第1頁共172頁人教版(2024)八年級下學期全一冊信息科技第16~30課教案第4單元簡易物聯(lián)系統(tǒng)實踐第16課《模塊功能先劃分》本單元聚焦于簡易物聯(lián)系統(tǒng)實踐，第16課是其中的關(guān)鍵節(jié)點。通過本課學習，學生將息安全和隱私保護問題，樹立正確的信息道德觀念。能夠?qū)ξ锫?lián)系統(tǒng)的應(yīng)用進行客觀評價，教學重點透徹理解物聯(lián)系統(tǒng)的工作原理，包括采集數(shù)據(jù)、傳輸與存儲數(shù)據(jù)、分析處理數(shù)據(jù)、反饋與控制等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。熟練掌握確定物聯(lián)系統(tǒng)功能需求的科學方法，能夠根據(jù)實際應(yīng)用場景，準確梳理出系統(tǒng)所需實現(xiàn)的各項功能。精準進行模塊功能劃分，明確各功能模塊的具體任務(wù)及相互關(guān)系，能夠?qū)碗s的物聯(lián)系統(tǒng)合理分解為多個可操作的模塊。教學難點針對復雜物聯(lián)系統(tǒng)，能夠深入、準確地確定其功能需求，全面考慮系統(tǒng)運行過程中的各種因素和用戶需求，避免功能缺失或冗余。清晰界定各功能模塊之間的邊界和協(xié)同關(guān)系，確保模塊劃分既滿足系統(tǒng)功能實現(xiàn)的要求，又便于后續(xù)的設(shè)計、開發(fā)和維護，理解不同功能模塊在物聯(lián)系統(tǒng)整體運行中的協(xié)同作用機制。五、教學準備精心制作多媒體課件，涵蓋豐富的物聯(lián)系統(tǒng)實例圖片、工作原理演示動畫、案例分析視頻等，以直觀形象的方式呈現(xiàn)教學內(nèi)容。準備若干簡單的物聯(lián)系統(tǒng)模型，如智能家居模型、智能花盆模型等，供學生觀察、操作和實踐，增強學生的感性認識。為每個學生或小組配備必要的學習資料，包括學習指南、案例手冊、實踐操作手冊等，方便學生自主學習和小組協(xié)作。六、教法學法教法講授法：系統(tǒng)講解物聯(lián)系統(tǒng)的工作原理、功能需求確定方法和模塊功能劃分原則等重要概念和知識，確保學生掌握扎實的理論基礎(chǔ)。演示法：通過實際操作演示，如展示物聯(lián)系統(tǒng)模型的運行過程、利用軟件工具進行功能需求分析和模塊劃分的操作演示等，讓學生更直觀地理解抽象的知識和操作流程。任務(wù)驅(qū)動法：布置具有明確目標和要求的實踐任務(wù)，如讓學生以小組為單位，完成一個特定物聯(lián)系統(tǒng)的功能需求確定和模塊功能劃分方案，驅(qū)動學生主動學習和實踐，在完成任務(wù)的過程中掌握知識和技能。案例分析法：引入大量實際的物聯(lián)系統(tǒng)案例，如共享單車、智能交通、智能醫(yī)療等，引導學生對案例進行深入分析，探討其工作原理、功能需求和模塊劃分方式，培養(yǎng)學生分析問第3頁共172頁學法為我們的生活帶來便利的?”好奇心和學習興趣，自然引出本節(jié)課的主題——物聯(lián)系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)，重點聚焦模塊功作用。同時，結(jié)合生活中常見的物聯(lián)系統(tǒng)實例，如共享單車、智能手環(huán)、智單車的位置數(shù)據(jù)(采集數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)),通過窄帶物聯(lián)網(wǎng)將這些數(shù)據(jù)傳輸至云端服務(wù)器(傳輸與存儲數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)),服務(wù)器對單車位置數(shù)據(jù)進行分析處理，計算出單車的行駛軌跡、使用頻率等信息(分析處理數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)),用戶通過手機掃碼認證后，服務(wù)器向單車發(fā)出開鎖指令，實現(xiàn)用戶對單車的使用(反饋與控制環(huán)節(jié))。講解過程中，適時提問學生，引導學生思考不同學生活動：全神貫注地聽講，仔細觀察課件中的動畫演示和實例分析，積極回應(yīng)教師的提問，參與課堂互動，結(jié)合生活經(jīng)驗，思考并回答物聯(lián)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的工作方式和作用。設(shè)計意圖：通過直觀的課件展示和生動的實例講解，幫助學生構(gòu)建起對物聯(lián)系統(tǒng)工作原理的初步認知，為后續(xù)學習確定物聯(lián)系統(tǒng)功能需求和進行模塊功能劃分奠定堅實的理論基礎(chǔ)。讓學生清晰了解物聯(lián)系統(tǒng)的工作流程，有助于培養(yǎng)學生的系統(tǒng)思維能力。確定物聯(lián)系統(tǒng)的功能需求教師活動：展示一個具體的物聯(lián)系統(tǒng)場景——智能教室。向?qū)W生詳細描述智能教室的應(yīng)用場景，如教師希望能夠根據(jù)教室的光線強度自動調(diào)節(jié)燈光亮度，為學生提供舒適的學習環(huán)境；能夠?qū)崟r監(jiān)測教室的溫度和濕度，并自動控制空調(diào)和加濕器的運行，保持室內(nèi)環(huán)境適宜；能夠?qū)崿F(xiàn)智能考勤功能，自動記錄學生的出勤情況等。提出問題：“基于這樣的智能教室場景，大家思考一下，我們需要這個物聯(lián)系統(tǒng)具備哪些具體功能呢?”將學生分成小組，組織小組討論，每個小組推選一名組長，負責組織討論和記錄討論結(jié)果。教師巡視各小組，參與部分小組的討論，適時給予指導和啟發(fā)，引導學生從不同角度思考智能教室的功能需求，提醒學生關(guān)注系統(tǒng)的實用性、便捷性和可擴展性等方面。學生活動：學生以小組為單位，圍繞智能教室的功能需求展開熱烈討論。各小組成員積極發(fā)言，分享自己的想法和觀點，結(jié)合生活中的實際需求和對智能教室的期望，提出各種功能設(shè)想。組長認真記錄小組討論結(jié)果，對成員提出的功能需求進行整理和歸納。討論結(jié)束后，每組選派一名代表，向全班匯報小組討論結(jié)果。匯報過程中，其他小組的成員認真傾聽，可隨時提出疑問和補充意見。設(shè)計意圖：通過創(chuàng)設(shè)智能教室這一具體的物聯(lián)系統(tǒng)場景，引導學生進行小組討論，培養(yǎng)學生的分析問題能力、團隊協(xié)作能力和溝通表達能力。讓學生在討論中學會從實際應(yīng)用場景出發(fā)，全面、深入地思考物聯(lián)系統(tǒng)的功能需求，掌握確定物聯(lián)系統(tǒng)功能需求的方法，提高學生的信息意識和問題解決能力。模塊功能劃分教師活動：以智能教室中的自動調(diào)節(jié)燈光功能為例，詳細講解如何將功能需求進行模塊功能劃分。利用課件展示模塊功能劃分的過程和結(jié)果，將自動調(diào)節(jié)燈光功能劃分為傳感器模塊(負責檢測光照強度)、控制器模塊(接收傳感器傳來的光照強度數(shù)據(jù)，進行分析判斷，并根據(jù)預(yù)設(shè)條件發(fā)出控制信號)、執(zhí)行器模塊(根據(jù)控制器發(fā)出的控制信號，調(diào)節(jié)燈光亮度)。講解過程中，強調(diào)各模塊之間的相互關(guān)系和協(xié)同工作方式，說明模塊功能劃分的原則和好處，如提高系統(tǒng)的可維護性、可擴展性和可復用性等。然后，要求學生根據(jù)自己小組確定的物聯(lián)第5頁共172頁觀察學生的模塊功能劃分情況，及時給予指導和糾正，幫助學生解決呢?這些場景下的物聯(lián)系統(tǒng)又該如何進行功能需求確定和模塊功能劃分呢?”鼓勵學生積《物聯(lián)數(shù)據(jù)需采集》是人教版(2024)初中4單元《簡易物聯(lián)系統(tǒng)實踐》中的第17課內(nèi)容。在物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的時代背景下，數(shù)據(jù)采集作為物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是構(gòu)建物聯(lián)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。集對象和數(shù)據(jù)類型、采集方法以及常用的傳感器等內(nèi)容。通過具體的生活實例和簡單的實踐活動，讓學生了解物據(jù)，以及物體的位置、運動狀態(tài)等信息；數(shù)據(jù)類型、圖像型等。對于采集方法，介紹了傳感器采集、網(wǎng)絡(luò)爬蟲采集等方式，并著重講解了傳感器的工作原理和在濕度傳感器用于智能家居環(huán)境監(jiān)測，紅外傳感器用于自動門感應(yīng)等。解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運作機制，為后續(xù)學習物聯(lián)數(shù)據(jù)的處理、傳輸和應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，培養(yǎng)學生的數(shù)字化思維和對信息技術(shù)的實踐應(yīng)用能力，使學生能夠適應(yīng)數(shù)字化社會的發(fā)展需求。1.信息意識：學生能認識到物聯(lián)數(shù)據(jù)采集在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的重要地位，理解數(shù)據(jù)采集對實現(xiàn)智能化生活和生產(chǎn)的意義。在面對生活中的集的數(shù)據(jù)類型和可能的用途，提升對數(shù)據(jù)價值的敏感度。2.計算思維：在學習數(shù)據(jù)采集方法和傳感器工作原理的過程中，培養(yǎng)邏輯思維能力，學會分析不同場景下數(shù)據(jù)采集的需求，選擇合適的采集方法和傳感器。通過對采集數(shù)據(jù)的初步處理和分析，理解數(shù)據(jù)背后的規(guī)律，能夠運用算法思維設(shè)計簡單的數(shù)3.數(shù)字化學習與創(chuàng)新：通過自主探究和小組合作學習，掌握數(shù)據(jù)采集的知識和技能，積極探索新的采集方法和應(yīng)用場景。