义务教育版（2024）八年级全一册信息科技 第17课 物联数掘需采集 教学设计
文档属性
| 名称 | 义务教育版（2024）八年级全一册信息科技 第17课 物联数掘需采集 教学设计 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 794.3KB | ||
| 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 | 2025-02-24 18:50:37 | ||
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文档简介
中小学教育资源及组卷应用平台
第 17 课 物联数据需采集课时教学设计 备 注
课时 一课时
授课时间 2025年2月24日
课型 新课
课程标准要求 熟悉利用传感器获取数据的方法；掌握从互联网中获取数据的方式；理解物联系统中数据的传输与存储原理
课时目标 1. 学生能熟练利用传感器获取数据，并根据需求选择合适的传感器。
2. 进一步熟练掌握从互联网获取数据的方法，理解 JSON 数据格式。
3. 熟悉物联系统中数据的传输与存储过程，规范完成物联网平台配置操作。
教学重点 1. 利用传感器采集数据。
2. 利用互联网接口获取数据。
教学难点 1. 配置物联服务平台。
2. 物联系统中数据的传输与存储。
教学方法 讲授法、演示法、实践法相结合
学习方法 自主学习、小组合作学习
教学用具 机房、物联实验设备、多媒体课件
教 学 过 程 复习巩固：回顾上一节物联系统功能模块划分相关知识，教师引导回顾物联花盆系统功能需求表，分析数据采集功能方案，学生针对该功能需求讨论实现途径和所需硬件设备。
二、新课导入：由复习内容自然引入本节课对物联数据采集具体方法的学习，激发学生兴趣。二、新课导入：回顾上一节所学的物联系统的功能模块划分的相关知识。【教师活动1】回顾物联花盆系统功能需求表，对数据采集功能的方案进行分析，考虑可实现的途径，在稍后的课程中进行学习验证。【学生活动1】根据物联花盆系统功能需求表，针对数据采集功能需求，发挥自己的想象力和创造精神，积极讨论，填表归纳功能的实现途径和所需硬件设备。【设计意图】引导学生快速回忆之前所学的与物联系统功能模块划分的相关的知识，为本节课开展学习做好准备。三新课教学：一、利用传感器获取数据【教师活动2】根据项目意图，引导学生选择合适的传感器，并进行线路连接。可将示意图下发给需要的学生。【学生活动2】物联花盆项目需要采集温湿度、土壤湿度、光线强度的数据，选择合适的传感器，并进行线路连接，调试程序，将采集的数据通过主控板输出。【设计意图】发挥学生的主观能动性，通过资料查阅和实验实践，进一步主控板和传感器，为开展实验打好基础。二、利用互联网接口获取数据互联网有很多公共数据监测的网站，可以利用免费的接口调用数据。【教师活动3】将事先调试好的程序进行展示，讲解如何注册申请免费天气预报接口的key，通过HTTP请求来获得天气预报数据，简单描述JSON数据格式。除示例程序中的API外，也可以使用人教数字资源平台的免费资源“天气预报API”——https://ebook./xxkj/api/xxkj/weather/getWeather。【学生活动3】1．调用天气预报数据接口，获取未来两天的天气预报数据，并解析出第二天的天气信息，主要代码如图所示，可修改程序中相关的参数以获得相对应的天气信息，验证结果。 2．通过查询接口提供商的资料，获得自己所在城市的编码。3．通过教师提供的接口密钥，获取天气预报数据，并验证结果。4．理解JSON数据格式。 JSON: JavaScript Object Notation(JavaScript 对象表示法)JSON 是存储和交换文本信息的语法，类似 XML。