2.1 规划校园数字气象站 教学设计-2025-2026学年8年级下《信息科技》（教科版）

第1课 规划校园数字气象站
教学内容分析
校园数字气象站的开发和实施是复杂的过程，规划合理、有效的物联系统是第一步。通过前面单元有关简单物联系统的原型搭建，学生对于物联网系统有了一定的知识基础和实践经验。校园数字气象站是一个比较完整的物联系统原型搭建，需要学生进一步学习和探索。本课设计了认识与理解气象数据、校园数字气象站原理图及设计校园数字气象站示意图三部分主线内容。认识与理解气象数据的学习，旨在让学生通过气象数据的查看以及讨论分析，深入理解气象数据的重要性，理解常见的气象数据，如温度、湿度、气压、风速、风向、降水量等，以及获取这些气象数据的数字化测量手段。校园数字气象站原理图的学习，旨在帮助学生从理论层面掌握整个系统的构成和工作流程。通过填充和讨论原理图，学生将理解各组件之间的连接方式和数据流动路径，学习如何选择合适的硬件和软件来实现系统功能。设计校园数字气象站示意图是本课的实践环节，旨在将理论知识转化为实际操作能力。小组根据校园环境和实际需求，制作一份详细的示意图，包括物理布局图等。
学习者分析
本课的学习者为八年级学生。
（1）认知特点与学习兴趣
八年级学生的抽象思维能力已较为成熟，对 “物联网”“气象监测” 等科技主题兴趣浓厚，尤其乐于参与 “规划设计” 这类具有创造性和系统性的任务，喜欢通过网络搜集资料并结合校园实际提出想法，但对过于理论化的系统架构描述容易产生倦怠。
（2）知识储备与学科能力水平
学生在物理课中已了解温度、湿度、气压等气象要素的基本概念，在信息科技课上掌握了网络搜索和基础信息整理能力，能完成表格填写和简单图文描述，但对 “气象站组成”“传感器功能”“物联网数据流程” 等专业知识几乎空白。
（3）学习本课时可能遇到的困难
难以将校园气象站的功能需求转化为具体的模块设计，对“数据采集—传输—展示—控制”的闭环逻辑理解模糊；在绘制原理图时，易混淆各模块（如传感器、终端、网络）的角色和连接关系；在设计示意图时，可能忽略校园环境对设备安装的实际影响（如传感器遮挡问题）。
学习目标确定
（1）通过浏览国家气象科学数据中心网站，查找气象数据并体验在线气象平台，获得对气象数据的认识和理解，能够利用网络资源获取气象信息。
（2）通过对比传统和数字化测量手段的差异，获得对气象数据测量技术的深入理解，完成气象数据相关知识的梳理与总结。
（3）通过了解校园数字气象站的定义及其应具备的功能，形成对校园数字气象站整体框架的初步认识。
（4）通过补充校园数字气象站原理图和设计校园数字气象站示意图，获得设计物联网项目的实践经验，能较好地完成校园数字气象站的设计方案。
教学重点和难点
（1）教学重点
校园数字气象站的功能设计及其物联网技术的应用，引导学生掌握校园数字气象站的设计原理与实现方法。
（2）教学难点
学生理解气象数据的意义，设计校园数字气象站的结构图、示意图，以及将物联网理论知识应用于校园数字气象站的实际设计中。
教学活动设计
教师活动 学生活动 支撑的资源
环节一 情境导入，聚焦项目主题
教师活动1 展示关于校园气象变化的视频或图片，引导学生关注校园气象现象，激发学生学习兴趣。 提问：天气预报是怎么形成的？然后播放“天气预报是怎么形成的”视频小短片。 学生活动1 学生思考，观看视频后回答问题。 “天气预报是怎么形成的”视频小短片
活动意图说明：通过导入引发学生思考对天气预报背后的数据获取和未来数据走势预测的讨论，然后播放“天气预报是怎么形成的”视频小短片，让学生对天气数据的获取有更加直观的了解，引出利用物联网设备搭建校园数字气象站，激发学生对校园气象的兴趣。
环节二 探索新知，分析问题
