第二单元 物联反馈系统——校园数字气象站 单元教学设计-2025-2026学年8年级下《信息科技》（教科版）

第二单元 物联反馈系统——校园数字气象站
【课程标准要求】
（一）内容要求
1.自觉遵守物联网实验的操作规程，会使用实验设备搭建物联系统原型，并能通过实验平台读取、发送、接收和使用数据。
2.通过简易物联系统的设计与搭建，探索物联网中数据采集、处理、反馈控制等基本功能。
（二）学业要求
1.根据学习任务的需要和可用的实验设备，设计并搭建具有数据采集、实时传输和简单控制功能的简易物联系统。
2.能通过智能终端或编写程序，读取并处理含有物联功能设备中的数据，并进行适当的反馈或控制，体验其中数据处理和应用的方法与过程。
【教材分析】
本单元旨在通过实践操作和理论学习相结合的方式，让学生深入了解物联网技术和气象数据采集、分析的方法。通过搭建简易的校园数字气象站原型，学生不仅能够掌握物联网设备的基本使用方法，通过主控板读取、发送、接收和使用数据，探索物联网中数据采集、处理及反馈控制等基本功能，还能够提升团队合作、问题解决和创新能力。同时，通过对气象数据的可视化分析，学生能够更好地理解气象数据对日常生活和自然环境的影响，培养学科思维和科学探究精神。
本单元主要包括以下五个部分：
规划校园数字气象站：介绍气象数据的基本概念和校园数字气象站的原理，设计校园数字气象站示意图。
校园数字气象站数据采集：讨论所需器材和硬件功能，搭建感知层，实现气象数据采集。
校园数字气象站实时传输：实现数据的远程监测和实时传输，对比智能终端和移动终端的异同，设计反馈控制装置。
测试运维校园数字气象站：完成作品搭建，完善外观和功能，搭建模拟测试环境并进行硬件模块测试和功能联调，总结问题和解决方案，设计展示方案。
分析处理气象数据：了解数据处理过程，认识气象数据分析方法，进行可视化分析，评估气象情况。
【单元课时】
5个课时。
【单元项目学习主题分析】
项目主题：校园数字气象站。
项目概述：通过实践操作和理论学习相结合的方式，让学生深入了解物联网技术和气象数据采集、分析的方法。通过搭建简易的“校园数字气象站”原型，学生不仅能够掌握物联网设备的基本使用方法并能通过主控板读取、发送、接收和使用数据，探索物联网中数据采集、处理、反馈控制等基本功能，还能提升团队合作、问题解决和创新能力。同时，通过气象数据的可视化分析，学生能够更好地理解气象数据对日常生活和自然环境的影响，培养学科思维和科学探究精神。
项目成果：搭建简易的“校园数字气象站”原型。
学习环境：计算机教室。
【单元学习目标】
1.通过认识气象数据和感受物联网数据分析的过程，获得对物联网创新应用设计的初步经验，能够完成校园数字气象站的设计与制作。
2.通过深入了解物联网系统中的传感器，学习采集气象数据的方式，能够掌握反馈控制方法，较为顺畅地完成简易物联系统的搭建。
3.通过在物联网平台上接收温湿度、风速等传感器数据的过程，获得读取物联网平台数据的技能，能够完成对物联网平台数据的接收与读取任务。
4.通过搭建模拟测试环境并进行硬件模块测试和功能联调的过程，获得对物联网系统测试流程的知识和经验，能够独立进行测试。
5.通过学习数据处理的过程和气象数据分析方法，获得对气象数据进行可视化分析的能力，能够完成气象数据表的绘制，以及通过查看温度、湿度、气压、风速等气象数据来评估气象情况。
【单元学习路径】
【单元教学准备】
1. 硬件准备：计算机教室（能访问国家气象科学数据中心网站）、相应传感器和执行器（温湿度传感器、雨滴监测器、气压传感器、风速传感器、风向传感器和光敏传感器、舵机、连接线等）、两块行空板。
2. 软件准备：可以实现小组成员在线协作的平台。
3. 其他：物联网云平台账户，用于数据同步和分析。
【学习任务】
任务1 介绍气象数据的基本概念和校园数字气象站的原理，设计校园数字气象站示意图。
任务2 讨论所需器材和硬件功能，搭建感知层，实现气象数据采集。
任务3 实现数据的远程监测和实时传输，对比智能终端和移动终端的异同，设计反馈控制装置。
任务4 完成作品搭建，完善外观和功能，搭建模拟测试环境并进行硬件模块测试和功能联调，总结问题和解决方案，设计展示方案。
任务5 了解数据处理过程，认识气象数据分析方法，对气象数据进行可视化分析，评估气象情况。
【学习评价设计】
本单元的学习评价以学生自评、学生互评及教师评价相结合的方式展开，各任务的成果的评价标准如下。
阶段性成果 评价标准
任务1成果
任务2成果
任务3成果
任务4成果
任务5成果
【单元作业设计】
在本单元的学习与实践过程中，我们已经成功制作了校园数字气象站，初步实现了对校园内气象数据的收集与简单分析。然而，目前各校园数字气象站的数据仅局限于本校使用，数据的利用价值未能得到充分挖掘。为了进一步拓展项目的深度和广度，打破校园之间的数据壁垒，我们计划建立校际在线数字气象站协作网，促进校园气象数据在更广泛范围内的共享与交流。请围绕这一需求，制定一份详细的设计方案。