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第3.12课《智能物联系统的设计》教学设计
课题 智能物联系统的设计 单元 第三单元 学科 信息技术 年级 八年级
核心素养目标 信息意识：能够了解智能物联系统从需求分析、整体设计到原型搭建、运行发布的完整流程，明确其在校园气象监测等场景的应用价值。计算思维：能够理解物联系统 “收集 - 传输 - 处理 - 呈现” 四大模块的功能逻辑，形成数据驱动的系统设计思维。数字化学习与创新：能够通过小组协作完成需求分析表，利用传感器、主控板等设备搭建系统原型，在实践中创新物联系统的设计与实现方法。信息社会责任：能够认识到智能物联系统在提升校园科普、优化生产生活中的积极作用，同时关注系统设计中的数据安全、设备规范与伦理责任。
教学重点 能够了解智能物联系统从需求分析、整体设计到原型搭建、运行发布的完整流程，明确其在校园气象监测等场景的应用价值。
教学难点 能够认识到智能物联系统在提升校园科普、优化生产生活中的积极作用，同时关注系统设计中的数据安全、设备规范与伦理责任。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 第3.12课 智能物联系统的设计一、新知引入1、学习目标:通过对智能物联系统的需求分析与设计规划，了解物联系统开发的基本流程;实现物联系统原型的格建，增强使用数字设备开展创新活动的意识。（播放视频） 配备了物联系统的农场，与普通农场和比有什么区别 基于大数据的天气预测会对智慧农场中农作物的生长起到怎样的作用 观视频思考物联农场差异、天气预测作用 引导学生感知系统设计核心逻辑
讲授新课 新知讲解：智能物联系统的开发意愿通常来自某个真实问题的解决需求，开发过程需要进循一些基本流程，一般是从系统的设计思路开始，再进行硬件搭建、程序设计、系统调试、改进完善到系统运行和发布。一、需求分析搭建一个智能物联系统，首先需要明确用户对所搭建系统的设计目标，并由此分析该系统的功能、资源和环境等需求，同时对系统进行可行性分析。 以“智能校园数字气象站系统”为例，通过组建团队，以小组协作方式完成需求分析表，如表12-1所示。日积月累气象站是用于监测实时环境变化的观测系统。在早期，人们建立气象观测点，使用各种自制的仪器记录和同步各种数据，如百叶箱里面放有干球温度表、温球温度表、毛发湿度表、最高和最低温度表等多种仪器，通过人工观刚记录数据并上传。随着技术的发展，自动气象站已在我国得到了广泛普及，通过气象传感器、微电脑气象数据采集仪、通信模块、全天使防护箱和气象观测文架等设备，无须人工十顶，即可定时向气象中心站传输深测数据。二、整体设计整体设计是在完成物联系统需求分析的基础上，对整个系统的开发进行设计。整体设计是根据需求确定系统要建设的模块，分析模块要具备的功能和支持的设备，设计出系统的架构图，以“智能校园数字气象站系统”为例，如图12-1所示。收集模块:以传感器为采集工具，将感知的信息采集并转化成数据。 传输模块:通过通信网络实现数据传输，将数据上传到物联网平台。 处理模块:通过物联网平台实时存储接收到的数据，按一定规则进行分析与处理。 呈现模块:处理过的数据最终输出或反馈到智能设备，以一定方式呈现出来。三、物联系统原型搭建实践利用实验设备，搭建一个简单的数字气象站系统原型，实现数据采集、实时传输和数据呈现等功能。以风速数据采集为例，将风速传感器连接主控板，编写程序实现数据采集、网络连接、物联网平台连接及数据上传等功能，在物联网平台查看风速数据。四、随堂作业通过系统原型搭建实践，了解气象站中数据传递过程，小组在线协同完善需求分析表，根据工作流程中的功能模块，形成一个设计方案稿。答：小组在线协同完善智能气象站需求分析表，明确温湿度、气压、风速等监测需求。