第二十课 反馈控制有算法 教学设计 2024—-2025学年人教版（2024）初中信息科技八年级全一册
文档属性
| 名称 | 第二十课 反馈控制有算法 教学设计 2024—-2025学年人教版（2024）初中信息科技八年级全一册 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 390.7KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 义务教育版 | ||
| 科目 | 信息技术（信息科技） | ||
| 更新时间 | 2025-01-03 11:06:34 | ||
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文档简介
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八年级信息技术义务教育版教学设计
课题 反馈控制有算法 单元 第四单元 学科 信息技术 年级 八年级
学习目标 1.学生能够掌握基于数据分析设计算法的方法，针对物联花盆系统自动灌溉功能，学会确定相关数据的阈值，并根据不同条件设计合理的决策算法，能够用程序代码实现该算法。2.学生能够熟悉执行器（如显示屏、直流电机水泵）的使用方法，包括硬件连接和编程控制，实现对土壤湿度的显示和自动灌溉功能。3.学生能够理解系统整合的一般方法，包括硬件检查、网络测试、动态测试等，能够完成物联花盆系统项目的模块整合和功能集成，并进行功能测试，确保系统正常运行。4.学生能够了解物联系统功能扩展的思路和方法，从系统功能、人机交互、数据处理与可视化等方面提出扩展方向，并能对扩展功能进行简单设计和分析。
重点 1.基于数据分析设计自动灌溉算法，确定合理的土壤湿度阈值及不同条件下的决策逻辑，并编程实现。2.执行器（显示屏和直流电机水泵）的正确使用，包括硬件连接和编程控制，实现土壤湿度显示和自动灌溉功能。3.物联系统整合的方法和步骤，确保系统各模块协同工作，实现整体功能，包括硬件检查、网络测试和动态测试等环节。
难点 1.设计复杂的决策算法，考虑多种因素（如土壤湿度、天气预报、光照强度等）的相互影响，确保算法的准确性和有效性，同时优化算法以提高系统性能。2.系统整合过程中解决硬件兼容性、网络通信稳定性等问题，确保系统能够可靠运行，及时发现并排除潜在故障。3.从多个角度对物联系统进行功能扩展设计，提出创新且可行的方案，同时要考虑扩展功能与原有系统的兼容性和集成性，避免过度设计或功能冲突。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 1.展示问题情境：通过PPT展示物联花盆系统，提出要实现自动灌溉等功能需要加入执行模块的问题，引导学生思考执行模块所需硬件以及触发条件，从而引出本节课主题——反馈控制有算法。2.引发思考与讨论：组织学生简单讨论执行模块硬件（如显示屏、水泵等）的作用以及可能影响其工作的因素，激发学生学习兴趣和探索欲望，为后续教学内容做好铺垫。 倾听老师讲解与导入 激发学生的学习兴趣，让从问题中进行思考，从而引出本节课的学习内容
讲授新课 一、知识讲解与实践操作1.根据数据设计算法算法设计思路讲解：以物联花盆系统自动灌溉功能为例，讲解如何根据数据分析处理结果设计算法。引导学生思考土壤湿度、天气预报、光照强度等数据与灌溉决策之间的关系，如确定土壤湿度的上限值、下限值作为判断是否灌溉的重要依据。小组合作探究：将学生分组，布置任务让小组合作探究自动灌溉的触发条件，并将决策填入表格。教师巡视各小组，参与讨论并给予适当指导，引导学生考虑各种可能情况，如土壤湿度大于上限值不灌溉，小于下限值灌溉，介于上下限值之间且天气预报下雨不灌溉、不下雨灌溉，光照强度大时调整土壤湿度下限值等。交流总结与代码实现：各小组汇报探究结果，教师组织全班进行交流总结，优化触发条件和决策表格。然后，结合优化后的表格，讲解如何将决策逻辑用程序代码实现，展示关键代码片段（如判断土壤湿度、天气预报、光照强度等条件并执行相应灌溉决策的代码），让学生理解代码的逻辑结构和实现方式。学生根据教师讲解，尝试编写完整的算法代码，教师进行巡视指导，帮助学生解决编程过程中遇到的语法错误、逻辑错误等问题。2.控制执行器执行器介绍与连接演示：展示显示屏和直流电机水泵实物，介绍其在物联花盆系统中的作用，即显示土壤湿度情况和实现自动灌溉。教师演示执行器与主控板的硬件连接方法，强调连接时的注意事项（如引脚对应关系、电源连接等），确保学生正确连接硬件设备。编程控制实践：指导学生编写代码实现执行器的功能。对于显示屏，学生学习编写代码将土壤湿度值实时显示在屏幕上；对于直流电机水泵，学生学习编写代码控制电机在满足灌溉条件时启动并运行一定时间（如5秒）实现灌溉功能，然后停止运转。