第20课 反馈控制有算法 义务教育（2025）八年级下册信息科技
文档属性
| 名称 | 第20课 反馈控制有算法 义务教育（2025）八年级下册信息科技 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 义务教育版 | ||
| 科目 | 信息技术（信息科技） | ||
| 更新时间 | 2025-03-04 21:26:24 | ||
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文档简介
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八年级信息科技教学设计
课题 第20课 反馈控制有算法 课型 新授课
备课时间 月 日 主备人 Xinxijishu886 授课时间 月 日- 月 日
教学内容及教材分析 本节课是人教版《初中信息技术八年级（下册）》第四单元《简易物联系统实践》第20课，课题为《反馈控制有算法》。通过项目式学习的方式，让学生深入了解物联网技术的基本原理及其在日常生活中的应用。对于八年级学生来说，他们已经具备了一定的信息技术基础，如计算机基本操作、简单的编程逻辑等，但对于物联网这一前沿技术还相对陌生。因此，本教学设计通过分解物联花盆系统的各个组成部分（数据采集、算法设计、控制执行、系统整合与功能扩展），逐步引导学生深入理解物联网技术的核心概念和实现过程。
课标要求 了解基于数据分析设计算法的方法，熟悉执行器的使用方法。了解系统整合的一般方法。
核心素养目标 信息意识：学生能够认识到物联网技术在现代生活中的应用价值，理解物联花盆系统如何通过传感器收集环境数据并作出相应反应。培养学生关注身边信息变化的习惯，提高信息敏感度。计算思维：学生能够运用逻辑思维和算法设计思想，根据土壤湿度等环境数据设计自动灌溉算法。通过编程实践，学生能够理解并应用条件判断、循环控制等编程概念，解决实际问题。数字化学习与创新：学生能够利用数字化工具（如编程软件、传感器等）进行物联花盆系统的设计与实现，体验数字化创作的乐趣。鼓励学生发挥创造力，培养创新思维和问题解决能力。信息社会责任：引导学生关注物联网技术应用的伦理问题，如数据隐私保护、系统安全等，培养学生的信息社会责任感。通过团队合作，培养学生的协作精神和沟通能力，共同完成项目任务。
教学重点 基于数据分析设计算法，执行器的使用方法。
教学难点 系统整合的一般方法，以及反馈控制算法的设计。
教学方法 情境教学法、任务驱动法、分组合作法、示范讲解法。
学习方法 自主探究法、合作学习法、实践操作法。
教学工具 具备上网条件的信息科技计算机室、多媒体课件。
教学过程 教 学 内 容
复习巩固：展示一段智能花盆自动灌溉的视频，提问：智能花盆是如何知道何时需要灌溉的？新课导入：观看视频，思考并回答问题。通过生动有趣的视频，激发学生的学习兴趣，引出本节课的主题。新课教学：物联系统中的反馈与控制是基于算法实现的。物联花盆系统需要增加执行模块，以便向现实世界采取行动。一、根据数据设计算法物联花盆系统要实现自动灌溉功能，需要在对温度、土壤湿度、光照强度和天气预报数据分析的基础上设计算法。可以设计表格来规划灌溉条件。学习活动11. 根据土壤湿度的分析结果，确定合适的土壤湿度上限值、下限值。2. 根据物联花盆系统的灌溉条件，将对应决策填入表20.1中。对灌溉条件进行整理。以上所有条件都与土壤湿度有关，且可以分为大于上限值、介于上下限值之间、小于下限值三种，因此可以将灌溉条件整理成如表20.2所示内容。4. 根据表格中的条件设计算法，形成数据决策部分程序，主要代码如图20.2所示。二、控制执行器在物联花盆系统中，反馈与控制就是显示土壤湿度情况和实现自动灌溉功能。利用 old. print()可以实现在显示屏上显示土壤湿度，要实现自动灌溉功能则需要增加执行器。学习活动21.显示土壤湿度。在显示屏显示土壤湿度数据。2.实现自动灌溉。灌溉需要水泵作为执行部件。将水泵与主控板连接。修改数据决策程序，添加相关的控制代码，让电机启动并灌溉5s，如图所示。三、对系统进行整合实现各个功能模块并测试后，将所有模块集成到一起形成一个简易物联灌溉系统，其处理核心流程如图20.3所示。每次执行完相应的功能，可以让主控板等待一段时间再执行，以减少数据通信和数据存储。因此，可以把主程序代码放在无限循环中，并在最后通过time.sleep()控制等待时间。