通过系统原型搭建实践，直观理解气象站 “传感器采集 — 数据传输 — 平台处理 — 界面呈现” 的完整数据传递过程。结合物联系统工作流程，梳理数据采集、传输、处理、展示四大功能模块，整合需求与模块逻辑，最终形成规范、完整的气象站系统设计方案稿。五、课堂练习完成课堂练习14-16页。五、拓展延伸1、海康威视（观看视频）2、需求分析要点3、模块设计逻辑4、原型搭建技巧 小组协作，完成校园气象站需求分析表了解气象站发展，对比人工与自动监测绘制系统架构图，明确四大模块功能连接传感器与主控板，实现数据采集传输完善需求表，结合模块形成设计方案稿完成 14-16 页课堂练习观看视频拓展认知 培养学生团队协作与需求梳理能力帮助学生知晓技术演进与应用价值让学生掌握物联系统整体设计逻辑提升学生硬件实操与系统搭建能力锻炼学生综合应用与方案设计能力巩固学生知识掌握程度拓宽学生知识边界
课后作业 1、梳理智能物联系统四大功能模块，完成校园气象站需求分析并撰写简易设计方案。 布置作业 拓展学生的学习能力
课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共23张PPT)
第三单元 第12节
智能物联系统的设计
（浙教版）八年级
下
1
核心素养目标
3
新知讲解
5
拓展延伸
7
板书设计
2
新知导入
4
课堂练习
6
课堂总结
课后作业
8
01
核心素养目标
信息意识
计算思维
数字化学习与创新
信息社会责任
能够认识到智能物联系统在提升校园科普、优化生产生活中的积极作用，同时关注系统设计中的数据安全、设备规范与伦理责任。
能够通过小组协作完成需求分析表，利用传感器、主控板等设备搭建系统原型，在实践中创新物联系统的设计与实现方法。
能够理解物联系统 “收集 - 传输 - 处理 - 呈现” 四大模块的功能逻辑，形成数据驱动的系统设计思维。
能够了解智能物联系统从需求分析、整体设计到原型搭建、运行发布的完整流程，明确其在校园气象监测等场景的应用价值。
03
新知讲解
第十二节：智能物联系统的设计
学习目标
通过对智能物联系统的需求分析与设计规划，了解物联系统开发的基本流程;实现物联系统原型的格建，增强使用数字设备开展创新活动的意识。
03
新知讲解
第十二节：智能物联系统的设计
03
新知讲解
配备了物联系统的农场，与普通农场和比有什么区别
基于大数据的天气预测会对智慧农场中农作物的生长起到怎样的作用
03
新知讲解
智能物联系统的开发意愿通常来自某个真实问题的解决需求，开发过程需要进循一些基本流程，一般是从系统的设计思路开始，再进行硬件搭建、程序设计、系统调试、改进完善到系统运行和发布。
03
新知讲解
一、需求分析
搭建一个智能物联系统，首先需要明确用户对所搭建系统的设计目标，并由此分析该系统的功能、资源和环境等需求，同时对系统进行可行性分析。
以“智能校园数字气象站系统”为例，通过组建团队，以小组协作方式完成需求分析表，如表12-1所示。
03
新知讲解
日积月累
气象站是用于监测实时环境变化的观测系统。在早期，人们建立气象观测点，使用各种自制的仪器记录和同步各种数据，如百叶箱里面放有干球温度表、温球温度表、毛发湿度表、最高和最低温度表等多种仪器，通过人工观刚记录数据并上传。随着技术的发展，自动气象站已在我国得到了广泛普及，通过气象传感器、微电脑气象数据采集仪、通信模块、全天使防护箱和气象观测文架等设备，无须人工十顶，即可定时向气象中心站传输深测数据。
03
新知讲解
二、整体设计
整体设计是在完成物联系统需求分析的基础上，对整个系统的开发进行设计。整体设计是根据需求确定系统要建设的模块，分析模块要具备的功能和支持的设备，设计出系统的架构图，以“智能校园数字气象站系统”为例，如图12-1所示。
03