鼓勵學生利用所學知識進行創(chuàng)新實踐，嘗試設(shè)計個性化的數(shù)意識和實踐能力。4.信息社會責任：引導學生思考物聯(lián)數(shù)據(jù)采集過程中的隱私保護和數(shù)據(jù)安全問題，增強學生的信息安全意識和社會責任感。讓學生明白合理采集和使用數(shù)據(jù)的重要性，避免因數(shù)據(jù)造成不良影響。1.教學重點：理解物聯(lián)數(shù)據(jù)采集的概念、意義和常見的數(shù)據(jù)采集對象與類型。掌握常見傳感器的工作原理和應(yīng)用場景，能夠根據(jù)實際需求選擇合適的傳感器進行數(shù)據(jù)采集。學會使用簡單的工具和方法進行數(shù)據(jù)采集實踐操作。2.教學難點：理解不同傳感器的技術(shù)原理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換機制，能夠準確解讀傳感器采集的數(shù)據(jù)。根據(jù)復雜的實際需求，設(shè)計綜合性的數(shù)據(jù)采集方案，包括采集對象、采集方法、傳感器選輸方式等。在數(shù)據(jù)采集過程中，培養(yǎng)學生的批判性思維和創(chuàng)新能力，引導學生思考如何優(yōu)化采集過程和提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。八年級學生已經(jīng)具備了一定的信息技術(shù)基礎(chǔ)，對計算機和網(wǎng)絡(luò)有了初步的認識，也掌握了一些基本的軟件操作技能。他們對新鮮事物充滿好奇心和求知欲，物聯(lián)網(wǎng)作為新興技術(shù)，容易激發(fā)學生的學習興趣。然而，物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集涉及到一定的物理知來說可能較為抽象，理解起來有一定難度。部分學生在面對實際操作時，可能會出現(xiàn)動手能力不足、缺乏耐心和細心等問題。此外，學生在自主學習和合作學習方面的能力還需要進一步培養(yǎng)，在分析問題和解決問題時可能不夠全面和深入。因此，在教學生的實際情況，采用生動形象的教學方法，多舉實例，加強實踐操作指導，引導學生積極參與課堂討論和小組合作，逐步提升學生的學習能力。1.教學方法：情境教學法：創(chuàng)設(shè)智能家居、智能農(nóng)業(yè)、智能交通等實際物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用情境，讓學生在情境中感受數(shù)據(jù)采集的重要性，激發(fā)學習興趣。演示法：通過實物展示、實驗演示等方式，直觀地展示傳感器的工作過程和數(shù)據(jù)采集效果，幫助學生理解抽象的概念和原理。任務(wù)驅(qū)動法：布置具體的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，讓學生在完成任務(wù)的過程中掌握數(shù)據(jù)采集的方法和技能，培養(yǎng)學生的實踐能力和解決問題的能2.學習策略：自主探究策略：學生在教師的引導下，自主查閱資料、探索學習內(nèi)容，培養(yǎng)自主學習能力和獨立思考能力。小組合作策略：組織學生進行小組合作學習，共同完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)和討論問題，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作精神和溝通能力。實踐操作策略：通過親自動手操作傳感器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備，加深對知識的理解和掌握，1.準備各種常見的傳感器實物，如溫濕度傳感器、光照傳感器、紅外傳感器、壓力傳感器等，以及與之配套的數(shù)據(jù)采集模2.收集豐富的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例資料，包括圖片、視頻等，用于課堂3.為每個學生準備一份數(shù)據(jù)采集實驗手冊，包含實驗?zāi)康摹⒉襟E、4.準備相關(guān)的學習資料，如科普文章、在線課自然地導入新課。物聯(lián)數(shù)據(jù)采集是指通過各種技術(shù)手段，從物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器、設(shè)備、這些案例中數(shù)據(jù)采集的作用，讓學生進一步理解物聯(lián)數(shù)據(jù)采集的意第10頁共172頁棚溫濕度控制；光照傳感器用于路燈自動控制、植物生長補光控制；置實踐任務(wù)：使用溫濕度傳感器和光照傳感器采集教室環(huán)境中的溫方法。簡單講解這些方法的適用場景和優(yōu)缺點，拓展學生的知識面。應(yīng)用中如何選擇合適的數(shù)據(jù)采集方法。設(shè)計意圖：拓寬學生的視野，未來技術(shù)的展望能力。包括物聯(lián)數(shù)據(jù)采集的概念、意義、常見的數(shù)據(jù)采集對象和數(shù)據(jù)類型、回顧和分享，幫助學生鞏固所學知識，加深記憶，同時培養(yǎng)學生的總結(jié)歸納能力和表達能力。教師梳理：教師對學生的發(fā)言進行總結(jié)和補物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的重要地位，鼓勵學生在今后的生活中繼續(xù)關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)續(xù)學習打下堅實的基礎(chǔ)。7.作業(yè)布置：讓學生回家后，使用家中的智能設(shè)備(如智能手環(huán)、智能體重秤等)采集相關(guān)數(shù)據(jù)(如運動步數(shù)、睡第12頁共172頁意圖：通過課后作業(yè)，將課堂知識延伸到生活中，培養(yǎng)學生的自主學習能力和數(shù)據(jù)處理分析能力，讓學生進一步體會物聯(lián)數(shù)據(jù)采集在生活中的應(yīng)用。查閱資料，了解物聯(lián)網(wǎng)在自己感興趣的領(lǐng)域(如智能教育、智能環(huán)保、智能物流等)的數(shù)據(jù)采集應(yīng)用，制作一份手抄報，下節(jié)課進行展示和交流。設(shè)計意圖：培養(yǎng)學生的信息收集和整理能力，拓寬學生的知識面，同時鍛煉學生的動手制作能力和團隊協(xié)作能力。《物聯(lián)數(shù)據(jù)需采集》板書1.物聯(lián)數(shù)據(jù)采集概念：從物聯(lián)網(wǎng)中獲取數(shù)據(jù)的過程2.數(shù)據(jù)采集對象與類型(1)對象：環(huán)境、物體狀態(tài)、行為等數(shù)據(jù)(2)類型：數(shù)值、文本、圖像、音頻等(1)常見傳感器：溫濕度、光照、紅外、壓力等(2)工作原理：物理量轉(zhuǎn)化為電信號(3)應(yīng)用場景：智能家居、農(nóng)業(yè)、交通等(1)傳感器采集(2)網(wǎng)絡(luò)爬蟲等其他方法5.實踐操作要點(1)設(shè)備連接(2)數(shù)據(jù)記錄與分析第14頁共172頁第1課時：數(shù)據(jù)處理的“工具與原料”——工具認知與平臺取數(shù)年級：八年級課時時長：45分鐘對應(yīng)教材內(nèi)容：第四單元第18課18.1了解常見的數(shù)據(jù)處理工具、18.2體驗從物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)新課標核心素養(yǎng)對接：聚焦“信息意識”與“實踐創(chuàng)新”,通過物聯(lián)花盆項目數(shù)據(jù)為載體，(一)核心素養(yǎng)目標信息社會責任：在數(shù)據(jù)獲取過程中養(yǎng)成記錄平臺賬號信息、規(guī)范保存數(shù)據(jù)文件的習慣；在(二)知識與技能目標1.掌握數(shù)據(jù)處理工具的分類：傳統(tǒng)工具(算盤、機械式計算機)、現(xiàn)代工具(電子表格軟第15頁共172頁件如WPS表格，專用分析軟件如FineBI)、編程工具(Python及pandas庫等),明確各類工具的核心優(yōu)勢。2.能按步驟完成物聯(lián)網(wǎng)平臺數(shù)據(jù)下載：登錄平臺→進入主題頁面→篩選時間范圍→下載數(shù)據(jù)文件(CSV或Excel格式),能識別數(shù)據(jù)文件中的關(guān)鍵字段(時間、設(shè)備ID、數(shù)值、3.理解API調(diào)用數(shù)據(jù)的基本原理，能修改代碼中的賬號、密碼、主題ID等參數(shù)，運行程序后查看返回數(shù)據(jù)，能識別“200響應(yīng)值”代表請求成功，初步排查“401錯誤”等簡單問題。(三)過程與方法目標1.通過“工具演進討論一工具分類梳理”的活動，掌握數(shù)據(jù)處理工具的認知方法，提升歸納總結(jié)能力。2.通過“平臺下載實操—數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析”“API參數(shù)修改一程序運行驗證”的遞進式任務(wù)，掌握數(shù)據(jù)獲取的完整流程，提升問題排查與代碼修改能力。(四)情感態(tài)度與價值觀目標1.感受數(shù)據(jù)處理工具從傳統(tǒng)到現(xiàn)代的演進價值，體會電子計算機“存儲程序”模式的優(yōu)勢，激發(fā)對數(shù)據(jù)處理技術(shù)的探索興趣。2.培養(yǎng)“規(guī)范操作、細致記錄”的數(shù)據(jù)獲取習慣，在數(shù)據(jù)下載與API調(diào)用成功中增強技術(shù)實踐的自信心。三、課時教學重難點類別內(nèi)容突破策略教學重點1.數(shù)據(jù)處理工具的分類及適用場景；2.從物聯(lián)網(wǎng)平臺下載數(shù)據(jù)并分析結(jié)構(gòu)；3.API調(diào)用數(shù)據(jù)的參數(shù)修改與程序運行。1.制作“工具分類對比表”(含優(yōu)勢、適用場景、案例);2.提供平臺數(shù)據(jù)下載步驟卡(附截圖標注);3.給出彩色第16頁共172頁教學難點1.理解不同數(shù)據(jù)處理工具的核心差異；2.API調(diào)用中參數(shù)錯誤的排查(如賬號密碼錯誤、主題ID錯誤)。1.用“處理任務(wù)匹配工具”情境練習(如大量數(shù)據(jù)用Python,簡單統(tǒng)計用WPS);2.