JSON 比 XML 更小更快，更易解析。JSON 易于人阅读和编写。【设计意图】学生体验并尝试通过互联网，利用网站API接口返回的数据格式，了解处理数据的方法。三、配置物联网平台【教师活动4】在物联花盆项目中，主控板负责实时读取传感器的数据，并对这些数据进行整理后发送到MQTT服务器保存，这样做不仅可以在物联服务平台实时看到环境数据，还可以方便地汇总来自不同数据采集端的数据，同时也为后续数据分析提供便利。教师带领学生回顾物联网服务平台的配置。可以使用人教数字资源平台的免费资源“MQTT”搭建物联网服务平台。【学生活动4】在教师的指导下，按以下步骤完成物联网服务平台的配置，为数据的传输、存储做好准备。1．使用不同的主题来存储不同的数据。物联花盆系统项目可以按照温度、光照强度、土壤湿度数据添加3个主题。2．按照项目需求添加设备。考虑到物联数据的安全性，接入物联系统的设备需要进行身份认证，可以根据项目的终端设备数量添加，并与主控板对应，服务平台会为每个主控板分配用户名和密码。3. 记录主题名称以及设备的 client_id、user 和 password 等信息。项目运行时，主控板需要通过 user 和 password 进行身份验证后连接MQTT 服务器；通过主题名称来识别对应的主题，实现发布和订阅功能；通过 client_id 来识别不同的主控板。【设计意图】通过物联网平台的设置，既回顾了旧知，也为下一步数据的传输及存储做好了前期准备，同时增强了学生的实践能力和探索精神。四、实现数据存储与传输【教师活动5】引导学生对物联系统中数据的传输过程进行分析，完成流程图的填写；将事先准备好的无线网络配置、MQTT服务器连接、传感器数据读取、数据发布等程序模块发给学生，引导学生尝试组合。【学生活动5】通过算法分析，补充完整物联系统中数据传输核心流程图。【设计意图】帮助学生熟悉算法设计。【教师活动6】组织并指导学生采集温湿度传感器、土壤湿度传感器和光线传感器的数据，并向MQTT服务器相应主题发送数据，在相应平台观察数据。【学生活动6】在理解MQTT服务的运行机制的基础上，分析程序主要代码，烧录到主控板验证数据的传输。【设计意图】熟悉MQTT服务的配置过程，掌握设置主题、设备的方法，进而迁移用于其他场景的物联系统搭建。 应用提升 【学生活动7】针对MQTT服务的配置过程，思考问题：1. 如何实时查看主控板的运行状态？2. 多种数据在一个主题里，如何区分？3. 为了减少数据冗余，在检测到温度、湿度、光照强度等环境数据发生变化时，再上传新的数据，该怎么实现呢？【设计意图】引导学生熟悉物联系统中数据的传输与存储，形成良好的物联网实验操作规范。【教师活动7】 组织学生展开讨论，引导学生进一步熟悉数据的采集过程。【学生活动8】1. 结合身边的物联网案例，说一说物联网的数据来源有哪些。2. 请从便捷性、覆盖范围、数据安全性等角度比较本地MQTT服务器和在线MQTT服务器，说说各自的优点与缺点。【设计意图】通过讨论，学生能发现物联网实例中数据的采集方式。能够了解物联系统与互联网络之间的紧密联系。四、小结总结本节课重点内容，包括数据采集方法、物联网平台配置及数据传输存储要点。五、练习巩固（当堂检测）设置与本节课知识点相关的操作题或简答题，如配置简单物联网平台、利用传感器采集数据并传输等，检验学生学习效果。
布置分层作业。1. 基础作业：复习本节课知识，整理实验过程和遇到的问题。
2. 提高作业：尝试利用不同传感器采集数据并传输到物联网平台，拓展项目功能。
3. 拓展作业：调研生活中其他物联网数据采集应用案例，分析其数据采集、传输和存储方式。
板书设计 一、利用传感器获取数据
1. 传感器选择
2. 线路连接
二、利用互联网接口获取数据
1. 接口申请与调用
2. JSON 数据格式
三、配置物联网平台
1. 主题添加
2. 设备配置
四、数据存储与传输