新知讲解
收集模块:以传感器为采集工具，将感知的信息采集并转化成数据。
传输模块:通过通信网络实现数据传输，将数据上传到物联网平台。
处理模块:通过物联网平台实时存储接收到的数据，按一定规则进行分析与处理。
呈现模块:处理过的数据最终输出或反馈到智能设备，以一定方式呈现出来。
03
新知讲解
三、物联系统原型搭建实践
利用实验设备，搭建一个简单的数字气象站系统原型，实现数据采集、实时传输和数据呈现等功能。以风速数据采集为例，将风速传感器连接主控板，编写程序实现数据采集、网络连接、物联网平台连接及数据上传等功能，在物联网平台查看风速数据。
03
新知讲解
随堂练习
通过系统原型搭建实践，了解气象站中数据传递过程，小组在线协同完善需求分析表，根据工作流程中的功能模块，形成一个设计方案稿。
小组在线协同完善智能气象站需求分析表，明确温湿度、气压、风速等监测需求。通过系统原型搭建实践，直观理解气象站 “传感器采集 — 数据传输 — 平台处理 — 界面呈现” 的完整数据传递过程。结合物联系统工作流程，梳理数据采集、传输、处理、展示四大功能模块，整合需求与模块逻辑，最终形成规范、完整的气象站系统设计方案稿。
04
课堂练习
一、选择题
1、智能物联系统开发的基本流程，第一步是（ ）
A. 硬件搭建 B. 需求分析
C. 程序设计 D. 系统调试
2、“智能校园数字气象站系统” 中，负责将传感器采集的数据上传到物联网平台的是哪个模块？（ ）
A. 收集模块 B. 传输模块 C. 处理模块 D. 呈现模块
B
B
04
课堂练习
3、下列哪一项不属于物联系统 “需求分析” 阶段的工作？（ ）
A. 明确系统设计目标 B. 分析功能、资源和环境需求
C. 进行可行性分析 D. 编写系统运行代码
4、在系统原型搭建实践中，风速传感器的主要作用是（ ）
A. 处理和分析数据 B. 采集风速数据并转化为电信号
C. 显示风速数据图表 D. 存储历史风速数据
D
B
04
课堂练习
二、判断题
1、智能物联系统的开发意愿通常来自某个真实问题的解决需求。（ ）
2、整体设计阶段需要根据需求确定系统模块，分析模块功能和支持设备，设计架构图。（ ）
3、呈现模块的作用是将处理过的数据最终输出或反馈，以图形、表格等方式呈现。（ ）
4、系统原型搭建只需要软件程序，不需要任何硬件设备。（ ）
√
X
√
√
05
拓展延伸
海康威视
05
拓展延伸
需求分析要点
智能物联系统开发的核心起点是需求分析，需明确设计目标、功能需求、资源与环境要求，并从技术、经济、社会意义等维度做可行性评估。以校园气象站为例，先确定 “实时监测气象要素” 的目标，再细化传感器选型、平台部署等需求，确保方案贴合实际场景，避免盲目开发。
05
拓展延伸
模块设计逻辑
物联系统的 “收集 - 传输 - 处理 - 呈现” 四大模块环环相扣。收集模块靠传感器采集物理数据，传输模块通过网络上传至平台，处理模块完成数据存储与分析，呈现模块以图表、界面等形式输出结果。气象站中，风速传感器采集数据，Wi-Fi 传输，平台处理后，在网页端实时展示风速曲线，模块协同保障系统运行。
05
拓展延伸
原型搭建技巧
系统原型搭建需遵循 “硬件先接、程序后写、平台再连” 的步骤。先将风速传感器、主控板等硬件规范接线，再编写数据采集与网络传输代码，接着连接物联网平台，最后测试数据上传与呈现。实践中要注意接线防松、代码调试排错，小组分工协作可提升效率，快速验证系统可行性。
08
板书设计
智能物联系统的设计
一、需求分析
二、整体设计
三、物联系统原型搭建实践
课后作业:
1、梳理智能物联系统四大功能模块，完成校园气象站需求分析并撰写简易设计方案。
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