制作“API錯誤代碼對照表”(含401、404等錯誤原因及解決方法),教師巡回素材準備：工具分類對比表、平臺數(shù)據(jù)下載步驟卡、API代碼模板(標注修改點)、API錯誤代碼對照表、數(shù)據(jù)文件結(jié)構(gòu)分析表、傳統(tǒng)工具(算盤)圖片及現(xiàn)代工具界面截圖、物聯(lián)花盆項目數(shù)據(jù)預(yù)覽圖。工具準備：多媒體課件、白板、馬克筆、每組一臺電腦(安裝WPS表格、Python及requests庫、編程軟件)、物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(提前導入前兩課時物聯(lián)花盆數(shù)據(jù))、實物投影(展示操作步驟)、U盤(備份數(shù)據(jù)文件備用)。前置任務(wù)：1.回顧前兩課時內(nèi)容，記錄“物聯(lián)花盆項目采集了哪些數(shù)據(jù)?存儲在哪個平臺?”;2.在家中或?qū)W校使用過哪些處理數(shù)據(jù)的工具，記錄工具名稱及用途。教師準備：提前整理各小組物聯(lián)花盆項目的歷史數(shù)據(jù)(確保每個主題有3天以上數(shù)據(jù));調(diào)試Python環(huán)境，確保requests庫可正常使用；為每組生成物聯(lián)網(wǎng)平臺臨時賬號密碼及主題ID清單；制作數(shù)據(jù)下載、API調(diào)用的微視頻備用。五、課時教學過程(一)情境導入：物聯(lián)數(shù)據(jù)如何“變有用”?(5分鐘)教學活動：教師展示前兩課時各小組上傳到平臺的物聯(lián)花盆數(shù)據(jù)，提問：“我們已經(jīng)把溫度、土壤濕度等數(shù)據(jù)存到了平臺，這些密密麻麻的原始數(shù)據(jù)能直接告訴我們‘哪個花盆該澆水了’‘一周內(nèi)最高溫度是多少’嗎?”(不能)“要讓數(shù)據(jù)產(chǎn)生價值，就需要對其進行加工處理。而處理數(shù)據(jù)首先要明確用什么工具，以及如何把平臺的數(shù)據(jù)取出來。今天我們就解決這兩個問題：認識數(shù)據(jù)處理工具，學習從平臺獲取數(shù)據(jù)的方法?！币霰菊n主題。第17頁共172頁(二)核心探究一：數(shù)據(jù)處理工具——從算盤到Python(15分鐘)環(huán)節(jié)1:工具演進回顧——數(shù)據(jù)處理的“前世今生”(5分鐘):教師展示算盤、機械式計算機的圖片，提問：“這些是古代和近代的data處理工具，大家知道它們的缺點是什么嗎?”(功能單一、速度慢)“電子計算機的出現(xiàn)帶來了什么改變?”表格、Excel屬于電子表格軟件，而Python搭配pandas庫屬于編程工具，還有企業(yè)用的FineBI是專用分析軟件。”環(huán)節(jié)2:工具分類辨析——不同任務(wù)選“對工具”(8分鐘):教師發(fā)放“工具分類對比表”,結(jié)合物聯(lián)花盆項目任務(wù)講解：可視化強、適合小量數(shù)據(jù)統(tǒng)計統(tǒng)計單組1周內(nèi)溫度最大值、繪制濕度變化折線圖編程工具Python(pandas、numpy)自動化強、處理速度快、適合大量/多組數(shù)據(jù)批量處理全班10組數(shù)據(jù)、自動篩選光照不足時段專用分析軟件FineBI、Hadoop專業(yè)建模、大度分析全校多個綠植區(qū)數(shù)據(jù)綜合分析(拓展)情境練習：“要快速統(tǒng)計本組3天內(nèi)土壤濕度的平均值，選什么工具?要批量處理全班數(shù)據(jù)并篩選出所有光照不足的記錄，選什么工具?”學生搶答，教師點評強化“任務(wù)匹配工具”環(huán)節(jié)3:工具認知小結(jié)(2分鐘):心是‘匹配任務(wù)需求和數(shù)據(jù)量’,我們這兩節(jié)課會重點練習WPS表格和Python編程工具的使用?！痹O(shè)計意圖：用“演進回顧”建立工具發(fā)展認知，用“對比表+情境練習”突破工具分類辨析第18頁共172頁(三)核心探究二：數(shù)據(jù)獲取——從平臺“取原料”(20分鐘)環(huán)節(jié)1:數(shù)據(jù)下載——簡單直接的“取數(shù)法”(10分鐘):第一步：登錄物聯(lián)網(wǎng)平臺，輸入教師提供的小組賬號密碼(強調(diào)“賬號密碼是隱私，不可泄露”);第二步：進入“物聯(lián)花盆”項目對應(yīng)的主題頁面(如“grade8/花盆/土壤濕度”);第三步：篩選時間范圍為“前3天”,點擊“下載數(shù)據(jù)”,選擇“CSV格式”保存到電腦指定文件夾(命名規(guī)范：組1_土壤濕度_3天.csv);第四步：用WPS表格打開下載的文件，觀察數(shù)據(jù)字段識別不清：結(jié)合前兩課時平臺配置知識，解釋“clientId是設(shè)備ID,valueMsg是礎(chǔ)。”環(huán)節(jié)2:API調(diào)用——自動化的“取數(shù)法”(10分鐘):能按程序指令定期從平臺取數(shù)。它的核心是通過網(wǎng)絡(luò)請求，用賬號密碼驗證后獲取數(shù)據(jù)。”發(fā)放彩色標注的API代碼模板和“參數(shù)修改清單”,講解修改要點：紅色標注：user="小組賬號"(替換為教師提供的賬號);藍色標注：psd="小組密碼"(替換為對應(yīng)密碼);綠色標注：topic="主題ID"(替換為土壤濕度主題ID);紫色標注：接口網(wǎng)址(教師統(tǒng)一提供，避免學生出錯)。若顯示數(shù)據(jù)：說明調(diào)用成功，引導觀察數(shù)據(jù)格式(JSON格式，包含result字段);第19頁共172頁若顯示401錯誤：對照“錯誤代碼對照表”,提示“賬號密碼錯誤，重新核對修改”;若顯示200但無數(shù)據(jù)：檢查主題ID是否正確。拓展說明：“API調(diào)用是選做內(nèi)容，不同平臺接是規(guī)范操作的重要一步。”API調(diào)用難度，通過“手動vs自動”對比，讓學生理解API的優(yōu)勢，兼顧不同層次學生需(四)課堂小結(jié)+作業(yè)布置(5分鐘)式)一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(統(tǒng)一字段便于處理)”,強化知識結(jié)構(gòu)化。2.整理API調(diào)用時遇到的錯誤及解決方法，填寫問題清單。拓展作業(yè)：1.嘗試用WPS表格對土壤濕度數(shù)據(jù)進行“排序”,找出最大值和最小值；2.查閱Python的requests庫基礎(chǔ)用法，記錄1個常用函數(shù)(如get())的作用。預(yù)習作業(yè)：閱讀教材18.3內(nèi)容，思考“下載的CSV數(shù)據(jù)和API獲取的JSON數(shù)據(jù)，如何整理成便于分析的格式?”。第1課時：數(shù)據(jù)處理的“工具與原料”——工具與取數(shù)一、核心問題：用什么工具處理?如何取數(shù)據(jù)?二、數(shù)據(jù)處理工具分類(匹配任務(wù))2.編程工具：Python(pandas)→大量數(shù)據(jù)、自動化3.專用軟件：FineBI→專業(yè)分析(拓展)三、數(shù)據(jù)獲取兩方法(平臺取“原料”)1.手動下載(簡單直接)2.API調(diào)用(自動高效)步驟：改參數(shù)(賬號、密碼、主題ID)→運行程序→查結(jié)果關(guān)鍵：參數(shù)準確、識別錯誤(401=認證錯)第20頁共172頁第21頁共172頁第2課時：數(shù)據(jù)處理的“加工與增值”——數(shù)據(jù)整理與分析實操一、課時基本信息年級：八年級課時時長：45分鐘對應(yīng)教材內(nèi)容：第四單元第18課18.3了解處理數(shù)據(jù)的一般方法新課標核心素養(yǎng)對接：聚焦“數(shù)字思維”與“工程思維”,通過物聯(lián)花盆數(shù)據(jù)整理、統(tǒng)計、(一)核心素養(yǎng)目標數(shù)字思維：能理解數(shù)據(jù)處理的核心流程(明確目標—整理數(shù)據(jù)—分析數(shù)據(jù)一得出結(jié)論),能第22頁共172頁區(qū)分數(shù)據(jù)整理、統(tǒng)計分析、篩選分析的不同作用，建立“數(shù)據(jù)驅(qū)動決策”的思維。工程思維：能結(jié)合物聯(lián)花盆“判斷澆水需求”的目標，用WPS表格或Python整理數(shù)據(jù)、分析關(guān)鍵指標(最值、平均值)、篩選異常數(shù)據(jù)，能繪制簡單的數(shù)據(jù)分析流程圖。信息社會責任：在數(shù)據(jù)處理中養(yǎng)成“檢查數(shù)據(jù)質(zhì)量”的習慣，對異常數(shù)據(jù)不隨意刪除，而是標注并分析原因；在小組協(xié)作中規(guī)范共享處理后的數(shù)據(jù)，尊重數(shù)據(jù)所有權(quán)。(二)知識與技能目標1.掌握數(shù)據(jù)整理的基本方法：能將CSV格式數(shù)據(jù)導入WPS表格并規(guī)范表頭，能識別并標注數(shù)據(jù)缺失、重復、格式錯誤等問題；能將API獲取的JSON數(shù)據(jù)用Python解析為DataFrame格式。2.掌握統(tǒng)計分析的核心技能：能用WPS表格的“最大值”“最小值”“平均值”函數(shù)計算土壤濕度關(guān)鍵指標；能用Python的sort_values方法排序獲取最值，用mean()函數(shù)計算平均值。3.掌握篩選分析的基本操作：能用WPS表格篩選出土壤濕度低于閾值(如30%)的記錄；能用Python多條件篩選出指定設(shè)備的光照充足時段數(shù)據(jù)，為澆水決策提供依據(jù)。(三)過程與方法目標1.通過“數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查一格式規(guī)范一異常標注”的整理流程，掌握數(shù)據(jù)清洗的基本方法，提升數(shù)據(jù)質(zhì)量意識。2.通過“統(tǒng)計關(guān)鍵指標一篩選目標數(shù)據(jù)一得出決策結(jié)論”的遞進式任務(wù)，掌握數(shù)據(jù)分析的完整方法，提升數(shù)據(jù)解讀能力。(四)情感態(tài)度與價值觀目標1.