第二单元 物联网实验流程——灯光警报呼叫器 单元教学设计-2025-2026学年八年级上《信息科技》（教科版）

第二单元 物联网实验流程——灯光警报呼叫器
【课程标准要求】
（一）内容要求
1.通过“灯光警报呼叫器”项目中对LED灯、蜂鸣器、LCD液晶显示屏等外设的编程控制与调试，使得学生在动手实践中体验基于实验平台接收、处理与发送数据的过程。
2.通过项目引入“控制结构”及其相关应用，使学生掌握根据触发条件设计多种响应方式的技能，培养其逻辑思维能力。
（二）学业要求
1.能在指定情境下，设计并实现包含按钮输入与LED/LCD输出的控制程序，实现相应功能。
2.能在项目实践中表现出良好的操作习惯和一定的程序调试能力，能从物联网的视角分析问题、解决问题。
【教材分析】
本单元以“制作灯光警报呼叫器”为真实任务情境，围绕老年人照护这一贴近生活的主题，设计了四课教学内容，循序渐进地引导学生实现一个具有“远程呼叫+局部警报”功能的简易物联系统。教材结构分为“基础认知—设备控制—系统协作—项目实现”四个层级，逐步引导学生完成从单元件操作到多设备协同的能力跃迁。
第一课“LED小灯闪烁”作为单元的起始课，引导学生通过进行LED灯的点亮与闪烁实验，掌握硬件连接方法与编程平台的基本操作，奠定实验技能基础；第二课“控制蜂鸣器周期响铃”以蜂鸣器的周期响铃为核心，帮助学生理解并运用循环控制结构，提升算法表达能力；第三课“显示警报信息”引导学生掌握LCD液晶显示屏的数据输出方法，体验信息的可视化处理过程；第四课“实现灯光警报呼叫器”则综合前几课所学，通过双主控板通信控制实现远程呼叫与警报的协同响应，完成从单点控制到系统联动的能力整合。
整体来看，教材内容与课程标准要求高度契合，通过“项目驱动+实践操作”的编排方式，既强化了学生对物联网控制系统的直观理解，又突出了信息科技课程的工具性、实践性与综合性特点，为后续深入开展更复杂的信息系统设计与编程打下了坚实基础。
【单元课时】
4个课时。
【单元项目学习主题分析】
项目主题：制作灯光警报呼叫器。
项目概述：
本单元以“制作灯光警报呼叫器”为项目主题，通过设定“老年人在卧室一键呼叫，客厅设备实现灯光与声音警报”的真实生活情境，引导学生理解并设计一个多设备协作的简易物联系统。项目学习路径由浅入深、循序渐进，引导学生逐步掌握LED灯控制、蜂鸣器周期响铃、液晶屏信息显示及双主控板间的数据通信。学生在完成各课任务的过程中，将逐步建构起对“输入—处理—输出”的简易物联系统基本模型的理解，掌握图形化编程语言中顺序、循环、判断、通信等关键结构的使用，形成基于真实需求设计解决方案的能力。
项目设计以实践为核心，鼓励学生自主完成系统搭建与程序设计，并在过程中体会多设备协同控制的基本逻辑，发展其系统化思维与解决数字化问题的能力。通过集成所学内容，最终完成“灯光+蜂鸣+信息显示”的一键式警报呼叫器，有效支撑学生在真实任务驱动下将知识转化为产品，实现从认知理解到动手创新的跨越。
项目成果：
学生将以小组为单位，完成一个功能完整的“灯光警报呼叫器”系统，其成果包括：
1.能够基于主控板及传感器完成LED灯、蜂鸣器、LCD液晶显示屏等设备的独立控制程序；
2.能展示与讲解所设计的控制系统的原理、结构与关键技术节点；
3.最终形成包含功能演示、设计文档与项目展示的完整项目资料，为后续开展更高阶的信息科技项目学习积累经验与方法。
学习环境：计算机教室。
【单元学习目标】
1.通过操作物联网实验平台中的硬件设备和编程环境，掌握主控板连接与操作、进行图形化编程的基本技能，形成对物联网软硬件相互作用的基本认知，能够自主完成简单的物联系统搭建与调试。
2.通过编写和调试控制LED灯、蜂鸣器、液晶显示屏的程序，掌握顺序、条件判断、循环等基础编程结构，形成运用程序设计解决实际问题的能力，能够在实验中应用所学知识，实现功能性算法的正确运行。
3.通过设计和实现主控板之间的通信功能，理解设备间通信的基本原理，形成在物联网系统中实现设备协同控制的能力，能完成简易物联系统的设计与功能实现，确保设备按照设定逻辑完成任务。
4.通过分析系统需求和进行实验调试，培养独立思考和问题解决的能力，发展设计和优化物联网系统的创新思维，能提出改进方案并进行系统优化，形成综合运用物联网技术解决实际问题的能力。
5.通过小组合作与任务分工，积累团队合作和高效沟通的经验，培养协作意识与表达能力，能在项目展示中清晰阐述设计思路并有效展示成果，发展团队合作精神与项目管理能力。
【单元学习路径】
本单元共设四课，采用递进式教学设计，从硬件连接到设备控制、再到系统整合，逐步引导学生完成物联网实验项目。具体课时安排如下图所示。
【单元教学准备】
1.硬件准备：行空板（带有蜂鸣器模块）、LED灯。
2.软件准备：Mind+图形化编程平台。
3.其他：连接线、USB数据线、电源供应器。
【学习任务/活动设计】
任务/活动1 LED小灯闪烁：学生完成LED灯与主控板的连接，通过图形化编程实现LED灯定时亮灭，理解顺序结构与简易物联系统的“输入—处理—输出”模型。
任务/活动2 控制蜂鸣器周期响铃：学生在已掌握基础硬件控制的基础上，实现蜂鸣器周期响铃功能，掌握循环结构及信号控制原理，为多模块协同打下基础。
任务/活动3 显示警报信息：学生在学习LCD显示屏模块的基础上，学习设置显示内容与格式，了解输出信息的人机交互意义。
任务/活动4 实现灯光警报呼叫器：学生以小组为单位，使用两块主控板构建简单主从通信系统，设计数据传输流程，实现“卧室按钮呼叫，客厅设备响应”的完整功能。
【单元作业设计】
作品名称：制作灯光警报呼叫器
基本功能：
①通过主控板按钮触发警报。
②客厅端LED灯闪烁，蜂鸣器响铃。
③LCD屏幕显示“收到呼叫”提示信息。
④支持调整LED灯闪烁频率与响铃周期。
提交方式：小组提交程序源代码 + 电路图 + 项目演示视频 + 项目讲解文档。
评估重点：逻辑完整性、功能实现度、程序优化程度、界面信息表达、创新点设计等。