第第頁(yè)人教版（2024）八年級(jí)全一冊(cè)信息科技第4課《物物相連有價(jià)值》教案課程名稱：第4課物物相連有價(jià)值年級(jí)：八年級(jí)課時(shí)：45分鐘一、教學(xué)目標(biāo)分析知識(shí)與技能1.能夠準(zhǔn)確說出典型互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)（文件傳送、電子郵件、萬(wàn)維網(wǎng)）及其對(duì)應(yīng)協(xié)議，熟練掌握萬(wàn)維網(wǎng)的基本要素。2.清晰闡述物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)的作用、遠(yuǎn)程控制優(yōu)勢(shì)及傳感器協(xié)同帶來的新智能。3.學(xué)會(huì)使用客戶端軟件和瀏覽器收發(fā)電子郵件，體驗(yàn)基于萬(wàn)維網(wǎng)的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方案。過程與方法1.通過自主查找資料、實(shí)踐操作和小組合作，提升自主學(xué)習(xí)、動(dòng)手實(shí)踐以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。2.對(duì)比不同互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)方式和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，培養(yǎng)分析比較和歸納總結(jié)能力。情感態(tài)度價(jià)值觀1.激發(fā)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的探索興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。2.增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全意識(shí)和數(shù)據(jù)保護(hù)意識(shí)。二、教學(xué)內(nèi)容及重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)1.典型互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)及協(xié)議，萬(wàn)維網(wǎng)的特點(diǎn)和基本要素。2.物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的作用、遠(yuǎn)程控制和傳感器協(xié)同的原理與應(yīng)用。教學(xué)難點(diǎn)1.理解互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)協(xié)議的工作機(jī)制，萬(wàn)維網(wǎng)超文本技術(shù)、超文本語(yǔ)言和統(tǒng)一資源定位符的關(guān)系。2.設(shè)計(jì)創(chuàng)新的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方案，認(rèn)識(shí)物聯(lián)網(wǎng)安全問題及防范措施。三、教學(xué)過程設(shè)計(jì)教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法情景導(dǎo)入（9分鐘）師：在生活中，物物相連蘊(yùn)含著巨大價(jià)值。就像這幅圖展示的，互聯(lián)網(wǎng)如同“大腦”，各類設(shè)備好似“神經(jīng)觸角”。設(shè)想一下，若家中電器、安防設(shè)備等都能像這樣相互連接、協(xié)同工作，生活將更加便捷與智能。那么互聯(lián)網(wǎng)是如何獲得各類環(huán)境數(shù)據(jù)的？讓我們帶著問題，一同開啟“物物相連有價(jià)值”的探索之旅。師：本節(jié)課我們將學(xué)習(xí)豐富實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的作用，遠(yuǎn)程控制的優(yōu)勢(shì)以及傳感器協(xié)同帶來的新智能。師：在物聯(lián)網(wǎng)里，傳感器能獲取海量數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)作用重大，能讓我們深入分析環(huán)境，做出更準(zhǔn)確的判斷和靈活的反饋。分析處理后的數(shù)據(jù)還可以通過可視化呈現(xiàn)，能夠?yàn)闆Q策提供清晰參考。