感受數(shù)據(jù)處理從“原始數(shù)據(jù)”到“決策依據(jù)”的增值過程，體會“數(shù)據(jù)是資源”的內(nèi)涵，激發(fā)對數(shù)據(jù)分析的探索興趣。2.培養(yǎng)“嚴謹細致、有理有據(jù)”的數(shù)據(jù)分析習慣，在通過數(shù)據(jù)得出澆水決策時增強用數(shù)據(jù)說話的意識。三、課時教學重難點第23頁共172頁類別內(nèi)容突破策略教學重點1.數(shù)據(jù)整理中的異常識別與標注；2.統(tǒng)計分析(最值、平均值)的實操；3.篩選分析(閾1.提供“數(shù)據(jù)異常類型對照表”(含缺失、模板；3.設(shè)計“澆水決策”真實場景，明確教學難點1.Python中JSON數(shù)據(jù)解析為DataFrame格式；2.多條件篩選的邏輯梳理；3.數(shù)據(jù)分析結(jié)用；2.用“先單條件后多條件”的遞進練習；3.發(fā)放“分析結(jié)論對照表”(如濕度<30%→需要澆水)。統(tǒng)計、篩選)、數(shù)據(jù)分析流程圖模板、分析結(jié)論對照表、土壤濕度閾值標準(參考值：低于30%需澆水，高于70%過濕)、光照充足閾值(≥1000)。numpy、json庫)、物聯(lián)網(wǎng)平臺數(shù)據(jù)(確保各小組數(shù)據(jù)含少量異常值)、實物投影(展示操作過程)、小組任務(wù)單(明確分析目標)。前置任務(wù)：1.回顧第1課時下載的數(shù)據(jù)文件，確保能找到并打開；2.提前在Python中安裝pandas庫(教師提供安裝教程);3.思考“判斷一個花盆是否需要澆水，需要分析哪些數(shù)據(jù)指標?”。教師準備：提前在部分小組數(shù)據(jù)中植入少量異常值(如濕度100%、光照0值);調(diào)試Python環(huán)境確保庫函數(shù)可用；制作數(shù)據(jù)整理、分析的分步演示視頻；準備“小老師”培訓(提前教會3名學生Python解析數(shù)據(jù))。第24頁共172頁(一)回顧導入：數(shù)據(jù)“原料”如何變“決策”?(5分鐘)教學活動：教師回顧舊知：“上節(jié)課我們用兩種方法從平臺獲取了物聯(lián)花盆的‘數(shù)據(jù)原料’‘哪個花盆該澆水’的決策。”展示本節(jié)課目標：“1.整理數(shù)據(jù)(去雜);2.分析數(shù)據(jù)(提關(guān)鍵);3.得出決策(用數(shù)據(jù))?！?二)核心探究一：數(shù)據(jù)整理——給數(shù)據(jù)“去雜整形”(12分鐘)環(huán)節(jié)1:數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查——識別“壞數(shù)據(jù)”(5分鐘):教師發(fā)放“數(shù)據(jù)異常類型對照表”,講解常見問題：數(shù)據(jù)缺失：某行的valueMsg字段為空；格式錯誤：濕度值為“100”(無單位，需確認是否為百分比)、光教師巡視發(fā)現(xiàn)典型異常案例，通過實物投影展示，引導全班判斷：“這行數(shù)據(jù)濕度100%,這是數(shù)據(jù)處理的規(guī)范?！杯h(huán)節(jié)2:數(shù)據(jù)格式規(guī)范——統(tǒng)一“好數(shù)據(jù)”(7分鐘):WPS表格整理(基礎(chǔ)路徑，全員掌握):步驟：打開CSV文件→在第一行添加表頭(時間、設(shè)備ID、土壤濕度、主題ID)→將時間戳列轉(zhuǎn)為“日期時間”格式(選中列→右鍵→設(shè)置單元格格式→日期)→刪除重復行(數(shù)據(jù)→刪除重復項)。Python整理(提升路徑，選做):第25頁共172頁#假設(shè)已獲取API返回的res數(shù)據(jù)res_text='{"result":[{"time":"2025-11-20","clientId":"df=pd.DataFrame(data["result"])#轉(zhuǎn)為表格格式print(df)#查看整理后的數(shù)據(jù)dfdf.to_csv("組1_整理后_土壤濕度.csv",index=False)#保存為規(guī)范文件編程分析數(shù)據(jù)的核心格式，就像Python中的‘電子表格’?！?三)核心探究二：數(shù)據(jù)分-析——給數(shù)據(jù)“提關(guān)鍵信息”(20分鐘)環(huán)節(jié)1:統(tǒng)計分析——找“核心指標”(10分鐘):均值——平均值低于30%需澆水，高于70%過濕。我們用兩種工具計算這些指標?！盬PS表格統(tǒng)計(全員掌握):發(fā)放“函數(shù)公式模板表”,講解操作：最大值：在空白單元格輸入=MAX(C2:C100)(C列為土壤濕度值),按回車；結(jié)果標注：在表格中注明“平均值45%,正常無需澆水”。第26頁共172頁Python統(tǒng)計(提升路徑):#計算最值和平均值max_humidity=df["valueMsg"].min_humidity=df["valueMsg"].avg_humidity=df["valueMprint(f"print(f"土壤濕度最大值：{max_humidity}%")print(f"print(f"土壤濕度最小值：{min_humidity}%")print(f"土壤濕度平均值：{avghumidity:.1f#決策判斷print("決策：需要澆水")print("決策：澆水過多，需通風")printprint("決策：濕度正常")適合批量處理多組數(shù)據(jù)?！杯h(huán)節(jié)2:篩選分析——找“目標數(shù)據(jù)”(10分鐘):教師提出新需求：“除了平均值，我們還想知道‘本周內(nèi)有哪些時間段土壤濕度低于30%?’‘組1的光照充足時段有多少?’,這就需要篩選分析?！盬PS表格篩選(全員掌握):→“小于”→輸入30→點擊確定，查看篩選出的記錄(標注這些時段需要澆水)。Python多條件篩選(提升路徑):需求：篩選“組1設(shè)備”且“光照強度≥1000”的時段，代碼模板：第27頁共172頁#讀取光照數(shù)據(jù)并篩選lightlight_df=pd.read_csv("組1_光照_3天.csv")#多條件篩選：設(shè)備ID為"組1"且光照≥1000print(bright_time[["time","valueMsgprint(bright_time[["time","valueMsg教師強調(diào)：“&代表‘且’條件，篩選時要注意字段名稱與數(shù)據(jù)文件一致?！蓖卣褂懻摚骸昂Y選出的濕度低于30%的時段，如果同時光照充足，是否需要立即澆水?”引礎(chǔ)+提升”雙路徑，用模板降低操作難度，通過結(jié)果對比驗證準確(四)核心探究三：流程梳理與成果展示(5分鐘)→數(shù)據(jù)整理(去雜規(guī)范)→統(tǒng)計分析(最值、平均值)→篩選分析(目標時段)→得出結(jié)論”,標注每個環(huán)節(jié)使用的工具和遇到的問題。選取2組展示流程圖和分析結(jié)論，教師點評：“好的數(shù)據(jù)分析要‘有理有據(jù)’,既要有數(shù)據(jù)計算結(jié)果，也要有對異常數(shù)據(jù)的標注，還要結(jié)合實際場景得出結(jié)論?！?五)拓展提升：數(shù)據(jù)異常的深度分析(3分鐘)教學活動：教師展示某組數(shù)據(jù)中“土壤濕度100%”的異常記錄，提問：“這個異常數(shù)據(jù)可能是什么原因?qū)е碌?如何處理?”引導學生結(jié)合前兩課時知識回答：“傳感器插入水中、接線短路、程序錯誤”,教師總結(jié)：“異常數(shù)據(jù)不能直接刪除，要先分析原因，若為傳感器謹性要求?！钡?8頁共172頁(六)課堂小結(jié)+作業(yè)布置(2分鐘)小結(jié)：數(shù)據(jù)處理“五步法”:師生共同梳理：“1.明確目標(如澆水決策);2.獲取數(shù)據(jù)(下載或API);3.整理數(shù)據(jù)(去雜規(guī)范);4.分析數(shù)據(jù)(統(tǒng)計+篩選);5.得出結(jié)論(數(shù)據(jù)支撐決策)”,強調(diào)：“數(shù)據(jù)整理是基礎(chǔ)，分析要緊扣目標，結(jié)論要有理有據(jù)。”2.查閱pandas庫的“fillna()”函數(shù)用法，嘗試用平均值填充數(shù)據(jù)中的缺失值。決策建議(附WPS計算截圖或Python代碼運行截圖)。第2課時：數(shù)據(jù)處理的“加工與增值”——整理與分析一、核心問題：數(shù)據(jù)如何變決策?→整理+分析二、數(shù)據(jù)處理五步法1.明確目標：澆水決策(濕度、光照)3.整理數(shù)據(jù)：去雜(識異常)+規(guī)范(加表頭、轉(zhuǎn)格式)4.分析數(shù)據(jù)：①統(tǒng)計(最值、平均值→用函數(shù)/代碼)②篩選(閾值/多條件→找目標數(shù)據(jù))5.得出結(jié)論：數(shù)據(jù)支撐(如濕度<30%→澆水)第29頁共172頁第1課時：讓數(shù)據(jù)“開口說話”——數(shù)據(jù)可視化的作用與常見方式年級：八年級課時時長：45分鐘對應(yīng)教材內(nèi)容：第四單元第19課19.1了解數(shù)據(jù)可視化的作用、19.2熟悉常見的數(shù)據(jù)可視化方式新課標核心素養(yǎng)對接：聚焦“信息意識”與“數(shù)字思維”,以物聯(lián)花盆分析數(shù)據(jù)為載體，理(一)核心素養(yǎng)目標能列舉生活中3種以上可視化應(yīng)用場景；能區(qū)分趨勢、比例、分布3類可視化方式的差異，數(shù)字思維：能結(jié)合物聯(lián)花盆的溫度、濕度數(shù)據(jù)特征，判斷適合的可視化方式(如趨勢用折線圖),能分析可視化圖表背后的數(shù)據(jù)規(guī)律，初步形成“數(shù)據(jù)特征一呈現(xiàn)方式”的匹配思維。(二)知識與技能目標第30頁共172頁2.掌握常見可視化方式的分類及適用場景：能準確區(qū)分折線圖、柱形圖(趨勢可視化)、餅圖、環(huán)形圖(比例可視化)、散點圖(分布可視化)的核心用途，能說出標簽云的適用場景(文本數(shù)據(jù)高頻詞呈現(xiàn))。3.能根據(jù)給定數(shù)據(jù)任務(wù)(如“展示一周濕度變化”“呈現(xiàn)不同花盆濕度占比”),選擇對(三)過程與方法目標(四)情感態(tài)度與價值觀目標2.