在项目投入使用前，还需要进行系统调试。一方面要对比功能需求进行测试；另一方面则是让物联系统进行整体运行，以测试是否存在问题。学习活动31. 以小组为单位，完成物联花盆系统项目的模块整合和功能集成。2. 根据需求清单对物联花盆系统项目进行功能测试。对于物联花盆系统项目，可以添加警报提醒、远程查看数据、控制灌溉等功能。例如，当土壤湿度过低时，通过LED灯或者蜂鸣器发出报警信息。四、探索功能扩展物物相连带来了无限的可能，通过不断地创新可以让物联系统有更多的功能，物联花盆系统也是如此。从系统功能上进行扩展，利用红外热释电传感器，便可以感知是否有人在附近活动，将数据上传到物联网服务平台，并进行数据分析，可以了解主人对植物的关心程度；还可以给物联花盆系统增加人工智能摄像头，自动识别植物种类，并设置不同的湿度参数。从人机交互上进行扩展，可以编写一个网页端程序，方便查看所有花盆终端的实时数据；可以增加手动灌溉控制的按钮，便于更灵活地控制花盆 灌溉。 从数据处理与可视化上进行扩展，可以在网页端增加数据图表来直观地分析花盆环境数据，然后进一步探索环境数据对绿植生长的影响。
课堂小结: 1. 选择一两个可以实现的创新功能，对已实现的物联系统进行改造 升级。2. 某物联门锁系统检测到门口有人停留时，会自动启动摄像头的监控功能，并将监控画面实时显示在房间内的显示屏上。同时，系统会通过蜂鸣器发出提示音，并通过应用软件推送消息通知用户。用户可以通过手机应用软件远程控制门锁。在此物联门锁系统中，数据采集、传输和反馈控制是如何实现的？可能会用到哪些硬件？
作业布置 1．在物联系统中，数据决策需要根据数据分析处理的结果设计算法，再控制执行器执行。2．在设计物联系统时，需要根据具体的反馈任务选择合适的执行器。3．根据物联系统的功能需求对系统各个模块进行功能整合，并思考进一步从系统功能、人机交互、数据处理可视化等角度对系统进行扩展。
板书设计 1.根据本节课所学内容，设计一个简单的物联花盆系统灌溉算法，并填写灌溉条件表。2.编写程序，实现显示屏上显示土壤湿度数据的功能。
板书设计 第20课 反馈控制有算法一、根据数据设计算法二、控制执行器三、对系统进行整合四、探索功能扩展
组长审批意见及签字 签字： 年 月 日
教学反思
课后签字 签字： 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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八年级信息科技教学设计
课题 第20课 反馈控制有算法 课型 新授课
备课时间 月 日 主备人 Xinxijishu886 授课时间 月 日- 月 日
教学内容及教材分析 本节课是人教版《初中信息技术八年级（下册）》第四单元《简易物联系统实践》第20课，课题为《反馈控制有算法》。通过项目式学习的方式，让学生深入了解物联网技术的基本原理及其在日常生活中的应用。对于八年级学生来说，他们已经具备了一定的信息技术基础，如计算机基本操作、简单的编程逻辑等，但对于物联网这一前沿技术还相对陌生。因此，本教学设计通过分解物联花盆系统的各个组成部分（数据采集、算法设计、控制执行、系统整合与功能扩展），逐步引导学生深入理解物联网技术的核心概念和实现过程。
课标要求 了解基于数据分析设计算法的方法，熟悉执行器的使用方法。了解系统整合的一般方法。
核心素养目标 信息意识：学生能够认识到物联网技术在现代生活中的应用价值，理解物联花盆系统如何通过传感器收集环境数据并作出相应反应。培养学生关注身边信息变化的习惯，提高信息敏感度。计算思维：学生能够运用逻辑思维和算法设计思想，根据土壤湿度等环境数据设计自动灌溉算法。通过编程实践，学生能够理解并应用条件判断、循环控制等编程概念，解决实际问题。数字化学习与创新：学生能够利用数字化工具（如编程软件、传感器等）进行物联花盆系统的设计与实现，体验数字化创作的乐趣。鼓励学生发挥创造力，培养创新思维和问题解决能力。信息社会责任：引导学生关注物联网技术应用的伦理问题，如数据隐私保护、系统安全等，培养学生的信息社会责任感。通过团队合作，培养学生的协作精神和沟通能力，共同完成项目任务。
教学重点 基于数据分析设计算法，执行器的使用方法。
教学难点 系统整合的一般方法，以及反馈控制算法的设计。
教学方法 情境教学法、任务驱动法、分组合作法、示范讲解法。