教师活动2 1.做一做 随着网络技术的发展，已经可以很便捷地通过网络获取各种气象数据。请浏览“国家气象科学数据中心”网站的内容。查找某个地方的气象综合实况，选择一个气象数据如温度、降水量等。 写一写 请通过在线气象平台以及其他网络途径查找资料，写出至少三种气象数据及其表达的含义、传统测量手段、数字化测量手段。 讨论交流 分小组讨论什么是校园数字气象站，它应该具备哪些功能，并以小组协作填写在线文档的方式记录讨论结果。教师总结学生讨论的结果，并补充必要的信息。 学生活动2 浏览“国家气象科学数据中心”网站的内容。查找某个地方的气象综合实况，选择一个气象数据如温度、降水量等。 写出至少三种气象数据及其表达的含义、传统测量手段、数字化测量手段。 小组讨论，填写在线文档。 “国家气象科学数据中心”网站
活动意图说明： 登录“国家气象科学数据中心”网站查找气象数据的活动，旨在培养学生的网络信息检索能力，使他们了解气象数据，学会如何在权威、专业的网站上获取所需信息。体验在线气象平台，不仅可以锻炼学生的网络应用能力，还可以让他们在实际操作中学会如何筛选和解读网络上的气象信息。“写一写”环节是让学生对气象数据以及测量方式有更加直观的认识，为搭建校园数字气象站硬件的选择和认识做铺垫。“议一议”环节鼓励学生围绕“校园数字气象站”主题进行交流和思考，形成对校园数字气象站的认识，培养团队协作精神和沟通能力。
环节三 实践探究，设计校园数字气象站
教师活动3 提问：通过前面的学习，我们了解了气象数据的多样性，那么，应该如何设计校园数字气象站？ 对学生回答进行补充总结。 介绍校园数字气象站的主要组件（如传感器、物联网云平台、执行器、主控板等）及其功能，引导学生理解校园数字气象站的基本构成和工作原理。从物联网的三层结构分析每一层需要的设备。 提出任务：补充校园数字气象站原理图。 布置任务：根据校园数字气象站原理图设计校园数字气象站，设计示意图。 要求：通过对校园数字气象站原理图的理解，动手设计校园数字气象站示意图，可以是草图。画图方式可采用软件绘制，如画图工具、Word、PowerPoint等。 学生活动3 回答设计校园数字气象站的步骤和器材。 预设回答：在校园数字气象站设计中，我们可以使用温湿度传感器、雨量传感器、气压传感器、风速传感器、风向传感器等获取多种气象数据；通过物联系统将数据同步到物联网云平台中，实现记录、分析数据。可以使用主控板充当“服务器端”和“智能终端”，用于连接传感器、执行器，作用是放在校园中，采集气象数据；还可以使用主控板充当“移动终端”，用于远程读取气象数据和反馈控制。 补充原理图。 设计校园数字气象站示意图。 校园数字气象站原理图
活动意图说明：此环节介绍了校园数字气象站的主要组件（如传感器、物联网云平台、执行器、主控板等）及其功能，引导学生理解校园数字气象站的基本构成和工作原理，还通过补充校园数字气象站原理图的活动，让学生深入理解数字气象站的物联网结构，从而培养其系统设计思维和动手能力。设计校园数字气象站示意图的活动，让学生基于原理图，分组构思校园数字气象站的物理布局，旨在将抽象的原理图转化为具体、直观的视觉表达，帮助学生更好地理解数字气象站的实际应用。帮助学生通过理论学习与实践操作相结合的方式，深入理解校园数字气象站的规划与设计过程。引导学生运用物联网知识，理解传感器、执行器、物联网云平台等关键组件在校园数字气象站中的作用，以及它们如何通过网络实现数据的交互与控制。同时，通过创意构思和草图绘制，激发学生的创新潜能，培养他们的空间想象力和实践能力。
环节四 总结提升
教师活动4 鼓励学生及时反馈遇到的问题和困难，根据学生的反馈进行有针对性的指导和帮助，指导学生进行总结和反思，分析设计过程中的成功经验和不足之处，以便在未来的设计中进行改进和优化。 学生活动4 学生听讲，发言总结。
活动意图说明：开拓学生思维，总结提升。