教师提供示例代码框架，引导学生根据实际情况修改参数（如电机转速、灌溉时间等），学生进行实践操作，教师巡视指导，及时纠正学生代码中的错误，确保每个学生都能实现执行器的基本控制功能。二、系统整合与测试1.系统整合方法讲解：讲解系统整合的重要性和一般方法，包括硬件检查（确保各硬件连接正确无误）、网络测试（检查网络连接是否畅通稳定，数据传输是否正常）、动态测试（模拟系统功能过程，测试触发条件响应是否准确及时等）。以物联花盆系统为例，详细说明每个环节的具体操作和注意事项，如硬件检查时检查传感器、执行器、主控板等硬件设备的连接是否牢固，网络测试时查看数据是否能正常上传和获取，动态测试时模拟不同环境条件观察系统是否按预期工作。2.学生实践操作：学生根据系统整合方法，对自己搭建的物联花盆系统进行整合和测试。教师巡视各小组，指导学生进行操作，帮助学生解决遇到的问题，如硬件故障排查、网络配置错误等。在学生完成初步整合和测试后，引导学生思考系统整合过程中可能出现的问题及解决方法，如如何优化系统性能、提高稳定性等。三、功能扩展讨论与思考1.提出功能扩展方向：展示PPT中关于物联花盆系统功能扩展的示例，从系统功能（如增加红外热释电传感器感知人员活动、添加人工智能摄像头识别植物种类）、人机交互（如编写网页端程序查看实时数据、增加手动灌溉控制按钮）、数据处理与可视化（如在网页端增加数据图表分析环境数据对绿植生长的影响）等方面引导学生思考系统功能扩展的可能性。2.小组讨论与分享：组织学生分组讨论物联花盆系统还可以扩展哪些新功能，鼓励学生发挥想象力，结合生活实际需求提出创新想法。每个小组推选一名代表分享小组讨论结果，教师对学生的想法进行点评和总结，引导学生进一步思考功能扩展的可行性和实现方法，培养学生创新思维和综合应用知识的能力。 通过学习，了解算法设计思路及反馈控制执行器等相关知识内容 通过几个学习活动让学习开始掌握本节课的重点及难点
课堂练习 由于本节课所学知识内容较多，因此本节课不设计课堂练习，但可以在本节课程结束后布置相关的课堂练习，让学生们课余时间针对本节课所学知识进行巩固与消化。
课堂小结 1.知识总结回顾：与学生一起回顾本节课所学内容，包括基于数据分析设计算法的方法、执行器的使用和控制、系统整合的要点以及物联系统功能扩展的思路，强调各环节在物联系统反馈控制中的重要性和相互关系。2.学生收获分享：请几位学生分享本节课的学习收获和体会，教师对学生的分享进行肯定和鼓励，同时针对学生在学习过程中存在的问题进行补充讲解和指导，确保学生对本节课知识有清晰的理解和掌握，引导学生思考如何将所学知识应用到其他物联网项目中。 引导学生总结自己本节课的学习收获 对本节课的学习进行总结
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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八年级信息技术义务教育版教学设计
课题 反馈控制有算法 单元 第四单元 学科 信息技术 年级 八年级
学习目标 1.学生能够掌握基于数据分析设计算法的方法，针对物联花盆系统自动灌溉功能，学会确定相关数据的阈值，并根据不同条件设计合理的决策算法，能够用程序代码实现该算法。2.学生能够熟悉执行器（如显示屏、直流电机水泵）的使用方法，包括硬件连接和编程控制，实现对土壤湿度的显示和自动灌溉功能。3.学生能够理解系统整合的一般方法，包括硬件检查、网络测试、动态测试等，能够完成物联花盆系统项目的模块整合和功能集成，并进行功能测试，确保系统正常运行。4.学生能够了解物联系统功能扩展的思路和方法，从系统功能、人机交互、数据处理与可视化等方面提出扩展方向，并能对扩展功能进行简单设计和分析。
重点 1.基于数据分析设计自动灌溉算法，确定合理的土壤湿度阈值及不同条件下的决策逻辑，并编程实现。2.执行器（显示屏和直流电机水泵）的正确使用，包括硬件连接和编程控制，实现土壤湿度显示和自动灌溉功能。3.物联系统整合的方法和步骤，确保系统各模块协同工作，实现整体功能，包括硬件检查、网络测试和动态测试等环节。
难点 1.设计复杂的决策算法，考虑多种因素（如土壤湿度、天气预报、光照强度等）的相互影响，确保算法的准确性和有效性，同时优化算法以提高系统性能。2.系统整合过程中解决硬件兼容性、网络通信稳定性等问题，确保系统能够可靠运行，及时发现并排除潜在故障。3.从多个角度对物联系统进行功能扩展设计，提出创新且可行的方案，同时要考虑扩展功能与原有系统的兼容性和集成性，避免过度设计或功能冲突。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 1.展示问题情境：通过PPT展示物联花盆系统，提出要实现自动灌溉等功能需要加入执行模块的问题，引导学生思考执行模块所需硬件以及触发条件，从而引出本节课主题——反馈控制有算法。2.引发思考与讨论：组织学生简单讨论执行模块硬件（如显示屏、水泵等）的作用以及可能影响其工作的因素，激发学生学习兴趣和探索欲望，为后续教学内容做好铺垫。 倾听老师讲解与导入 激发学生的学习兴趣，让从问题中进行思考，从而引出本节课的学习内容
