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第三单元 第14节
智能物联系统的软件编写
（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
能够认识到规范的数据编码与安全传输对物联系统可靠运行的重要性，树立数据安全与规范使用的责任意识。
能够通过编写代码读取气象数据、生成曲线图，在实践中创新数据可视化方式，提升软件编程与数据分析能力。
能够理解数据编码、网络传输协议的逻辑，掌握用 Python 等工具分析数据、生成可视化图表的方法，形成数据驱动思维。
能够了解物联网数据从采集、传输存储到分析呈现的全流程，明确软件在物联系统中实现数据处理与可视化的核心作用。
03
新知讲解
第十四节：智能物联系统的软件编写
学习目标
通过收集数据，理解数据的采集、传输和存储的过程;通过合理选择工具对数据进行有效的分析，编写程序实现数据可视化。
03
新知讲解
第十四节：智能物联系统的软件编写
03
新知讲解
温度传感器和水银温度计采集环境温度的过程有何不同
通过传感器采集的数据能否直接帮助我们做出决策
03
新知讲解
智能物联系统中数据采集、数据传输与存储、数据分析与呈现等功能的实现，一般通过软件的程序编写、参数设置等完成。
03
新知讲解
一、数据采集
数据采集是利用一种或多种装置，从系统外部采集数据并输人系统内部的过程。以“智能校园数字气象站系统”为例，气象数据采集过程是通过传感器将物理量转换为电信号，并将这些信号进行采集、处理和转换成有用的数据的过程，如图14-1所示。
03
新知讲解
二、数据传输与存储
在物联系统中，采集到的数据一般先汇总存储在采集器，形成特定规则的数据格式，请求数据的程序按照数据格式来编写代码接收数据。如图14-2所示，在“智能校园数字气象站系统”中，上传服务器的数据代码包含上传时间、数值单位、数值编码、设备名称、数值、设备编码等信息。
03
新知讲解
采集器上传数据时需遵循特定的网络协议，历经分包、编码、传输、解码、组装等过程，传输至服务器，如图14-3所示。服务器通根据数值编码进行整理，采用数据库的方式存储数据，便于数据的管理、查询和调用。
03
新知讲解
亲身体验
在相关软件中设置传感设备的网络连接参数......测试物联系统数据传输的稳定性。
在配置软件中输入校园网络名称、密码等连接参数，保存并重启传感设备。待设备成功联网后，持续观察 10 分钟，查看物联网平台的数据接收状态。测试期间，温湿度、光照等气象数据每 5 秒稳定上传一组，无数据丢失、传输中断或延迟现象。最终结果显示，传感设备网络连接正常，物联系统数据传输稳定可靠，可满足气象站长期实时监测的使用要求。
03
新知讲解
三、数据分析与呈现
在气数物联系统中，如智慧工厂、智慧楼字、智慧校园等都需要将物联网设备系集的数据通过程序进行分析，得到直观的可视化呈现效果，满足用户对实时、精准、全面的数字化管理要求。
03
新知讲解
如图14-4所示，在“智能校园数字气象站系统”中，通过软件的开发，将数据以数据驾驶的形式呈现，用户可以实时查看设备状态，同时通过选择相关设备编号，可以查看各类气象数据值的记录，如图14-5所示。
03
新知讲解
下载物联网平台中已存储的数据，通过编写软件进行分析。如图14-6、图14-7所示，用程序代码读取“智能校园数字气象站系统”中一天的气压数据，生成曲线图进行研究。
03
新知讲解
知识链接
Python模块
在Python中，模块(Module)是用来把函数、变量，以及其他东西组织成更大的、更强的程序。Python提供了大量模块，有些模块内置在Python之中，如用于处理csv文件的读取和存档的模块CSV;有些模块需要羊独下载，如用于数据分析的模块pandas。
03
新知讲解
随堂练习
登录中小学信息科技学习平台，下载某一天的气压、气温和温度数据，通过编写代码分析数据之间的关系。
