàng)新”的物聯(lián)功能實現(xiàn)路徑；4.課后任務(wù)：“設(shè)計‘按鍵次數(shù)統(tǒng)計’功能，思考如何在服務(wù)器記錄按門鈴次數(shù)并在訂閱端顯示”。1.復(fù)盤問題，總結(jié)“硬件查連接、服務(wù)器查熱點、代碼查參數(shù)”的排查方法；2.討論數(shù)據(jù)安全，如“復(fù)雜密碼防止服務(wù)器被破解，保護隱私”；3.繪制單元學(xué)習(xí)路徑圖，整合物聯(lián)功能實現(xiàn)的核心步驟；4.記錄課后任務(wù)，思考“數(shù)據(jù)存儲”“統(tǒng)計邏輯”等關(guān)鍵要點。故障復(fù)盤強化問題解決能力，安全討論升華信息安全意識，單元總結(jié)構(gòu)建知識體系，課后任務(wù)延伸學(xué)習(xí)深度思維評價：抽查學(xué)習(xí)路徑圖的完整性；課堂評價：評價數(shù)據(jù)安全討論的參與度與觀點合理性。四、學(xué)生活動設(shè)計硬件與服務(wù)器搭建競速賽：全班分為小組，教師發(fā)布“開始搭建”指令，小組完成“按鍵傳感器連接+SIoT服務(wù)器配置+主控板連熱點”，最先完成且連接正確的小組獲“搭建能手”稱號，教師現(xiàn)場點評規(guī)范度（評價維度：連接準確性、配置速度、規(guī)范程度）。故障排查挑戰(zhàn)賽：教師預(yù)設(shè)3個常見故障（如“發(fā)布端按鍵接錯引腳”“服務(wù)器主題名稱錯誤”“訂閱端密碼填寫錯誤”），小組抽取故障場景，在5分鐘內(nèi)排查并修復(fù)，成功實現(xiàn)通知功能的小組獲“排查高手”稱號（評價維度：故障定位準確性、修復(fù)速度、方法合理性）。拓展功能方案路演：小組完善“雙通知”功能，設(shè)計“夜間模式”（蜂鳴器靜音僅屏幕亮），制作方案海報，進行2分鐘路演，闡述“設(shè)計思路-硬件修改-代碼邏輯-實現(xiàn)效果”，全班投票評選“最佳創(chuàng)新方案”（評價維度：創(chuàng)新性、可行性、表達清晰度）。五、評價方式（教學(xué)評一體化）評價維度評價內(nèi)容評價方式評價主體知識認知硬件連接原理、SIoT配置方法、發(fā)布訂閱代碼邏輯的掌握程度電路圖批改、代碼檢查、課堂提問教師技能應(yīng)用硬件連接規(guī)范性、服務(wù)器配置準確性、代碼修改能力、故障排查能力、拓展功能實現(xiàn)效果搭建競速賽評分、故障排查挑戰(zhàn)評分、代碼與功能測試評價教師、小組互評創(chuàng)新思維拓展功能設(shè)計的實用性、代碼優(yōu)化的合理性、故障解決的創(chuàng)新性方案路演評分、拓展功能評價、問題記錄表創(chuàng)新方法評價教師、全班互評社會責(zé)任信息安全意識、硬件操作安全規(guī)范、小組協(xié)作中的責(zé)任擔(dān)當安全操作觀察記錄、數(shù)據(jù)安全討論評價、小組互評表教師、小組互評第14課《遠程控制更便捷》第1課時：遠程控制的“核心邏輯”——反饋與控制關(guān)系認知一、課時基本信息學(xué)科：信息科技年級：八年級課時主題：遠程控制的“核心邏輯”——反饋與控制關(guān)系認知課時時長：45分鐘對應(yīng)教材內(nèi)容：第三單元第14課14.1認識物聯(lián)系統(tǒng)中的控制、14.2分析遠程控制開鎖功能（模塊分析部分）新課標核心素養(yǎng)對接：聚焦“信息意識”與“數(shù)字思維”，通過火車站驗票系統(tǒng)等場景，理解反饋與控制的依存關(guān)系，區(qū)分人工控制與自動控制，拆解遠程控制開鎖的三大模塊，培養(yǎng)系統(tǒng)分析與邏輯關(guān)聯(lián)能力。二、課時教學(xué)目標（一）核心素養(yǎng)目標信息意識：能準確說出物聯(lián)系統(tǒng)中“控制”的定義及反饋與控制的核心關(guān)系，識別人工控制與自動控制的典型特征并列舉2個生活實例，感知控制技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用價值。