培養(yǎng)“關(guān)注生活中的數(shù)據(jù)可視化”的觀察習慣，在案例分析中增強對數(shù)據(jù)價值的認知，三、課時教學重難點類別內(nèi)容突破策略教學重點1.數(shù)據(jù)可視化的4大核心作用及案例解讀；2.3類常見可視化方式的分類式的匹配。1.制作“作用一案例”對照表(附圖表截圖);2.設(shè)計“可視化方式對比卡”(含類型、代表圖表、適用場景、案例);3.開展“數(shù)據(jù)任務(wù)匹配賽”,用物聯(lián)花盆數(shù)據(jù)任務(wù)強化應(yīng)用。第31頁共172頁教學難點1.區(qū)分折線圖與柱形圖的適用場景化方式(如何時用比例圖、何時用趨勢圖)。1.用“時間序列數(shù)據(jù)”與“類別數(shù)據(jù)”素材準備：數(shù)據(jù)可視化作用案例集(含溫度異常圖、智慧社區(qū)大屏圖、航班準點率圖)、可生活可視化場景圖片集(如天氣圖、共享單車分布、手機步數(shù)趨勢)。工具準備：多媒體課件、白板、馬克筆、每組一臺電腦(安裝WPS表格、瀏覽器)、實物投影(展示案例)、在線標簽云生成工具鏈接(提前測試可用)、小組任務(wù)卡(明確討論主題)。前置任務(wù)：1.回顧前兩課時物聯(lián)花盆數(shù)據(jù)分析結(jié)果，記錄“本組分析了哪些數(shù)據(jù)?得出了哪視化作用和方式的微視頻備用；準備物聯(lián)花盆不同類型數(shù)據(jù)(趨勢類、比例類、分布類)的(一)情境導入：數(shù)據(jù)結(jié)論如何“更直觀”?(5分鐘)教學活動：教師展示兩組物聯(lián)花盆數(shù)據(jù)分析成果：第一組是“土壤濕度數(shù)據(jù)統(tǒng)計表(含3天最值、平均值)”,第二組是“土壤濕度變化折線圖(標注異常點)”。提問：“對比這兩組成果，哪組能更快看出‘哪天濕度最低?是否有異常值?’?”(第二組)“像這樣把數(shù)據(jù)變成圖表的過程，就是數(shù)據(jù)可視化。前兩課時我們讓數(shù)據(jù)‘變有用’,今天開始我們讓設(shè)計意圖：通過“表格vs圖表”的直觀對比，凸顯可視化的優(yōu)勢，銜接前兩課時的分析成第32頁共172頁(二)核心探究一：數(shù)據(jù)可視化的作用——為什么要“畫圖”?(15分鐘)環(huán)節(jié)1:生活案例分享——發(fā)現(xiàn)可視化的價值(5分鐘):學生分組展示前置任務(wù)收集的可視化案例，分享：“這是哪里的場景?用了什么呈現(xiàn)方式?能看出什么信息?”教師選取3個典型案例(如天氣折線圖、成績柱狀圖、共享單車散點圖),引導全班分析：“這些案例為什么不用表格而用圖表?”(更直觀、易發(fā)現(xiàn)規(guī)律、方便交流)。環(huán)節(jié)2:核心作用解讀——可視化的“四大本領(lǐng)”(8分鐘):發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常：展示溫度變化折線圖(標注13:00異常峰值),講解：“表格中13:00的溫度值單獨看不明顯，折線圖中突然的峰值能快速定位異常，方便排查傳感器故障等問題?！钡榷囝悢?shù)據(jù)，工作人員一眼就能掌握社區(qū)整體運行狀態(tài)，這是表格無法實現(xiàn)的全局視角?！卑l(fā)現(xiàn)趨勢變化：展示航班近30天準點率趨勢圖，講解：“從圖中能清晰看出航班準點率的下降趨勢，幫助乘客預(yù)測出行風險，這是單組數(shù)據(jù)無法體現(xiàn)的規(guī)律。”長匯報物聯(lián)花盆項目時，圖表比表格更有說服力?！毙〗M討論：“結(jié)合本組物聯(lián)花盆數(shù)據(jù)，說說可視化能幫我們解決什么問題?”(如發(fā)現(xiàn)濕度變化規(guī)律、快速展示不同花盆的濕度占比),每組分享1個核心作用。環(huán)節(jié)3:作用小結(jié)(2分鐘):教師引導總結(jié)：“數(shù)據(jù)可視化的核心價值是‘化抽象為直觀、化復雜為簡潔’,四大作用圍的發(fā)揮?！痹O(shè)計意圖：從學生生活案例切入，再回歸教材核心作用，用“對照表+案例解讀”降(三)核心探究二：常見的可視化方式——用什么“畫圖”?(20分鐘)第33頁共172頁環(huán)節(jié)1:可視化方式分類——按“數(shù)據(jù)需求”選類型(10分鐘):教師發(fā)放“可視化方式對比卡”,結(jié)合物聯(lián)花盆數(shù)據(jù)場景講解3類核心方式：類型折線圖、柱形圖律的變化趨勢比例可圖多組數(shù)據(jù)占整體的比例關(guān)系，需展示占比數(shù)占總天數(shù)的比例圖散點數(shù)據(jù)在空間或數(shù)值范圍內(nèi)的分布，需展示分布規(guī)律展示教室不同位置花盆的光照強度分布“什么時候用折線圖?什么時候用柱形圖?”引導總結(jié)：“折線圖側(cè)重‘趨勢變化’(時間序列),柱形圖側(cè)重‘類別對比'(不同對象橫向比較)。”環(huán)節(jié)2:拓展方式體驗——文本數(shù)據(jù)的可視化(8分鐘):《春》的標簽云(“春天”“桃花”“春風”等高頻詞字體較大),講解：“詞頻越高，字體越大，能快速把握文本核心?！焙笊蓸撕炘?，保存并分享：“從標簽云能看出這篇課文的核心內(nèi)容是什么?和我們閱讀后的感受一致嗎?”教師小結(jié)：“標簽云是文本數(shù)據(jù)的‘可視化名片’,拓展了可視化的應(yīng)用范圍，體現(xiàn)了可視化‘化繁為簡’的核心思路。”第34頁共172頁環(huán)節(jié)3:方式匹配練習(2分鐘):教師給出物聯(lián)花盆數(shù)據(jù)任務(wù)：“1.展示3個花盆的光照達標率；2.展示每天澆水后濕度的變化；3.展示教室不同角落花盆的溫度分布。”學生搶答對應(yīng)可視化方式(餅圖、折線圖、散點圖),教師點評強化匹配邏輯。設(shè)計意圖：用“對比卡+場景案例”清晰呈現(xiàn)三類核心方式，重點辨析折線圖與柱形圖的差(四)核心探究三：可視化方式?jīng)Q策——如何選“對圖表”?(3分鐘)確數(shù)據(jù)類型(數(shù)值/文本);第二步：若為數(shù)值數(shù)據(jù)，判斷是時間趨勢(選折線圖)、類別比例(選餅圖)還是空間分布(選散點圖);第三步：若為文本數(shù)據(jù)，選標簽云?！苯Y(jié)合物聯(lián)花盆任務(wù)案例演示決策過程，學生對照流程圖復述1個任務(wù)的決策步驟。(五)課堂小結(jié)+作業(yè)布置(2分鐘)小結(jié)：可視化的“1核4用3類”:師生共同梳理：“1個核心(化抽象為直觀);4大作用(發(fā)現(xiàn)異常、把握全局、洞察趨勢、便捷共享);3類核心方式(趨勢、比例、分布)+1類拓展(標簽云)”,強調(diào)：“選擇可視化方式的關(guān)鍵是‘匹配數(shù)據(jù)特征和展示目標’。”基礎(chǔ)作業(yè)：1.完善“作用—案例”對照表，為每個作用補充1個生活案例；2.結(jié)合本組物聯(lián)花盆數(shù)據(jù)，列出3個可視化任務(wù)，明確每個任務(wù)的目標和對應(yīng)可視化方式。拓展作業(yè)：1.用手機拍攝3個不同類型的可視化場景(趨勢、比例、分布各1個),標注數(shù)預(yù)習作業(yè)：閱讀教材19.3內(nèi)容，思考“用WPS表格制作折線圖需要哪些步驟?用Python制作圖表和用表格制作有什么區(qū)別?”。第35頁共172頁第1課時：讓數(shù)據(jù)“開口說話”——作用與方式一、核心問題：為什么可視化?用什么可視化?二、1個核心：化抽象為直觀，讓數(shù)據(jù)易理解、易交流三、4大作用(案例支撐)2.把握全局：智慧社區(qū)大屏→整體運行4.便捷共享：圖表匯報→高效溝通四、常見可視化方式(匹配數(shù)據(jù)特征)1.趨勢可視化：折線圖、柱形圖→隨時間變化(濕度趨勢)2.比例可視化：餅圖、環(huán)形圖→占比關(guān)系(達標率)3.分布可視化：散點圖→空間/數(shù)值分布(光照分布)4.拓展：標簽云→文本數(shù)據(jù)(課文核心)五、決策邏輯：數(shù)據(jù)特征→展示目標→可視化方式第36頁共172頁第2課時：讓數(shù)據(jù)“繪成圖表”——數(shù)據(jù)可視化實操與優(yōu)化學科：信息科技年級：八年級課時主題：讓數(shù)據(jù)“繪成圖表”——數(shù)據(jù)可視化實操與優(yōu)化課時時長：45分鐘對應(yīng)教材內(nèi)容：第四單元第19課19.3體驗數(shù)據(jù)可視化新課標核心素養(yǎng)對接：聚焦“實踐創(chuàng)新”與“工程思維”,以物聯(lián)花盆數(shù)據(jù)為載體，掌握用(一)核心素養(yǎng)目標坐標軸標簽、圖例等基礎(chǔ)設(shè)置；能參照代碼模板用Python制作折線圖，初步實現(xiàn)圖表個性化(如修改顏色、尺寸)。色和標注，能說出圖表優(yōu)化的3個核心維度(清晰性、美觀性、針對性);能繪制簡單的可(二)知識與技能目標1.掌握WPS表格制作圖表的核心步驟：選擇數(shù)據(jù)區(qū)域→插入對應(yīng)圖表→設(shè)置圖表元素(標題、坐標軸、圖例、數(shù)據(jù)標簽)→調(diào)整圖表樣式(顏色、字體)→保存圖表。2.掌握Python制作折線圖的第37頁共172頁3.掌握圖表優(yōu)化的基本技巧：根據(jù)場景修改標題(如“組1土壤濕度趨勢圖”改為“物聯(lián)花盆組1一周土壤濕度變化趨勢”)、標注關(guān)鍵數(shù)據(jù)(如異常點、平均值線)、調(diào)整顏色搭配(避免刺眼配色)。(三)過程與方法目標(四)情感態(tài)度與價值觀目標三、課時教學重難點類別內(nèi)容突破策略教學重點1.WPS表格制作折線圖、餅圖、散點圖的實操；2.Python制作折線圖的代碼修改與運行；3.圖表基礎(chǔ)優(yōu)1.提供“WPS圖表制作步驟卡”(附截圖標注);2.給出彩色標注的Python代碼模板(標注修改點);3.設(shè)計“場景化優(yōu)化任務(wù)”(如“給低年級同學看的圖表”)。教學難點1.WPS表格中正確選擇數(shù)據(jù)區(qū)域(如值數(shù)據(jù)”);2.Python中matplotlib1.用不同顏色標注數(shù)據(jù)區(qū)域示例，強調(diào)“類別與數(shù)值對應(yīng)”;2.提供中文顯示代碼模板，提前安裝中文字體；第38頁共172頁需求精準優(yōu)化圖表(如“匯報用”3.