1. 传输流程
2. 数据发送
教学反思
组长审批、
签字 课前签字： (检查本周超周备课） 年 月 日 课后签字： （检查上周反思完成） 年 月 日
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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第 17 课 物联数据需采集课时教学设计 备 注
课时 一课时
授课时间 2025年2月24日
课型 新课
课程标准要求 熟悉利用传感器获取数据的方法；掌握从互联网中获取数据的方式；理解物联系统中数据的传输与存储原理
课时目标 1. 学生能熟练利用传感器获取数据，并根据需求选择合适的传感器。
2. 进一步熟练掌握从互联网获取数据的方法，理解 JSON 数据格式。
3. 熟悉物联系统中数据的传输与存储过程，规范完成物联网平台配置操作。
教学重点 1. 利用传感器采集数据。
2. 利用互联网接口获取数据。
教学难点 1. 配置物联服务平台。
2. 物联系统中数据的传输与存储。
教学方法 讲授法、演示法、实践法相结合
学习方法 自主学习、小组合作学习
教学用具 机房、物联实验设备、多媒体课件
教 学 过 程 复习巩固：回顾上一节物联系统功能模块划分相关知识，教师引导回顾物联花盆系统功能需求表，分析数据采集功能方案，学生针对该功能需求讨论实现途径和所需硬件设备。
二、新课导入：由复习内容自然引入本节课对物联数据采集具体方法的学习，激发学生兴趣。二、新课导入：回顾上一节所学的物联系统的功能模块划分的相关知识。【教师活动1】回顾物联花盆系统功能需求表，对数据采集功能的方案进行分析，考虑可实现的途径，在稍后的课程中进行学习验证。【学生活动1】根据物联花盆系统功能需求表，针对数据采集功能需求，发挥自己的想象力和创造精神，积极讨论，填表归纳功能的实现途径和所需硬件设备。【设计意图】引导学生快速回忆之前所学的与物联系统功能模块划分的相关的知识，为本节课开展学习做好准备。三新课教学：一、利用传感器获取数据【教师活动2】根据项目意图，引导学生选择合适的传感器，并进行线路连接。可将示意图下发给需要的学生。【学生活动2】物联花盆项目需要采集温湿度、土壤湿度、光线强度的数据，选择合适的传感器，并进行线路连接，调试程序，将采集的数据通过主控板输出。【设计意图】发挥学生的主观能动性，通过资料查阅和实验实践，进一步主控板和传感器，为开展实验打好基础。二、利用互联网接口获取数据互联网有很多公共数据监测的网站，可以利用免费的接口调用数据。【教师活动3】将事先调试好的程序进行展示，讲解如何注册申请免费天气预报接口的key，通过HTTP请求来获得天气预报数据，简单描述JSON数据格式。除示例程序中的API外，也可以使用人教数字资源平台的免费资源“天气预报API”——https://ebook./xxkj/api/xxkj/weather/getWeather。【学生活动3】1．调用天气预报数据接口，获取未来两天的天气预报数据，并解析出第二天的天气信息，主要代码如图所示，可修改程序中相关的参数以获得相对应的天气信息，验证结果。 2．通过查询接口提供商的资料，获得自己所在城市的编码。3．通过教师提供的接口密钥，获取天气预报数据，并验证结果。4．理解JSON数据格式。 JSON: JavaScript Object Notation(JavaScript 对象表示法)JSON 是存储和交换文本信息的语法，类似 XML。JSON 比 XML 更小更快，更易解析。JSON 易于人阅读和编写。【设计意图】学生体验并尝试通过互联网，利用网站API接口返回的数据格式，了解处理数据的方法。