学习方法 自主探究法、合作学习法、实践操作法。
教学工具 具备上网条件的信息科技计算机室、多媒体课件。
教学过程 教 学 内 容
复习巩固：展示一段智能花盆自动灌溉的视频，提问：智能花盆是如何知道何时需要灌溉的？新课导入：观看视频，思考并回答问题。通过生动有趣的视频，激发学生的学习兴趣，引出本节课的主题。新课教学：物联系统中的反馈与控制是基于算法实现的。物联花盆系统需要增加执行模块，以便向现实世界采取行动。一、根据数据设计算法物联花盆系统要实现自动灌溉功能，需要在对温度、土壤湿度、光照强度和天气预报数据分析的基础上设计算法。可以设计表格来规划灌溉条件。学习活动11. 根据土壤湿度的分析结果，确定合适的土壤湿度上限值、下限值。2. 根据物联花盆系统的灌溉条件，将对应决策填入表20.1中。对灌溉条件进行整理。以上所有条件都与土壤湿度有关，且可以分为大于上限值、介于上下限值之间、小于下限值三种，因此可以将灌溉条件整理成如表20.2所示内容。4. 根据表格中的条件设计算法，形成数据决策部分程序，主要代码如图20.2所示。二、控制执行器在物联花盆系统中，反馈与控制就是显示土壤湿度情况和实现自动灌溉功能。利用 old. print()可以实现在显示屏上显示土壤湿度，要实现自动灌溉功能则需要增加执行器。学习活动21.显示土壤湿度。在显示屏显示土壤湿度数据。2.实现自动灌溉。灌溉需要水泵作为执行部件。将水泵与主控板连接。修改数据决策程序，添加相关的控制代码，让电机启动并灌溉5s，如图所示。三、对系统进行整合实现各个功能模块并测试后，将所有模块集成到一起形成一个简易物联灌溉系统，其处理核心流程如图20.3所示。每次执行完相应的功能，可以让主控板等待一段时间再执行，以减少数据通信和数据存储。因此，可以把主程序代码放在无限循环中，并在最后通过time.sleep()控制等待时间。在项目投入使用前，还需要进行系统调试。一方面要对比功能需求进行测试；另一方面则是让物联系统进行整体运行，以测试是否存在问题。学习活动31. 以小组为单位，完成物联花盆系统项目的模块整合和功能集成。2. 根据需求清单对物联花盆系统项目进行功能测试。对于物联花盆系统项目，可以添加警报提醒、远程查看数据、控制灌溉等功能。例如，当土壤湿度过低时，通过LED灯或者蜂鸣器发出报警信息。四、探索功能扩展物物相连带来了无限的可能，通过不断地创新可以让物联系统有更多的功能，物联花盆系统也是如此。从系统功能上进行扩展，利用红外热释电传感器，便可以感知是否有人在附近活动，将数据上传到物联网服务平台，并进行数据分析，可以了解主人对植物的关心程度；还可以给物联花盆系统增加人工智能摄像头，自动识别植物种类，并设置不同的湿度参数。从人机交互上进行扩展，可以编写一个网页端程序，方便查看所有花盆终端的实时数据；可以增加手动灌溉控制的按钮，便于更灵活地控制花盆 灌溉。 从数据处理与可视化上进行扩展，可以在网页端增加数据图表来直观地分析花盆环境数据，然后进一步探索环境数据对绿植生长的影响。
课堂小结: 1. 选择一两个可以实现的创新功能，对已实现的物联系统进行改造 升级。2. 某物联门锁系统检测到门口有人停留时，会自动启动摄像头的监控功能，并将监控画面实时显示在房间内的显示屏上。同时，系统会通过蜂鸣器发出提示音，并通过应用软件推送消息通知用户。用户可以通过手机应用软件远程控制门锁。在此物联门锁系统中，数据采集、传输和反馈控制是如何实现的？可能会用到哪些硬件？
作业布置 1．在物联系统中，数据决策需要根据数据分析处理的结果设计算法，再控制执行器执行。2．在设计物联系统时，需要根据具体的反馈任务选择合适的执行器。3．根据物联系统的功能需求对系统各个模块进行功能整合，并思考进一步从系统功能、人机交互、数据处理可视化等角度对系统进行扩展。
板书设计 1.根据本节课所学内容，设计一个简单的物联花盆系统灌溉算法，并填写灌溉条件表。2.编写程序，实现显示屏上显示土壤湿度数据的功能。
板书设计 第20课 反馈控制有算法一、根据数据设计算法二、控制执行器三、对系统进行整合四、探索功能扩展
组长审批意见及签字 签字： 年 月 日
教学反思
课后签字 签字： 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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