2024苏科版信息科八下第4单元 《物联网的数据处理》教学设计 第一课时

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第4单元 《物联网的数据处理》教学设计
课题 物联网的数据处理（第1课时） 学科 信息科技 年级 八年级下
学习目标 知识与技能：理解物联网系统的三层架构（感知层、网络层、应用层）及其在智能路灯中的应用。掌握光敏传感器、控制器等硬件的数据采集与控制原理。能使用图形化编程工具（如Mind+、掌控板）搭建智能路灯原型系统，实现自动开关与亮度调节功能。过程与方法：通过项目式学习（PBL），分析智能路灯的功能需求，设计系统流程图。通过实验探究，学习传感器数据采集、云端传输与执行器联动的完整流程。情感态度与价值观：培养团队协作与创新意识，体会物联网技术对智慧城市建设的意义。树立数据安全意识，理解隐私保护在物联网应用中的重要性。
重点 物联网系统中感知层（传感器）到应用层（控制逻辑）的数据处理流程。智能路灯的硬件连接与编程实现（如“光线暗时自动开启LED灯”）。
难点 传感器数据的实时采集与云端传输逻辑。多设备协同控制（如光线检测与LED联动的代码调试）。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 情境创设：播放“智慧城市路灯系统”视频，展示路灯根据环境光线和人流量自动调节亮度的场景。问题引导：“传统路灯有哪些不足？智能路灯如何解决这些问题？”“智能路灯需要哪些硬件和软件支持？” 听教师讲解，同时思考问题 通过问题带领大家一起思考，引入教学内容。
讲授新课 知识点1：物联网架构与智能路灯组成图解三层架构：感知层：光敏传感器（采集光照强度）、人体红外传感器（检测人流量）。传输层：WiFi/蓝牙模块（数据传输至云端）。应用层：控制程序（根据数据决策开关与亮度）。互动讨论：“如果网络中断，路灯能否正常工作？如何优化？”知识点2：智能路灯系统工作原理光线传感器（采集环境光线值）→通过智能开发板发送给→总控制器（对数据进行分析）→执行器（控制路灯亮灭）。类比解释：将物联网系统比作“神经系统”，传感器是“眼睛”，网络是“神经”，应用层是“大脑”。制定智能路灯功能表每组讨论并填写表格，明确功能（如自动开关、亮度分级调节、故障报警）。示例：环境光线人流量路灯动作暗有高亮度暗无低亮度明亮任意关闭智能路灯系统流程图流程图分步解析感知层（数据采集）：光敏传感器：实时检测环境光照强度。人体红外传感器：判断是否有人经过（可选拓展功能）。数据处理逻辑：条件判断1：若光线低于设定阈值（如夜晚），进入下一步判断；否则直接关闭路灯。条件判断2：若检测到人流量，开启高亮度模式；否则开启低亮度节能模式。网络层（数据传输）：通过WiFi/蓝牙模块将传感器数据和执行指令上传至云端（如阿里云IoT平台）。应用层（控制与执行）：云端或本地控制器根据逻辑决策下发指令，调节LED亮度（通过PWM信号控制）。异常处理（拓展）：网络中断时，本地控制器根据最后有效数据执行预设动作。传感器故障触发报警信号（如通过云端推送通知）。流程图符号说明符号含义示例椭圆形开始/结束节点开始、结束矩形操作/执行步骤开启高亮度模式菱形条件判断分支光线是否低于阈值？箭头流程方向数据流向云形网络传输数据上传至云端 学生回忆前面学过内容，说一说路灯三层架构。根据硬件功能调整流程图分支。标注关键参数：光线阈值（如≤100 Lux为“暗环境”）。亮度等级（高亮度80%，低亮度30%）。拓展思考：如何加入“定时开关”或“雨天自动增强亮度”功能？ 复习八上物联网架构，感知层：负责采集数据；传输层：负责传输数据；应用层：负责处理和应用数据。通过流程图直观体现物联网系统的 “感知-传输-决策-执行” 闭环，为后续编程与硬件调试提供逻辑框架。
课堂小结 教师活动：回顾前面学过的关于物联网架构的部分知识，绘制流程图，为下面的编程做准备。 回顾并总结自己在本节课中学到的知识和技能。
教学后记
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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