在下载的校园某日 6-18 时气象数据显示：每 2 小时采集一组，气压范围 998-1005hPa，气温 18-28℃，相对湿度 45%-68%。通过代码分析数据发现，气温从 6 时 18℃逐步升至 14 时 28℃峰值，气压同步从 1005hPa 降至 998hPa；14 时后气温回落，气压随之回升。数据呈现明显的气温与气压负相关关系，湿度则随气温升高先降后升，代码绘制的折线图直观展现了三者的动态关联，符合基础气象变化规律。
04
课堂练习
一、选择题
1、分析校园气象数据时，编写代码主要是为了（ ）
A. 美化界面 B. 快速分析数据关系
C. 连接传感器 D. 更换网络
2、从学习平台下载的气象数据不包括（ ）
A. 气温 B. 气压
C. 游戏进度 D. 湿度
B
C
04
课堂练习
3、下列能直观展示气温与气压变化关系的是（ ）
A. 文字说明 B. 数据图表
C. 网络参数 D. 硬件接线
4、测试物联数据传输稳定性，不需要观察的是（ ）
A. 数据是否丢失 B. 传输是否中断
C. 设备颜色 D. 数据是否延迟
B
C
04
课堂练习
二、判断题
1、可以从中小学信息科技学习平台下载校园气象历史数据。（ ）
2、编写代码能帮助我们快速分析气温、气压等数据的关联。（ ）
3、气象数据的传输稳定性只和软件有关，和网络无关。（ ）
4、气温和气压通常呈现一定的相关变化规律。（ ）
5、数据可视化图表能更直观地展现气象数据的变化。（ ）
√
√
X
√
√
05
拓展延伸
智能物联系统
05
拓展延伸
气象数据获取
需从中小学信息科技学习平台规范下载气压、气温、湿度等核心气象数据，核对采集时间与数值完整性，排除异常无效数据。精准获取原始数据是后续代码分析、探究数据关系的基础，保障后续分析结论的真实可靠。
05
拓展延伸
代码分析技巧
分析气象数据时，代码需先完成数据读取、格式清洗与异常值剔除，再通过逻辑运算探究变量关联。以气温与气压为例，代码可快速计算相关系数，生成变化趋势对比，高效挖掘数据背后的隐藏规律，提升分析效率与精准度。
05
拓展延伸
数据可视化应用
通过代码生成折线图、柱状图等可视化图表，能直观呈现气象数据的变化趋势与关联关系。相比纯文字数据，图表更易理解，可清晰展示气温升降与气压波动的同步规律，助力快速推导结论，强化对气象变化逻辑的理解。
08
板书设计
智能物联系统的软件编写
一、数据采集
二、数据传输与存储
三、数据分析与呈现
课后作业:
1、下载气象数据，编写代码分析气温、气压与湿度关系，完成数据可视化图表。
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第3.14课《智能物联系统的软件编写》教学设计
课题 智能物联系统的软件编写 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：能够了解物联网数据从采集、传输存储到分析呈现的全流程，明确软件在物联系统中实现数据处理与可视化的核心作用。计算思维：能够理解数据编码、网络传输协议的逻辑，掌握用 Python 等工具分析数据、生成可视化图表的方法，形成数据驱动思维。数字化学习与创新：能够通过编写代码读取气象数据、生成曲线图，在实践中创新数据可视化方式，提升软件编程与数据分析能力。信息社会责任：能够认识到规范的数据编码与安全传输对物联系统可靠运行的重要性，树立数据安全与规范使用的责任意识。
教学重点 能够了解物联网数据从采集、传输存储到分析呈现的全流程，明确软件在物联系统中实现数据处理与可视化的核心作用。
教学难点 能够认识到规范的数据编码与安全传输对物联系统可靠运行的重要性，树立数据安全与规范使用的责任意识。
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3.14课 智能物联系统的软件编写一、新知引入1、学习目标:通过收集数据，理解数据的采集、传输和存储的过程;通过合理选择工具对数据进行有效的分析，编写程序实现数据可视化。（播放视频）温度传感器和水银温度计采集环境温度的过程有何不同 通过传感器采集的数据能否直接帮助我们做出决策 观视频思考传感器与温度计差异、数据决策价值 引导学生感知软件核心作用