給出“場景需求對照表”(含受眾、重點、優(yōu)化方向),教師巡回指導。素材準備：WPS圖表制作步驟卡、Python代碼模板(含中文顯示配置)、圖表優(yōu)化場景需求格式)、優(yōu)秀圖表案例集(不同場景)、可視化制作流程圖模板。庫、編程軟件)、實物投影(演示操作步驟)、U盤(備份數(shù)據(jù)文件和代碼模板)、小組優(yōu)化任務(wù)單(明確場景和要求)。2.嘗試用WPS表格插入任意一種圖表，記錄操作中遇到的問題(如不會選數(shù)據(jù)區(qū)域);3.提前在Python中安裝matplotlib庫(教師提供安裝教程)。聯(lián)花盆數(shù)據(jù)文件按小組分發(fā)；制作WPS和Python圖表制作的分步演示視頻；培訓3名“小老師”(提前掌握兩種工具制作方法);準備不同場景的優(yōu)化評價標準。(一)回顧導入：圖表制作“怎么上手”?(5分鐘)用Python實現(xiàn)個性化制作，最后根據(jù)場景優(yōu)化圖表，讓我們的可視化作品更專業(yè)。”展示本節(jié)課目標：“1.實操制作(WPS+Python);2.場景優(yōu)化；3.成果展示?！钡?9頁共172頁(二)核心探究一：WPS表格實操——基礎(chǔ)圖表“快速做”(15分鐘)環(huán)節(jié)1:折線圖制作——趨勢數(shù)據(jù)可視化(6分鐘):第一步：打開整理后的CSV數(shù)據(jù)文件，選中“時間列”和“土壤濕度列”(按住Ctrl鍵可跨列選擇);第二步：點擊“插入”→“折線圖”→選擇“帶第三步：設(shè)置圖表元素：點擊圖表右側(cè)“+”,勾選“圖表標題”“坐標軸標題”“圖例”“數(shù)據(jù)標簽”;期”,Y軸改為“土壤濕度(%)”,右鍵異常數(shù)據(jù)點選擇“添加數(shù)據(jù)標簽”并標注“疑似第五步：調(diào)整樣式：選擇圖表樣式中的“淡雅配色”,調(diào)整圖表大小至合適尺寸。數(shù)據(jù)區(qū)域選擇錯誤：引導觀察“選中區(qū)域是否環(huán)節(jié)2:餅圖與散點圖制作——比例與分布數(shù)據(jù)可視化(7分鐘):教師分任務(wù)：A、B組用“5個花盆濕度達標天數(shù)”制作餅圖(展示占比),C、D組用“教室不同位置花盆光照數(shù)據(jù)”制作散點圖(展示分布)。發(fā)放對應(yīng)步驟卡，強調(diào)關(guān)鍵差異：散點圖關(guān)鍵：選中“X坐標(教室列數(shù))”“Y坐標(教室行數(shù))”“光照值”列，插入散點圖后用“氣泡大小”關(guān)聯(lián)光照值(值越大氣泡越大)。學生分組實操，完成后小組間交換檢查：“餅圖是否顯示了百分比?散點圖是否體現(xiàn)了光照分布差異?”教師選取1組餅圖和1組散點圖點評，強化不同圖表的制作要點。環(huán)節(jié)3:問題排查小結(jié)(2分鐘):教師發(fā)放“問題排查清單”,總結(jié)常見問題及解決方法：第40頁共172頁餅圖百分比錯誤：確認數(shù)值列是否為有效數(shù)值(無文本);標簽顯示不全：調(diào)整圖表大小或右鍵標簽選(三)核心探究二：Python實操——個性化圖表“精準做”(12分鐘)環(huán)節(jié)1:折線圖代碼解析——理解制作邏輯(4分鐘):#1.讀取數(shù)據(jù)(黃色標注：修改為本組數(shù)據(jù)文件路徑)df=pd.read_csv("組1_土壤濕度_一周.csv")#2.配置中文顯示(綠色標注：固定代碼，無需修改)plt.rcParams['font.sans-serif']=['SimHei']#解決中文亂碼plt.rcParams['axes.unicode_minus']=F#3.準備數(shù)據(jù)(藍色標注：對應(yīng)數(shù)據(jù)列名)x=df["時間"]y=df["土壤濕度"]#4.設(shè)置畫布(紫色標注：可修改尺寸)plt.figure(figsize=(10,#5.繪制折線圖(紅色標注：可修改顏色和線條樣式)#6.添加平均值線(橙色標注：新增個性化內(nèi)容)plt.axhline(y=avg_y,color='red',linestyle='--',label=f’#7.設(shè)置圖表元素(青色標注：修改標題和標簽)plt.title('組1一周土壤濕度變化趨勢圖(Python制作)’,fontsize=14)第41頁共172頁plt.legend()#顯示圖例plt.xticks(rotation=45)#日期標簽旋轉(zhuǎn)45度避免重疊plt.tight_layout()#自動調(diào)整布局plt.show()plt.savefig("組1_濕度趨勢_Python.png")設(shè)置，可根據(jù)需求修改?！杯h(huán)節(jié)2:代碼修改與運行——個性化實操(8分鐘):平均值線不顯示：檢查avg_y的計算代碼是否正確。小組展示Python制作的圖表，對比WPS制作的圖表："Python制作的圖表多了哪些個性化元素?適合什么場景?”(批量制作、復雜個性化需求)。數(shù)實現(xiàn)個性化，對比WPS凸顯Python的優(yōu)勢，兼顧基礎(chǔ)操作和能力提升。(四)核心探究三：圖表優(yōu)化——按需調(diào)整“更專業(yè)”(10分鐘)環(huán)節(jié)1:場景分析——優(yōu)化“有方向”(3分鐘):教師發(fā)放“場景需求對照表”,講解不同場景的優(yōu)化重點：第42頁共172頁題改為“物聯(lián)花盆項目組X濕度分析圖”,添加“結(jié)論：濕度正常”文本框小組抽簽確定優(yōu)化場景，討論：“本組圖表需要從哪些方面優(yōu)化?具體怎么改?”環(huán)節(jié)2:優(yōu)化實操——細節(jié)“定效果”(5分鐘):學生根據(jù)場景需求優(yōu)化圖表(選擇WPS或Python制作的圖表其一優(yōu)化),教師提供優(yōu)化技標題優(yōu)化：包含“項目名稱+數(shù)據(jù)類型+分析維度”(如“物聯(lián)花盆組1一周土壤濕度變化趨勢圖”);數(shù)據(jù)標注：關(guān)鍵數(shù)據(jù)(最值、平均值、異常點)添加標簽或文本說明；配色優(yōu)化：避免超過3種鮮艷顏色，用淺色背景搭配深色線條；結(jié)論凸顯：添加文本框注明核心結(jié)論(如“本周土壤濕度平均值45%,無需頻繁澆水”)?！靶±蠋煛眳f(xié)助指導優(yōu)化技巧，如“添加文本框”“調(diào)整配色方案”等操環(huán)節(jié)3:小組互評——優(yōu)化“有標準”(2分鐘):小組交換優(yōu)化后的圖表，對照場景需求評分：“標題是否規(guī)范?核心結(jié)論是否清晰?配色是否美觀?”,每組獲得1條改進建議。(五)成果展示+小結(jié)作業(yè)(5分鐘)成果展示(3分鐘):選取2個不同場景的優(yōu)化作品展示，作者講解：“我們的場景是XX,優(yōu)化了標題、標注了異常點、添加了結(jié)論，這樣能讓受眾快速理解核心信息?！苯處燑c“優(yōu)秀的可視化作品不僅要準確呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，更要貼合場景需求，讓受眾‘一眼看懂’。”小結(jié)：可視化制作“三步法”(1分鐘):師生共同梳理：“1.明確目標(數(shù)據(jù)特征+展示需求);2.選擇工具(WPS快速做，Python個性化);3.優(yōu)化迭代(按場景調(diào)整細節(jié))”,強調(diào)：“工具是手段，場景需求是核心，讓數(shù)據(jù)有效傳達才是最終目的?！狈謱幼鳂I(yè)(1分鐘):第43頁共172頁基礎(chǔ)作業(yè)：1.完善本組優(yōu)化后的圖表，添加數(shù)據(jù)來源平臺2025.11.1-7采集”);2.繪制本組可視化制作流程圖，標注關(guān)鍵步驟和遇到的問題。拓展作業(yè)：1.用Python制作本組光照數(shù)據(jù)的柱形圖，對比不同花盆的光照差異；2.查閱matplotlib庫文檔，嘗試添加“數(shù)據(jù)網(wǎng)格線”優(yōu)化圖表。實踐作業(yè)：小組合作完成“物聯(lián)花盆數(shù)據(jù)可視化報告”,包含原始數(shù)據(jù)、制作的圖表(WPS和Python各1張)、優(yōu)化說明和核心結(jié)論，用于班級匯報。六、課時板書設(shè)計第2課時：讓數(shù)據(jù)“繪成圖表”——實操與優(yōu)化一、核心問題：圖表怎么制作?如何更專業(yè)?二、工具選擇：按需匹配1.WPS表格：快速制作基礎(chǔ)圖表(折線圖、餅圖、散點圖)2.Python(matplotlib):個性化制作(改顏色、加平均線)三、優(yōu)化技巧：場景導向2.數(shù)據(jù)標注：最值、異常、平均值4.結(jié)論凸顯：核心信息直觀化第44頁共172頁第1課時：讓系統(tǒng)“自主決策”——反饋控制算法的設(shè)計年級：八年級課時時長：45分鐘對應(yīng)教材內(nèi)容：第四單元第20課20.1根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計算法新課標核心素養(yǎng)對接：聚焦“數(shù)字思維”與“信息意識”,以物聯(lián)花盆自動灌溉為載體，掌握基于數(shù)據(jù)分析設(shè)計算法的方法，理解數(shù)據(jù)、算法、反饋的邏輯關(guān)系，建立“條件一決策”(一)核心素養(yǎng)目標信息意識：能說出反饋控制算法的核心要素(數(shù)據(jù)依據(jù)、判斷條件、決策結(jié)果),能列舉生活中2種以上反饋控制算法的應(yīng)用場景(如空調(diào)溫控、自動洗手液機),理解算法在物聯(lián)系(二)知識與技能目標1.掌握反饋控制算法的設(shè)計步驟：明確控制目標→梳理影響因素(數(shù)據(jù)依據(jù))→設(shè)定條件第45頁共172頁2.能基于物聯(lián)花盆歷史數(shù)據(jù)(前兩課時可視化分析成果),確定土壤濕度的合理上下限閾3.能將初步的“條件一決策”規(guī)則優(yōu)化為層次清晰的邏輯結(jié)構(gòu)(如先判斷核心條件“土壤濕度”,再判斷附加條件“天氣”“光照”),能繪制簡單的算法流程圖。(三)過程與方法目標(四)情感態(tài)度與價值觀目標三、課時教學重難點類別內(nèi)容突破策略教學重點1.反饋控制算法的設(shè)計步驟及核心要素；2.基于物聯(lián)花盆數(shù)據(jù)設(shè)定合理的條件閾值(土壤濕度上下限);3.