數(shù)字思維：能以“數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)”為線索，完整梳理火車站驗票系統(tǒng)的“采集—分析—反饋—控制”流程，精準拆解遠程控制開鎖的三大模塊及硬件組成，建立“模塊分工協(xié)作”的系統(tǒng)思維。信息社會責(zé)任：在技術(shù)分析中認識控制技術(shù)對生活便捷性的提升作用，在遠程控制開鎖場景討論中初步形成安全防范意識，樹立“技術(shù)服務(wù)生活且需兼顧安全”的理念。（二）知識與技能目標掌握物聯(lián)系統(tǒng)中“控制”的定義，理解“反饋是控制的觸發(fā)條件，控制是反饋的應(yīng)用結(jié)果”的核心關(guān)系，能準確區(qū)分人工控制與自動控制。能完整描述火車站驗票系統(tǒng)的工作流程，解釋各環(huán)節(jié)中反饋與控制的具體體現(xiàn)。能獨立分析遠程控制開鎖的輸入、計算、輸出三大模塊，明確各模塊的硬件組成及核心職責(zé)，完成模塊功能分析表。（三）過程與方法目標通過“場景導(dǎo)入—案例分析—概念提煉—模塊拆解”的遞進式探究，掌握物聯(lián)系統(tǒng)控制功能的分析方法。學(xué)會用流程圖、表格等工具梳理知識，通過小組合作深化對復(fù)雜系統(tǒng)的理解，提升協(xié)作探究與語言表達能力。（四）情感態(tài)度與價值觀目標感受控制技術(shù)在遠程交互領(lǐng)域的應(yīng)用價值，激發(fā)對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的探索興趣。培養(yǎng)“從現(xiàn)象到本質(zhì)”的系統(tǒng)化思考習(xí)慣，養(yǎng)成嚴謹分析技術(shù)細節(jié)的態(tài)度。三、課時教學(xué)重難點類別內(nèi)容突破策略教學(xué)重點1.反饋與控制的核心關(guān)系；2.人工控制與自動控制的區(qū)分；3.遠程控制開鎖三大模塊的拆解及硬件組成。1.用驗票系統(tǒng)分步拆解反饋與控制的關(guān)聯(lián)；2.對比掃地機器人“啟動”與“路徑規(guī)劃”實例區(qū)分控制類型；3.展示模塊拆解圖，標注硬件并匹配功能。教學(xué)難點1.理解“反饋是控制的觸發(fā)條件”的邏輯關(guān)系；2.精準對應(yīng)遠程控制開鎖流程與三大模塊的關(guān)聯(lián)。1.用“燃氣燒水”實例模擬反饋與控制的互動過程；2.設(shè)計“流程—模塊”匹配任務(wù)單，小組互助完成對應(yīng)。四、課時教學(xué)準備素材準備：火車站驗票系統(tǒng)視頻、掃地機器人工作視頻、反饋與控制關(guān)系示意圖、人工與自動控制對比表、遠程控制開鎖模塊拆解圖、模塊功能分析表模板。工具準備：多媒體課件、白板、馬克筆、小組討論記錄表、主控板、按鍵傳感器、舵機實物（輔助認知硬件）。前置任務(wù)：回顧第13課MQTT服務(wù)器“發(fā)布—訂閱”模式，觀察家中1種遠程控制設(shè)備（如智能燈、掃地機器人），記錄其控制方式及觸發(fā)條件。五、課時教學(xué)過程（一）情境導(dǎo)入：控制技術(shù)的“生活印記”（5分鐘）教學(xué)活動：教師講解兩段場景——第一段：火車站乘客刷身份證人臉識別后閘機打開；第二段：用戶用手機APP啟動掃地機器人，機器人自主避開障礙物清掃。提問：“閘機為什么會自動打開？掃地機器人為什么能自主清掃？這兩個場景中，‘指令’或‘信號’是如何轉(zhuǎn)化為設(shè)備動作的？”引導(dǎo)學(xué)生關(guān)聯(lián)“反饋”“數(shù)據(jù)處理”“控制”等關(guān)鍵詞，引出本課主題：“今天我們就來揭開物聯(lián)系統(tǒng)中遠程控制的神秘面紗，探究反饋與控制的核心關(guān)系?！痹O(shè)計意圖：用生活化的典型場景制造認知懸念，通過具象案例關(guān)聯(lián)抽象概念，自然銜接前置知識與本課核心內(nèi)容，激發(fā)探究欲。（二）探究新知一：控制的“觸發(fā)密碼”——反饋與控制的關(guān)系（12分鐘）概念辨析：什么是“控制”？：