三、配置物联网平台【教师活动4】在物联花盆项目中，主控板负责实时读取传感器的数据，并对这些数据进行整理后发送到MQTT服务器保存，这样做不仅可以在物联服务平台实时看到环境数据，还可以方便地汇总来自不同数据采集端的数据，同时也为后续数据分析提供便利。教师带领学生回顾物联网服务平台的配置。可以使用人教数字资源平台的免费资源“MQTT”搭建物联网服务平台。【学生活动4】在教师的指导下，按以下步骤完成物联网服务平台的配置，为数据的传输、存储做好准备。1．使用不同的主题来存储不同的数据。物联花盆系统项目可以按照温度、光照强度、土壤湿度数据添加3个主题。2．按照项目需求添加设备。考虑到物联数据的安全性，接入物联系统的设备需要进行身份认证，可以根据项目的终端设备数量添加，并与主控板对应，服务平台会为每个主控板分配用户名和密码。3. 记录主题名称以及设备的 client_id、user 和 password 等信息。项目运行时，主控板需要通过 user 和 password 进行身份验证后连接MQTT 服务器；通过主题名称来识别对应的主题，实现发布和订阅功能；通过 client_id 来识别不同的主控板。【设计意图】通过物联网平台的设置，既回顾了旧知，也为下一步数据的传输及存储做好了前期准备，同时增强了学生的实践能力和探索精神。四、实现数据存储与传输【教师活动5】引导学生对物联系统中数据的传输过程进行分析，完成流程图的填写；将事先准备好的无线网络配置、MQTT服务器连接、传感器数据读取、数据发布等程序模块发给学生，引导学生尝试组合。【学生活动5】通过算法分析，补充完整物联系统中数据传输核心流程图。【设计意图】帮助学生熟悉算法设计。【教师活动6】组织并指导学生采集温湿度传感器、土壤湿度传感器和光线传感器的数据，并向MQTT服务器相应主题发送数据，在相应平台观察数据。【学生活动6】在理解MQTT服务的运行机制的基础上，分析程序主要代码，烧录到主控板验证数据的传输。【设计意图】熟悉MQTT服务的配置过程，掌握设置主题、设备的方法，进而迁移用于其他场景的物联系统搭建。 应用提升 【学生活动7】针对MQTT服务的配置过程，思考问题：1. 如何实时查看主控板的运行状态？2. 多种数据在一个主题里，如何区分？3. 为了减少数据冗余，在检测到温度、湿度、光照强度等环境数据发生变化时，再上传新的数据，该怎么实现呢？【设计意图】引导学生熟悉物联系统中数据的传输与存储，形成良好的物联网实验操作规范。【教师活动7】 组织学生展开讨论，引导学生进一步熟悉数据的采集过程。【学生活动8】1. 结合身边的物联网案例，说一说物联网的数据来源有哪些。2. 请从便捷性、覆盖范围、数据安全性等角度比较本地MQTT服务器和在线MQTT服务器，说说各自的优点与缺点。【设计意图】通过讨论，学生能发现物联网实例中数据的采集方式。能够了解物联系统与互联网络之间的紧密联系。四、小结总结本节课重点内容，包括数据采集方法、物联网平台配置及数据传输存储要点。五、练习巩固（当堂检测）设置与本节课知识点相关的操作题或简答题，如配置简单物联网平台、利用传感器采集数据并传输等，检验学生学习效果。
布置分层作业。1. 基础作业：复习本节课知识，整理实验过程和遇到的问题。
2. 提高作业：尝试利用不同传感器采集数据并传输到物联网平台，拓展项目功能。
3. 拓展作业：调研生活中其他物联网数据采集应用案例，分析其数据采集、传输和存储方式。
板书设计 一、利用传感器获取数据
1. 传感器选择
2. 线路连接
二、利用互联网接口获取数据
1. 接口申请与调用
2. JSON 数据格式
三、配置物联网平台
1. 主题添加
2. 设备配置
四、数据存储与传输
1. 传输流程
2. 数据发送
教学反思
组长审批、
签字 课前签字： (检查本周超周备课） 年 月 日 课后签字： （检查上周反思完成） 年 月 日
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