問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)新課教學(xué)知識(shí)點(diǎn)一：查看天氣實(shí)況圖（9分鐘）師：了解了物聯(lián)網(wǎng)中傳感器獲取的海量數(shù)據(jù)及其作用，那在實(shí)際生活中，數(shù)據(jù)是如何具體應(yīng)用的呢？接下來，通過學(xué)習(xí)活動(dòng)一“查看天氣實(shí)況圖”，我們以中央氣象臺(tái)網(wǎng)站為例，探究本地天氣實(shí)況圖基于什么數(shù)據(jù)生成，以及這些數(shù)據(jù)的獲取方式，進(jìn)一步感受物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的奧秘。師：同學(xué)們，我們來看中央氣象臺(tái)網(wǎng)站里展示的全國(guó)氣溫實(shí)況圖，它是借助分布在全國(guó)的大量溫度傳感器，采集各地氣溫?cái)?shù)據(jù)，經(jīng)處理生成全國(guó)氣溫圖表，直觀呈現(xiàn)溫度分布。體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)作為大數(shù)據(jù)基石的作用——傳感器采集海量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，為大數(shù)據(jù)分析提供基礎(chǔ)，沒有這些數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)分析便無(wú)法開展。講授法實(shí)踐學(xué)習(xí)新課教學(xué)知識(shí)點(diǎn)二：設(shè)計(jì)物聯(lián)窗戶方案（9分鐘）師：那么我們?cè)撊绾螌⑽锫?lián)網(wǎng)優(yōu)勢(shì)應(yīng)用到實(shí)際生活中呢？接下來的學(xué)習(xí)活動(dòng)二“設(shè)計(jì)物聯(lián)窗戶方案”就能讓大家一展身手。下雨天若沒關(guān)窗戶可能會(huì)造成家中進(jìn)水、財(cái)產(chǎn)受損，現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們利用遠(yuǎn)程控制原理，嘗試設(shè)計(jì)能遠(yuǎn)程關(guān)閉窗戶的物聯(lián)窗戶方案。師：方案一是依據(jù)當(dāng)?shù)靥鞖忸A(yù)報(bào)，提前預(yù)知可能下雨的時(shí)間點(diǎn)，然后設(shè)定在下雨前自動(dòng)關(guān)窗。當(dāng)天氣預(yù)報(bào)提示下午三點(diǎn)半左右可能有雨，系統(tǒng)會(huì)在下雨前讓窗戶自動(dòng)關(guān)閉，這是利用遠(yuǎn)程控制優(yōu)勢(shì)，結(jié)合天氣數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)窗戶的智能操控，有效避免雨天屋內(nèi)進(jìn)水。師：方案二是在窗戶外面安裝傳感器，當(dāng)傳感器檢測(cè)到下雨時(shí)，會(huì)立刻觸發(fā)指令，讓窗戶自動(dòng)關(guān)閉；而在晴天沒檢測(cè)到降雨時(shí)，窗戶則保持開啟狀態(tài)。這種方案通過傳感器實(shí)時(shí)感知降雨情況，借助物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)窗戶的自動(dòng)開關(guān)，能更及時(shí)地應(yīng)對(duì)降雨，保障室內(nèi)環(huán)境。師：方案三是借助手機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。只要在手機(jī)上發(fā)送關(guān)窗指令，窗戶就能接收到指令并自動(dòng)關(guān)閉。這種方式賦予用戶更大的自主性，無(wú)論身處何地，只要有網(wǎng)絡(luò)，就能隨時(shí)操控窗戶，充分體現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制的便捷性和靈活性。師：那么如何使用智能硬件來遠(yuǎn)程操控關(guān)窗戶？本實(shí)驗(yàn)活動(dòng)需要用到的物聯(lián)實(shí)驗(yàn)設(shè)備有主控板、分支模塊、土壤濕度傳感器、舵機(jī)、4pin連接線等。師：首先我們需要在手機(jī)微信中搜索“掌控IOT”小程序，完成注冊(cè)并登錄，完成后點(diǎn)擊“添加項(xiàng)目”，輸入項(xiàng)目名稱如“物聯(lián)窗戶”點(diǎn)擊“添加”即可完成項(xiàng)目的添加；接著在設(shè)備一欄點(diǎn)“查看”，輸入設(shè)備名稱如“物聯(lián)窗戶”點(diǎn)擊“添加”完成設(shè)備的添加，在這里點(diǎn)擊查看便可得到設(shè)備連接物聯(lián)網(wǎng)所需的三個(gè)參數(shù)。