“條件一決策”規(guī)則的制1.提供“算法設(shè)計步驟卡”,結(jié)合教材第46頁共172頁教學難點1.多條件疊加時的規(guī)則邏輯優(yōu)化 (避免條件沖突或遺漏);2.將自然語言規(guī)則轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)化的算法核心條件優(yōu)先判斷；2.提供“算法流程圖模板”,用圖形化方式梳理邏輯關(guān)系；3.開展“規(guī)則找茬”活動，通過案例辨 (每組1份，前兩課時成果)、生活中反饋控制案例集(含空調(diào)、自動門等視頻)、“規(guī)則實物投影(展示規(guī)則表和流程圖)、小組任務(wù)單(明確設(shè)計目標)。常見范圍、異常值”;2.觀察生活中1種自動控制設(shè)備(如空調(diào)),思考“它根據(jù)什么數(shù)據(jù)做決策?有哪些控制規(guī)則?”。優(yōu)化”微視頻備用；準備不同植物的適宜濕度數(shù)據(jù)，供學生參考；培訓2名“邏輯小助手” (提前掌握算法梳理方法)。(一)情境導入：系統(tǒng)“自主決策”靠什么?(5分鐘)提問：“對比兩種澆水方式，自動系統(tǒng)為什么能‘自己判斷’何時澆水?它需要知道哪些信息才能做對決策?”(需要濕度數(shù)據(jù)、知道“干到什么程度澆”“濕到什么程度不澆”等規(guī)第47頁共172頁課時我們讓數(shù)據(jù)‘可視化’,今天我們讓數(shù)據(jù)‘驅(qū)動決策’——設(shè)計物聯(lián)花盆的反饋控制算設(shè)計意圖：通過“人工vs自動”的直觀對比，凸顯算法的核心作用，銜接前兩課時的數(shù)據(jù)(二)核心探究一：反饋控制算法的核心——“數(shù)據(jù)→決策”的邏輯(10分鐘)環(huán)節(jié)1:生活案例解析——算法的“三大要素”(6分鐘):學生分享前置任務(wù)觀察的自動設(shè)備案例(如空調(diào)),描述：“它根據(jù)什么數(shù)據(jù)決策?有什么規(guī)則?最終做什么動作?”教師選取“空調(diào)溫控”案例，引導全班拆解：“空調(diào)的控制目標是‘保持室溫穩(wěn)定’,數(shù)據(jù)依據(jù)是‘當前室溫’,決策規(guī)則是‘室溫>設(shè)定值→制冷，室溫<設(shè)定值→制熱’,最終動的一套明確的決策規(guī)則，讓系統(tǒng)能自主做出反應(yīng)?！卑l(fā)放“算法核心要素表”,學生填寫空環(huán)節(jié)2:物聯(lián)花盆關(guān)聯(lián)——我們的算法要解決什么問題?(4分鐘):教師明確物聯(lián)花盆的控制目標：“實現(xiàn)‘自動灌溉’,既不能讓花干死，也不能澆水過多爛根?！币龑W生討論：“要實現(xiàn)這個目標，我們的算法需要哪些數(shù)據(jù)依據(jù)?”(土壤濕度、天氣預(yù)報、光照強度等，結(jié)合前兩課時數(shù)據(jù))。小組認領(lǐng)核心數(shù)據(jù)：每組結(jié)合前置任務(wù)中的濕度可視化成果，確定“本組最關(guān)注的2個數(shù)據(jù)依據(jù)”(如土壤濕度+天氣預(yù)報),教師匯總：“土壤濕度是核心數(shù)據(jù)，天氣、光照是輔助數(shù)據(jù)，共同支撐精準決策?！?三)核心探究二：算法設(shè)計實操——從“規(guī)則”到“邏輯”(25分鐘)環(huán)節(jié)1:閾值設(shè)定——核心條件“定標準”(8分鐘):教師引入：“算法的規(guī)則需要‘量化標準’,比如‘土壤濕到什么程度不澆水’——這就是第48頁共172頁‘閾值’。前兩課時我們分析過濕度數(shù)據(jù)，現(xiàn)在就用數(shù)據(jù)定標準?！睂W生實操：每組拿出本組物聯(lián)花盆濕度趨勢折線圖(前兩課時成果),結(jié)合教師提供的“植物適宜濕度參考表”,用“平均值+常見波動范圍”設(shè)定閾值：計算濕度平均值(如45%);根據(jù)植物適宜濕度，設(shè)定下限值(低于此值需澆水，如20%)和上限值(高于此值不澆水，如70%);記錄閾值并說明理由：“我們設(shè)定下限20%,因為折線圖中低于20%時植物葉片發(fā)蔫；上限70%,因為參考表中該植物適宜濕度不超過70%。”教師選取3組閾值展示，點評：“閾值設(shè)定不能憑感覺，要結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和實際需求，這就是'數(shù)據(jù)驅(qū)動設(shè)計’的科學性?！杯h(huán)節(jié)2:規(guī)則制定——“條件→決策”列清單(10分鐘):教師發(fā)放“規(guī)則梳理表”,明確任務(wù)：“以土壤濕度為核心條件，結(jié)合天氣預(yù)報、光照強度核心條件(土壤濕度)輔助條件(天氣/光照)決策結(jié)果(灌溉/不灌溉/調(diào)整閾值)>上限值(70%)無不灌溉介于上下限之間(20%-70%)天氣預(yù)報下雨不灌溉天氣預(yù)報不下雨灌溉光照強度大(>1200)提高下限值(如25%)<下限值(20%)無灌溉高下限值，避免頻繁澆水。”么決策?”展示組補充規(guī)則，教師引導完善。環(huán)節(jié)3:規(guī)則優(yōu)化——邏輯“變清晰”(7分鐘):結(jié)束等圖形)。教師演示優(yōu)化邏輯：“第一步：判斷核心條件‘土壤濕度>上限?’→是→不灌溉；否→第二步：判斷‘土壤濕度<下限?’→是→灌溉；否→第三步：判斷輔助條件‘天氣/光照’第49頁共172頁完成后，小組間交換流程圖“找茬”:“有沒有遺漏的條件?邏輯順序是否合理?”件，這樣既避免沖突，又清晰易懂，為后續(xù)寫代碼打下基礎(chǔ)。”(四)核心探究三：算法與數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)——可視化成果的“再利用”(3分鐘)教學活動：教師引導回顧：“我們設(shè)定的濕度閾值(20%-70%),不是憑空想的，而是來自前兩課時的濕度趨勢圖——平均值45%,常見范圍20%-70%,異常值低于15%或高于80%。這說明什么?”(算法的條件來自數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)越準確，算法越科學)。學生翻看本組的濕(五)課堂小結(jié)+作業(yè)布置(2分鐘)小結(jié)：算法設(shè)計“三步法”:師生共同梳理：“1.定閾值(用數(shù)據(jù)量化標準);2.列規(guī)則(條件→決策);3.優(yōu)邏輯(分層梳理，畫流程圖)”,強調(diào)：“算法的核心是‘用數(shù)據(jù)說話，用邏輯落地’,讓系統(tǒng)的決策有依據(jù)、不混亂。”基礎(chǔ)作業(yè)：1.完善本組的“規(guī)則表”和“流程圖”,在流程圖上標注數(shù)據(jù)來源(如“濕度數(shù)據(jù)來自傳感器”);2.用自己的話描述算法流程，錄制1分鐘講解視頻。拓展作業(yè)：1.為算法增加1個新條件(如“溫度>30℃時降低上限值”),補充規(guī)則表和流程圖；2.調(diào)查家中另一種自動設(shè)備(如自動洗衣機),嘗試繪制它的簡易算法流程圖。記錄不理解的術(shù)語(如“執(zhí)行器”“引腳”)。第50頁共172頁碼實現(xiàn)”和“執(zhí)行器控制”鋪墊認知，形成“設(shè)計一實現(xiàn)”的第1課時：讓系統(tǒng)“自主決策”——反饋控制算法的設(shè)計一、核心問題：算法怎么設(shè)計?邏輯怎么梳理?1.數(shù)據(jù)依據(jù)：土壤濕度(核心)、天氣、光照(輔助)2.判斷規(guī)則：條件→決策(如濕度<下限→灌溉)三、算法設(shè)計三步法1.定閾值：用可視化數(shù)據(jù)量化(如20%-70%)2.列規(guī)則：填“條件一決策”表(核心→輔助)3.優(yōu)邏輯：畫流程圖(分層判斷，避沖突)第51頁共172頁第2課時：讓系統(tǒng)“動手行動”——執(zhí)行器控制與系統(tǒng)整合一、課時基本信息學科：信息科技年級：八年級課時主題：讓系統(tǒng)“動手行動”——執(zhí)行器控制與系統(tǒng)整合課時時長：45分鐘對應(yīng)教材內(nèi)容：第四單元第20課20.2控制執(zhí)行器、20.3對系統(tǒng)進行整合、20.4探索功能擴展新課標核心素養(yǎng)對接：聚焦“實踐創(chuàng)新”與“工程思維”,以物聯(lián)花盆自動灌溉系統(tǒng)實現(xiàn)為(一)核心素養(yǎng)目標實踐創(chuàng)新：能根據(jù)算法流程圖編寫簡單的分支結(jié)構(gòu)代碼，能獨立連接水泵(執(zhí)行器)與主控工程思維：能識別系統(tǒng)整合中的常見問題(如硬件接線錯誤、代碼邏輯漏洞),能通過“硬手動控制),培養(yǎng)系統(tǒng)優(yōu)化思維。第52頁共172頁統(tǒng)時，能分工配合(如接線、寫代碼、測試),培養(yǎng)團隊協(xié)作中的工程素養(yǎng)。(二)知識與技能目標1.掌握執(zhí)行器控制的核心知識：知道執(zhí)行器是“算法決策的執(zhí)行者”,能區(qū)分傳感器(輸入設(shè)備)與執(zhí)行器(輸出設(shè)備);掌握水泵與主控板的連接方法(如連接電機接口M1)。2.掌握控制執(zhí)行器的代碼編寫：能在分支結(jié)構(gòu)中添加執(zhí)行器控制代碼(如M1.speed(100)啟動水泵，time.sleep(5)控制時長),能解決簡單的代碼邏輯問題(如順序錯誤)。3.掌握系統(tǒng)整合的步驟：硬件連接(傳感器、執(zhí)行器、主控板)→軟件整合(數(shù)據(jù)采集代碼+算法決策代碼+執(zhí)行器控制代碼)→系統(tǒng)測試(硬件檢查、網(wǎng)絡(luò)測試、動態(tài)測試)。(三)過程與方法目標(四)情感態(tài)度與價值觀目標三、課時教學重難點類別內(nèi)容突破策略教學重點1.水泵與主控板的正確連接；2.執(zhí)行器控制代碼的編寫與整合；3.系統(tǒng)整合的步驟與基礎(chǔ)測試。1.提供“硬件接線示意圖”(彩色標注正第53頁共172頁驟卡”,明確每一步的操作和檢查要點。教學難點1.系統(tǒng)整合中的問題排查(如水泵不轉(zhuǎn)是接線還是代碼問題);2.代碼邏輯與執(zhí)行器動作的精準匹配(如“灌溉5秒”的時間控1.提供“問題排查流程圖”(先查硬件再查軟件);2.