教師結(jié)合驗票系統(tǒng)視頻提問：“當乘客刷身份證后，閘機從‘關(guān)閉’到‘打開’的狀態(tài)變化，體現(xiàn)了系統(tǒng)的什么能力？”引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)：“在物聯(lián)系統(tǒng)中，控制是指系統(tǒng)基于采集的數(shù)據(jù)，通過分析處理后調(diào)整設(shè)備工作狀態(tài)的過程，比如閘機的開關(guān)、機器人的啟停。”核心關(guān)系：反饋是控制的“前提”：

教師分步拆解驗票系統(tǒng)流程，結(jié)合示意圖講解：“控制的實現(xiàn)離不開反饋，我們以驗票系統(tǒng)為例，梳理‘反饋—控制’的鏈條：第一步，傳感器采集乘客身份證信息和人臉數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)采集）；第二步，服務(wù)器分析數(shù)據(jù)，判斷是否匹配并生成‘允許通過’或‘禁止通過’的結(jié)果（反饋）；第三步，閘機根據(jù)‘允許通過’的反饋結(jié)果執(zhí)行‘打開’動作（控制）?？梢?，反饋是控制的觸發(fā)條件，控制是反饋的最終執(zhí)行結(jié)果，二者密不可分?！毙〗M任務(wù)：用“燃氣燒水”實例，3人小組討論“反饋”與“控制”的具體體現(xiàn)，教師巡視指導(dǎo)，隨后小組分享：“人觀察到水沸騰（反饋），手動關(guān)掉燃氣開關(guān)（控制）?！痹O(shè)計意圖：通過視頻拆解和實例討論，從“具象場景”到“抽象概念”再到“關(guān)系提煉”，層層遞進突破“反饋與控制關(guān)系”這一重點，避免抽象講解。（三）探究新知二：控制的“兩種形態(tài)”——人工控制與自動控制（10分鐘）類型區(qū)分：控制的“自主與否”：

教師播放掃地機器人工作視頻，提問：“用戶用手機啟動機器人和機器人自主避障，這兩種控制方式有什么不同？”引導(dǎo)學(xué)生對比總結(jié)兩種控制類型：

人工控制：“需要人直接或間接發(fā)送指令，系統(tǒng)根據(jù)指令執(zhí)行控制，比如用手機啟動掃地機器人、用遙控器開空調(diào)，人的干預(yù)是關(guān)鍵。”自動控制：“系統(tǒng)無需人干預(yù)，根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則分析數(shù)據(jù)后自動執(zhí)行控制，比如掃地機器人根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)自主避障、智能電飯煲煮飯完成后自動保溫?！睂嵗柟蹋嚎刂祁愋推ヅ洌?/p>

發(fā)放“控制類型匹配表”，學(xué)生獨立完成后小組核對，教師點評：

生活場景控制類型判斷依據(jù)用APP遠程開關(guān)家里的燈人工控制需要人發(fā)送APP指令煙霧報警器檢測到煙霧后自動報警自動控制無需人干預(yù)，傳感器觸發(fā)報警智能窗簾根據(jù)光線強度自動開合自動控制光線傳感器數(shù)據(jù)觸發(fā)開合動作設(shè)計意圖：用同一設(shè)備的不同控制場景對比，清晰區(qū)分兩種類型的核心差異；匹配表任務(wù)讓學(xué)生主動關(guān)聯(lián)知識與生活，落實“信息意識”素養(yǎng)。（四）探究新知三：遠程控制開鎖的“模塊密碼”（13分鐘）場景聚焦：遠程控制開鎖的“需求分析”：

教師提問：“我們要實現(xiàn)‘按下按鍵—遠程控制門鎖打開’的功能，需要解決哪些問題？最終要達到什么效果？”引導(dǎo)學(xué)生明確核心需求：“采集按鍵數(shù)據(jù)→遠程傳輸數(shù)據(jù)→控制門鎖動作”，為本課模塊拆解鋪墊。模塊拆解：三大模塊的“分工協(xié)作”：