實(shí)驗(yàn)步驟：（1）第一步：將舵機(jī)的連接線中橙黃色的信號(hào)線對(duì)著分支模塊的S1信號(hào)接口，完成舵機(jī)與分支模塊的連接，完成后使用4pin連接線將分支模塊連接在主控板的P13、P14接口，土壤濕度傳感器使用4pin連接線直接連接在主控板的P0、P1接口。（2）第二步：接下來我們要編寫程序。打開mPython軟件，單擊mPython的“教程”→教程案例→義務(wù)教育指南八年級(jí)代碼→圖形化程序→第一單元→第4課物物相連有價(jià)值→學(xué)習(xí)活動(dòng)2.mxml，點(diǎn)擊“加載”。首先建立Wi-Fi連接并同步網(wǎng)絡(luò)時(shí)間，隨后連接MQTT服務(wù)器并訂閱主題消息，主題編號(hào)是從微信小程序?qū)?yīng)項(xiàng)目的主題中點(diǎn)擊“查看”按鈕獲取的。當(dāng)從主題接收到“開窗”或“關(guān)窗”指令時(shí)，分別控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)至90°或0°以模擬窗戶開關(guān)狀態(tài)。同時(shí)，程序會(huì)實(shí)時(shí)獲取本地時(shí)間，若檢測(cè)到設(shè)定時(shí)間或者環(huán)境濕度值超過2000時(shí)，自動(dòng)觸發(fā)舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)至0°關(guān)閉窗戶。通過MQTT消息指令、定時(shí)條件和環(huán)境濕度閾值實(shí)現(xiàn)對(duì)舵機(jī)的多重控制邏輯。代碼版如圖所示。（3）第三步：?jiǎn)螕鬽Python的刷入，將程序下載到主控板中。（4）第4步：功能測(cè)試。手機(jī)微信小程序中，在該項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的主題下，輸入關(guān)窗指令并發(fā)送，查看主控板端的舵機(jī)是否執(zhí)行關(guān)窗動(dòng)作；此外，當(dāng)時(shí)間到達(dá)設(shè)定時(shí)間時(shí)，或者環(huán)境濕度值超過設(shè)定值時(shí)，查看舵機(jī)是否旋轉(zhuǎn)，執(zhí)行關(guān)窗動(dòng)作，以此檢驗(yàn)整個(gè)智能關(guān)窗系統(tǒng)是否能按預(yù)期響應(yīng)指令，實(shí)現(xiàn)關(guān)窗功能。師：把多個(gè)傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合并協(xié)同控制，能產(chǎn)生“1+1>2”的效果。并且傳感器協(xié)同既可以在本地完成，也能夠借助網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。比如，通過本地不同種類傳感器（光照、人體感應(yīng)）采集數(shù)據(jù)并融合，當(dāng)僅光照不足時(shí)，或人靠近且光照不足時(shí)，觸發(fā)自動(dòng)開燈控制，體現(xiàn)傳感器協(xié)同（數(shù)據(jù)融合）實(shí)現(xiàn)本地智能控制的邏輯，即多傳感器數(shù)據(jù)交互判斷，驅(qū)動(dòng)設(shè)備執(zhí)行動(dòng)作，展現(xiàn)物聯(lián)系統(tǒng)中傳感器協(xié)同的智能應(yīng)用。師：傳感器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)匯聚成大數(shù)據(jù)，經(jīng)分析、挖掘后可產(chǎn)出有價(jià)值的信息。以水質(zhì)傳感器為例，一個(gè)水質(zhì)傳感器能獲取某一位置的水質(zhì)數(shù)據(jù)，多個(gè)水質(zhì)傳感器就可以獲取多個(gè)位置的水質(zhì)數(shù)據(jù)，在河道的不同位置放置水質(zhì)傳感器可以協(xié)同檢測(cè)河道水質(zhì)，將這些數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)匯聚在一起，就可以分析水質(zhì)變化情況，從而找出水質(zhì)變化的位置。師：同樣的，地圖導(dǎo)航APP檢測(cè)到道路出現(xiàn)異常（如擁堵、事故等），將此信息通過網(wǎng)絡(luò)反饋給后方行駛的車主，讓其知曉前方道路狀況，體現(xiàn)交通領(lǐng)域中數(shù)據(jù)傳遞與協(xié)同，幫助車主提前了解路況，合理規(guī)劃行程。師：同學(xué)們，物聯(lián)網(wǎng)雖帶來生活便利，但安全隱患不容忽視。