采用“分段測試法”(先測碼小師傅”協(xié)助排查。統(tǒng)測試清單(含硬件、網(wǎng)絡(luò)、動態(tài)測試項)、功能擴展方案參考表、優(yōu)秀系統(tǒng)案例視頻。工具準備：多媒體課件、白板、馬克筆、每組一套硬件(主控板、土壤濕度傳感器、水泵、杜邦線、電源)、編程軟件(如Mind+)、實物投影(演示接線和代碼)、萬用表(檢測線路通斷)、絕緣膠帶(固定接線)、小組分工表(接線員、程序員、測試員)。前置任務(wù)：1.回顧第1課時繪制的算法流程圖，用自然語言寫出“代碼執(zhí)行步驟”(如“第一步：讀取濕度數(shù)據(jù)”);2.觀看“主控板接線安全操作”視頻，記錄3個安全要點(如“斷電接線”);3.提前在電腦上安裝編程軟件，熟悉“引腳選擇”“代碼塊拖拽”功能。分步演示視頻；準備備用硬件(如額外的水泵、杜邦線);劃分“硬件調(diào)試區(qū)”和“代碼調(diào)試區(qū)”,配備應(yīng)急工具；培訓4名“小師傅”(2名硬件、2名代碼)。(一)回顧導入：算法“怎么落地”?(5分鐘)教學活動：教師回顧舊知：“上節(jié)課我們?yōu)槲锫?lián)花盆設(shè)計了自動灌溉算法，明確了‘濕度<20%→灌溉’等規(guī)則。但算法只是‘想法’,怎么讓水泵真的轉(zhuǎn)起來?這就需要兩個關(guān)鍵步驟：一是讓‘執(zhí)行者’(水泵)和主控板配合，二是把算法變成代碼‘指揮’展示本節(jié)課目標：“1.硬件連接(執(zhí)行器+主控板);2.代碼編寫(算法轉(zhuǎn)代碼);3.系統(tǒng)第54頁共172頁整合與測試?！敝啤焙汀跋到y(tǒng)整合”,結(jié)合學生對“水泵轉(zhuǎn)動”的期待激發(fā)學習動力。(二)核心探究一：硬件連接——執(zhí)行器“接對路”(10分鐘)環(huán)節(jié)1:執(zhí)行器認知——誰來“動手”?(2分鐘):‘輸入設(shè)備’——給系統(tǒng)送信息；水泵要執(zhí)行灌溉動作，它是什么設(shè)備?”(輸出設(shè)備)。教師講解教材概念：“執(zhí)行器是物聯(lián)系統(tǒng)的‘輸出模塊’,是反饋控制的載體，負責把算法決策變成實際動作，比如水泵灌溉、指示燈亮、蜂鳴器報警?！睂W生快速分類：“小組桌上的硬件中，哪些是輸入設(shè)備?哪些是執(zhí)行器?”(傳感器是輸水泵是執(zhí)行器),教師確認。環(huán)節(jié)2:水泵接線——安全“接到位”(8分鐘):教師強調(diào)安全準則：“接線前必須斷電!接完后請‘小師傅’檢查，確認無誤再通電!”發(fā)放“硬件接線示意圖”,用實物投影演示：第一步：識別水泵接口——水泵有正負極(紅色線為正極，黑色線為負極);意圖中標注位置);“硬件小師傅”巡回指導，重點檢查：水泵正負極是否接反(接反會導致不轉(zhuǎn)或燒毀);傳感器引腳是否接對(VCC接5V,避免接3.3V導致供電不足)。通電測試：復檢通過的小組，接通主控板電源，教師發(fā)放“簡易測試代碼”(僅控制水泵轉(zhuǎn)3秒),運行后觀察水泵是否轉(zhuǎn)動，若不轉(zhuǎn)，由“小師傅”協(xié)助排查(如接線松動、電源電第55頁共172頁壓不足)。通過“三級檢查”和“簡易測試”確保硬件連接正(三)核心探究二：代碼編寫——算法“變指令”(15分鐘)環(huán)節(jié)1:代碼框架搭建——算法“轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)”(5分鐘):教師引導：“我們的算法是‘先判斷濕度，再決策動作’,對應(yīng)代碼中的‘分支結(jié)構(gòu)’(如果…就…否則…)?！贝蜷_編程軟件，演示搭建框架：第一步：初始化——在“啟動時”代碼塊中，設(shè)置傳感器引腳(如A0)為“模擬輸入”,第二步：循環(huán)執(zhí)行——拖拽“重復執(zhí)行”代碼塊，將后續(xù)判斷和動作代碼放入其中(確保系統(tǒng)持續(xù)工作);第三步：讀取數(shù)據(jù)——在循環(huán)中添加“讀取應(yīng)傳感器數(shù)據(jù))。學生分組搭建框架，“代碼小師傅”協(xié)助檢查：“是否正確所有核心代碼?”教師強調(diào)：“初始化和循環(huán)是系統(tǒng)持續(xù)工作的基礎(chǔ)，缺一不可。”環(huán)節(jié)2:決策與執(zhí)行代碼——規(guī)則“變指令”(7分鐘):教師發(fā)放“代碼模板”,結(jié)合上節(jié)課的算法流程圖，演示編寫核心邏輯：#讀取濕度值(0-1023,對應(yīng)實際濕度反向，值越小越濕)#轉(zhuǎn)換為上節(jié)課設(shè)定的閾值(20%對應(yīng)數(shù)值800,70%對應(yīng)數(shù)值300)ifhum>800:#對應(yīng)濕度<20%motorRun(M1,100)#水泵以100%速度啟動motorStop(M1)#水泵停止elifhum<300:#對應(yīng)濕度>70%oledPrint("不灌溉")#顯示屏顯示else:#介于上下限之間第56頁共172頁#讀取天氣預(yù)報數(shù)據(jù)(簡化為讀取D2引腳高低電平模擬)iftq==0:#模擬有雨else:#模擬無雨我們要根據(jù)上節(jié)課的閾值對應(yīng)轉(zhuǎn)換；motorRu時長，這兩個代碼塊要配合使用?！睂W生分組編寫代碼：結(jié)合本組的算法流程圖，修改模板中的閾值(如有的組下限設(shè)為25%,對應(yīng)數(shù)值750)和灌溉時長，“代碼小師傅”巡回指導，重點解決：代碼順序錯誤：如“啟動水泵”后忘記“停止”,導致持續(xù)運轉(zhuǎn)。環(huán)節(jié)3:代碼分段測試——指令“沒問題”(3分鐘):測試決策邏輯：修改代碼讓顯示屏顯示判斷結(jié)果(如“濕度<20%→顯示‘灌溉’”),驗測試執(zhí)行動作：完整運行代碼，模擬低濕度場景，觀察水泵是否啟測試通過的小組舉手示意，教師記錄，未通過的小組由“小師傅”(四)核心探究三：系統(tǒng)整合與測試——“閉環(huán)”真實現(xiàn)(13分鐘)第57頁共172頁環(huán)節(jié)1:系統(tǒng)整合——硬件軟件“合為一”(5分鐘):教師講解整合要點：“系統(tǒng)整合就是把‘數(shù)據(jù)采集(傳感器)→算法決策(代碼)→執(zhí)行動作(水泵)’串聯(lián)起來，形成閉環(huán)。整合時要注意：硬件接線牢固，代碼包含所有模塊，電源供電穩(wěn)定?！卑l(fā)放“系統(tǒng)整合步驟卡”。學生分組整合：硬件檢查：重新確認傳感器、水泵接線，用膠帶固定松動的杜邦線；軟件整合：將“數(shù)據(jù)采集”“顯示屏顯示”“執(zhí)行器控制”代碼塊整合到同一個“重復執(zhí)行”結(jié)構(gòu)中；電源連接：確保主控板供電充足(若使用電池，更換新電池)?！坝布煾怠焙汀按a小師傅”聯(lián)合巡查，協(xié)助各組解決整合中的問題(如整合后傳感器數(shù)值異常，可能是接線松動)。環(huán)節(jié)2:系統(tǒng)測試——“實戰(zhàn)”驗效果(6分鐘):教師發(fā)放“系統(tǒng)測試清單”,明確測試項目和標準：測試項目通電后觀察指示燈顯示屏顯示濕度值隨干濕變化1.模擬低濕度(捏干探頭)2.模擬高濕度(沾水)1.低濕度時水泵啟動5秒2.高濕度時顯示“不灌溉”連續(xù)測試3次不同場景學生分組測試：按清單逐項測試，記錄測試結(jié)果，遇到問題時對照“問題排查流程圖”排查：“水泵不轉(zhuǎn)→先查接線(是否松動)→再查代碼(是否有啟動指令)→最后查電源(是否供教師巡視指導，重點協(xié)助解決：第58頁共172頁環(huán)節(jié)3:成果展示——閉環(huán)“秀出來”(2分鐘):選取2組測試合格的小組展示：“模擬土壤干燥(捏干探頭)→顯示屏顯示‘濕度低，灌溉’→水泵啟動5秒后停止→顯示屏顯示‘灌溉完成’”。展示組講解：“我們整合時遇到的問題是水泵轉(zhuǎn)不停，后來發(fā)現(xiàn)是代碼中忘記加‘停止’指令，修改后就好了?！鳖}’的過程就是工程思維的體現(xiàn)?！?五)核心探究四：功能擴展——系統(tǒng)“更智能”(2分鐘)壤濕度過低時，除了灌溉，能不能提醒我們?”播放“帶報警功能的灌溉系統(tǒng)”視頻(濕度過低時LED燈亮、蜂鳴器響)。發(fā)放“功能擴展方案參考表”,引導學生討論：“我們的系統(tǒng)可以增加什么功能?需要添加什么硬件和代碼?”(如手動控制按鈕、遠程查看數(shù)據(jù))。學生分組提出1個擴展方案，簡單說明思路，教師鼓勵：“下節(jié)課我們可以嘗試實現(xiàn)這些創(chuàng)新功能?！?六)課堂小結(jié)+作業(yè)布置(2分鐘)小結(jié)：系統(tǒng)實現(xiàn)“三步法”(1分鐘):師生共同梳理：“1.硬件連接(執(zhí)行器+傳感器+主控板，安全第一);2.代碼編寫(算法轉(zhuǎn)分支結(jié)構(gòu)，分段測試);3.整合測試(閉環(huán)串聯(lián)，排查問題)”,強調(diào)：“物聯(lián)系統(tǒng)的核心是‘數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)’——從采集到?jīng)Q策再到執(zhí)行，每個環(huán)節(jié)都不能出錯?！狈謱幼鳂I(yè)(1分鐘):基礎(chǔ)作業(yè)：1.繪制本組“物聯(lián)花盆系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖”,標注各硬件名稱和數(shù)據(jù)流向；2.整理系統(tǒng)第59頁共172頁拓展作業(yè)：1.為系統(tǒng)增加“報警功能”(如濕度過低時LED燈亮),設(shè)計硬件接線圖和核心代碼；2.查閱資料，了解“遠程控制”需要添加什么模塊(如WiFi模塊)。實踐作業(yè)：小組合作完成“物聯(lián)花盆系統(tǒng)說明書”,包含算法流程圖、硬件接線圖、代碼截第2課時：讓系統(tǒng)“動手行動”——執(zhí)行器控制與系統(tǒng)整合一、核心問題：執(zhí)行器怎么控制?系統(tǒng)怎么整合?1.硬件連接：水泵→M1接口(正負極勿反)2.代碼編寫：算法→分支結(jié)構(gòu)motorStop(M1)→停止1.數(shù)據(jù)流向：傳感器采集→代碼決策→執(zhí)行器動作2.測試步驟：硬件→代碼→穩(wěn)定性3.排查邏輯：先硬件(接線/電源),后軟件(代碼邏輯)第6