讲授新课 新知讲解：智能物联系统中数据采集、数据传输与存储、数据分析与呈现等功能的实现，一般通过软件的程序编写、参数设置等完成。一、数据采集数据采集是利用一种或多种装置，从系统外部采集数据并输人系统内部的过程。以“智能校园数字气象站系统”为例，气象数据采集过程是通过传感器将物理量转换为电信号，并将这些信号进行采集、处理和转换成有用的数据的过程，如图14-1所示。二、数据传输与存储在物联系统中，采集到的数据一般先汇总存储在采集器，形成特定规则的数据格式，请求数据的程序按照数据格式来编写代码接收数据。如图14-2所示，在“智能校园数字气象站系统”中，上传服务器的数据代码包含上传时间、数值单位、数值编码、设备名称、数值、设备编码等信息。采集器上传数据时需遵循特定的网络协议，历经分包、编码、传输、解码、组装等过程，传输至服务器，如图14-3所示。服务器通根据数值编码进行整理，采用数据库的方式存储数据，便于数据的管理、查询和调用。亲身体验在相关软件中设置传感设备的网络连接参数......测试物联系统数据传输的稳定性。答：在配置软件中输入校园网络名称、密码等连接参数，保存并重启传感设备。待设备成功联网后，持续观察 10 分钟，查看物联网平台的数据接收状态。测试期间，温湿度、光照等气象数据每 5 秒稳定上传一组，无数据丢失、传输中断或延迟现象。最终结果显示，传感设备网络连接正常，物联系统数据传输稳定可靠，可满足气象站长期实时监测的使用要求。三、数据分析与呈现在气数物联系统中，如智慧工厂、智慧楼字、智慧校园等都需要将物联网设备系集的数据通过程序进行分析，得到直观的可视化呈现效果，满足用户对实时、精准、全面的数字化管理要求。如图14-4所示，在“智能校园数字气象站系统”中，通过软件的开发，将数据以数据驾驶的形式呈现，用户可以实时查看设备状态，同时通过选择相关设备编号，可以查看各类气象数据值的记录，如图14-5所示。下载物联网平台中已存储的数据，通过编写软件进行分析。如图14-6、图14-7所示，用程序代码读取“智能校园数字气象站系统”中一天的气压数据，生成曲线图进行研究。知识链接Python模块 在Python中，模块(Module)是用来把函数、变量，以及其他东西组织成更大的、更强的程序。Python提供了大量模块，有些模块内置在Python之中，如用于处理csv文件的读取和存档的模块CSV;有些模块需要羊独下载，如用于数据分析的模块pandas。四、随堂作业 登录中小学信息科技学习平台，下载某一天的气压、气温和温度数据，通过编写代码分析数据之间的关系。答：在下载的校园某日 6-18 时气象数据显示：每 2 小时采集一组，气压范围 998-1005hPa，气温 18-28℃，相对湿度 45%-68%。通过代码分析数据发现，气温从 6 时 18℃逐步升至 14 时 28℃峰值，气压同步从 1005hPa 降至 998hPa；14 时后气温回落，气压随之回升。数据呈现明显的气温与气压负相关关系，湿度则随气温升高先降后升，代码绘制的折线图直观展现了三者的动态关联，符合基础气象变化规律。四、课堂练习完成课堂练习17-19页。五、拓展延伸1、智能物联系统（观看视频）2、气象数据获取3、 代码分析技巧4、 数据可视化应用 理解传感器物理量转电信号的采集逻辑设置网络参数，测试数据传输稳定性观察平台数据接收，记录传输状态编写代码读取数据，生成气压曲线图了解 CSV、pandas 模块的核心用途下载气象数据，编代码分析三要素关系完成17-19 页课堂练习观看视频拓展认知 让学生明确数据采集原理提升学生参数配置与测试能力锻炼学生数据传输验证能力培养学生编程与可视化能力帮助学生掌握数据分析工具检验学生综合应用与分析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、下载气象数据，编写代码分析气温、气压与湿度关系，完成数据可视化图表。 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。
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