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備作為物理實(shí)體，如果遭攻擊會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果；各地傳感器采集的大量數(shù)據(jù)，若被惡意利用，會(huì)引發(fā)安全風(fēng)險(xiǎn)，甚至危及國(guó)家信息安全。討論法合作學(xué)習(xí)實(shí)踐操作新課教學(xué)知識(shí)點(diǎn)三：監(jiān)測(cè)點(diǎn)存在的作用（6分鐘）師：氣象部門為保障氣象數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，會(huì)在單個(gè)城市設(shè)置數(shù)千個(gè)氣象監(jiān)測(cè)點(diǎn)，我們來思考學(xué)習(xí)活動(dòng)三的兩個(gè)問題：一是為何要部署大量監(jiān)測(cè)點(diǎn)；二是這些監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)氣象預(yù)測(cè)有何重要意義。師：大量部署氣象監(jiān)測(cè)點(diǎn)可更全面了解天氣狀況，提升預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性。同時(shí)，大量監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)暴雨、臺(tái)風(fēng)等極端天氣預(yù)測(cè)意義重大，還能規(guī)避單一監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)異?；蝈e(cuò)誤問題。討論法合作學(xué)習(xí)講授法拓展深化，回歸生活（9分鐘）師：現(xiàn)在大家嘗試用物聯(lián)實(shí)驗(yàn)設(shè)備模擬物聯(lián)樓梯燈，需運(yùn)用兩種不同類型傳感器體現(xiàn)協(xié)同；并進(jìn)一步探討將不同樓層樓梯燈接入網(wǎng)絡(luò)所能產(chǎn)生的價(jià)值。本實(shí)驗(yàn)活動(dòng)需要用到的物聯(lián)實(shí)驗(yàn)設(shè)備有主控板，主控板板載RGB燈、光線傳感器、聲音傳感器。（1）第1步：首先我們要編寫程序。打開mPython軟件，單擊mPython的“教程”→教程案例→義務(wù)教育指南八年級(jí)代碼→圖形化程序→第一單元→第4課物物相連有價(jià)值→拓展與提升.mxml，點(diǎn)擊“加載”。每次循環(huán)先初始化板載光線傳感器，獲取光線值存于變量“l(fā)ight_value”，再初始化板載聲音傳感器，獲取聲音值存于變量“sound_value”。接著判斷，若“l(fā)ight_value”小于180且“sound_value”大于100，則將所有RGB燈顏色設(shè)為R255、G255、B0，并等待30秒；否則，關(guān)閉所有RGB燈。代碼版如圖所示。（2）第二步：?jiǎn)螕鬽Python的刷入，將程序下載到主控板中。（3）第3步：功能測(cè)試。當(dāng)環(huán)境中出現(xiàn)聲音且光照不足時(shí)，設(shè)備能控制燈自動(dòng)亮起，體現(xiàn)聲音和光照傳感器協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)智能照明控制的功能。師：聲控?zé)舻穆曇魝鞲衅骺膳c光敏傳感器協(xié)同，當(dāng)有聲音且光照不足時(shí)自動(dòng)亮燈；紅外線燈的紅外傳感器可與光敏感傳感器配合，在有人靠近且光照不足時(shí)自動(dòng)亮燈，體現(xiàn)不同傳感器組合實(shí)現(xiàn)智能照明控制。師：此外，將樓梯燈接入網(wǎng)絡(luò)，能實(shí)現(xiàn)智能化管理，提升能源利用效率，增強(qiáng)安全性，優(yōu)化用戶體驗(yàn)，具備經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)討論法實(shí)踐操作課后作業(yè)（1分鐘）師：本節(jié)課的課后作業(yè)為登錄中央氣象臺(tái)網(wǎng)站，查看本地天氣實(shí)況圖，分析其基于的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)類型，并思考這些數(shù)據(jù)是如何獲取的，整理成200字左右的小報(bào)告。課堂小結(jié)與評(píng)價(jià)（2分鐘）本節(jié)課，我們學(xué)習(xí)了物聯(lián)網(wǎng)提供豐富實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程控制實(shí)現(xiàn)萬(wàn)