教師展示遠程控制開鎖系統(tǒng)拆解圖，結(jié)合教材表14.1，提問：“要完成‘數(shù)據(jù)采集—傳輸—控制’，需要哪些硬件協(xié)同工作？這些硬件可以分成幾類？”引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)三大核心模塊：

輸入模塊：“負責(zé)采集控制指令數(shù)據(jù)，就像系統(tǒng)的‘眼睛和耳朵’，由主控板和按鍵傳感器組成，按下按鍵就相當于發(fā)送‘開鎖’指令?！庇嬎隳K：“負責(zé)數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)，相當于系統(tǒng)的‘中轉(zhuǎn)站’，由具備熱點功能的計算機搭建MQTT服務(wù)器，實現(xiàn)指令的發(fā)布與訂閱?！陛敵瞿K：“負責(zé)執(zhí)行控制動作，相當于系統(tǒng)的‘手和腳’，由主控板和舵機組成，收到指令后舵機轉(zhuǎn)動模擬開鎖?！毙〗M任務(wù)：模塊功能分析：

發(fā)放“遠程控制開鎖模塊功能分析表”，4人小組結(jié)合實物和拆解圖完成填寫，教師巡視指導(dǎo)，重點關(guān)注“實現(xiàn)思路”的合理性：

模塊名稱核心硬件核心職責(zé)實現(xiàn)思路輸入模塊主控板、按鍵傳感器采集按鍵狀態(tài)數(shù)據(jù)按鍵按下后，主控板采集數(shù)據(jù)并發(fā)布至MQTT服務(wù)器計算模塊具備熱點功能的計算機數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)搭建MQTT服務(wù)器，接收發(fā)布消息并推送給訂閱者輸出模塊主控板、舵機執(zhí)行開鎖動作訂閱服務(wù)器消息，收到指令后控制舵機轉(zhuǎn)動設(shè)計意圖：從需求分析切入，用“感官與肢體”類比模塊功能，降低拆解難度；小組合作填寫分析表，深化對模塊分工的理解，落實教材14.2模塊分析的重點內(nèi)容。（五）課堂小結(jié)+作業(yè)布置（5分鐘）小結(jié)：思維導(dǎo)圖整合：師生共同繪制思維導(dǎo)圖，核心分支為“核心概念（控制、反饋）—核心關(guān)系（反饋觸發(fā)控制）—控制類型（人工+自動）—系統(tǒng)組成（三大模塊）”，強化知識結(jié)構(gòu)化。分層作業(yè)：

基礎(chǔ)作業(yè)：完善模塊功能分析表，背誦三大模塊的硬件組成及核心職責(zé)；舉例說明生活中1個人工控制和1個自動控制場景，標注反饋與控制的體現(xiàn)。拓展作業(yè)：結(jié)合前置任務(wù)觀察的遠程控制設(shè)備，分析其三大模塊的具體體現(xiàn)，寫出簡要分析報告。預(yù)習(xí)作業(yè)：閱讀教材學(xué)習(xí)活動2內(nèi)容，思考“要模擬實現(xiàn)遠程控制開鎖，MQTT服務(wù)器需要創(chuàng)建什么主題？發(fā)布端和訂閱端的核心代碼邏輯是什么？”。設(shè)計意圖：思維導(dǎo)圖幫助學(xué)生構(gòu)建知識體系；基礎(chǔ)作業(yè)鞏固核心知識，拓展作業(yè)引導(dǎo)技術(shù)遷移，預(yù)習(xí)作業(yè)為下節(jié)課實操鋪墊。六、課時板書設(shè)計第1課時：遠程控制的“核心邏輯”——反饋與控制關(guān)系認知

一、核心概念

1.控制：調(diào)整設(shè)備工作狀態(tài)的過程（如閘機開關(guān)）

2.反饋：控制的觸發(fā)條件（如驗票匹配結(jié)果）

二、核心關(guān)系：反饋→控制（密不可分）

三、控制類型

1.人工控制：需人發(fā)指令（手機啟機器人）

2.自動控制：系統(tǒng)自主執(zhí)行（機器人避障）

四、遠程控制開鎖系統(tǒng)：三大模塊

1.輸入模塊：主控板+按鍵（采集數(shù)據(jù)，發(fā)布者）

2.計算模塊：計算機（MQTT服務(wù)器，中轉(zhuǎn)）

3.輸出模塊：主控板+舵機（執(zhí)行動作，