讲授新课 一、知识讲解与实践操作1.根据数据设计算法算法设计思路讲解：以物联花盆系统自动灌溉功能为例，讲解如何根据数据分析处理结果设计算法。引导学生思考土壤湿度、天气预报、光照强度等数据与灌溉决策之间的关系，如确定土壤湿度的上限值、下限值作为判断是否灌溉的重要依据。小组合作探究：将学生分组，布置任务让小组合作探究自动灌溉的触发条件，并将决策填入表格。教师巡视各小组，参与讨论并给予适当指导，引导学生考虑各种可能情况，如土壤湿度大于上限值不灌溉，小于下限值灌溉，介于上下限值之间且天气预报下雨不灌溉、不下雨灌溉，光照强度大时调整土壤湿度下限值等。交流总结与代码实现：各小组汇报探究结果，教师组织全班进行交流总结，优化触发条件和决策表格。然后，结合优化后的表格，讲解如何将决策逻辑用程序代码实现，展示关键代码片段（如判断土壤湿度、天气预报、光照强度等条件并执行相应灌溉决策的代码），让学生理解代码的逻辑结构和实现方式。学生根据教师讲解，尝试编写完整的算法代码，教师进行巡视指导，帮助学生解决编程过程中遇到的语法错误、逻辑错误等问题。2.控制执行器执行器介绍与连接演示：展示显示屏和直流电机水泵实物，介绍其在物联花盆系统中的作用，即显示土壤湿度情况和实现自动灌溉。教师演示执行器与主控板的硬件连接方法，强调连接时的注意事项（如引脚对应关系、电源连接等），确保学生正确连接硬件设备。编程控制实践：指导学生编写代码实现执行器的功能。对于显示屏，学生学习编写代码将土壤湿度值实时显示在屏幕上；对于直流电机水泵，学生学习编写代码控制电机在满足灌溉条件时启动并运行一定时间（如5秒）实现灌溉功能，然后停止运转。教师提供示例代码框架，引导学生根据实际情况修改参数（如电机转速、灌溉时间等），学生进行实践操作，教师巡视指导，及时纠正学生代码中的错误，确保每个学生都能实现执行器的基本控制功能。二、系统整合与测试1.系统整合方法讲解：讲解系统整合的重要性和一般方法，包括硬件检查（确保各硬件连接正确无误）、网络测试（检查网络连接是否畅通稳定，数据传输是否正常）、动态测试（模拟系统功能过程，测试触发条件响应是否准确及时等）。以物联花盆系统为例，详细说明每个环节的具体操作和注意事项，如硬件检查时检查传感器、执行器、主控板等硬件设备的连接是否牢固，网络测试时查看数据是否能正常上传和获取，动态测试时模拟不同环境条件观察系统是否按预期工作。2.学生实践操作：学生根据系统整合方法，对自己搭建的物联花盆系统进行整合和测试。教师巡视各小组，指导学生进行操作，帮助学生解决遇到的问题，如硬件故障排查、网络配置错误等。在学生完成初步整合和测试后，引导学生思考系统整合过程中可能出现的问题及解决方法，如如何优化系统性能、提高稳定性等。三、功能扩展讨论与思考1.提出功能扩展方向：展示PPT中关于物联花盆系统功能扩展的示例，从系统功能（如增加红外热释电传感器感知人员活动、添加人工智能摄像头识别植物种类）、人机交互（如编写网页端程序查看实时数据、增加手动灌溉控制按钮）、数据处理与可视化（如在网页端增加数据图表分析环境数据对绿植生长的影响）等方面引导学生思考系统功能扩展的可能性。2.小组讨论与分享：组织学生分组讨论物联花盆系统还可以扩展哪些新功能，鼓励学生发挥想象力，结合生活实际需求提出创新想法。每个小组推选一名代表分享小组讨论结果，教师对学生的想法进行点评和总结，引导学生进一步思考功能扩展的可行性和实现方法，培养学生创新思维和综合应用知识的能力。 通过学习，了解算法设计思路及反馈控制执行器等相关知识内容 通过几个学习活动让学习开始掌握本节课的重点及难点
课堂练习 由于本节课所学知识内容较多，因此本节课不设计课堂练习，但可以在本节课程结束后布置相关的课堂练习，让学生们课余时间针对本节课所学知识进行巩固与消化。
课堂小结 1.知识总结回顾：与学生一起回顾本节课所学内容，包括基于数据分析设计算法的方法、执行器的使用和控制、系统整合的要点以及物联系统功能扩展的思路，强调各环节在物联系统反馈控制中的重要性和相互关系。2.学生收获分享：请几位学生分享本节课的学习收获和体会，教师对学生的分享进行肯定和鼓励，同时针对学生在学习过程中存在的问题进行补充讲解和指导，确保学生对本节课知识有清晰的理解和掌握，引导学生思考如何将所学知识应用到其他物联网项目中。 引导学生总结自己本节课的学习收获 对本节课的学习进行总结
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