2.1 规划校园数字气象站 课件(共26张PPT)-2025-2026学年8年级下《信息科技》（教科版）

(共26张PPT)
信息意识 · 计算思维 · 数字化学习与创新 · 信息社会责任
信息科技 八年级 下册
第二单元　物联反馈系统
——校园数字气象站
第1课 规划校园数字气象站
第1课 规划校园数字气象站
聚焦
探索
设计
实现
拓展
引入情境
天气预报是人类记录自然现象、从中获取数据继而预测未来数据走势的一个典型应用。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气象数据。如今，人们通过物联网环境下的数字传感器，能更好地比对获取的气象数据，借助人工智能等现代信息技术方式展开预测，获取更长周期、更为细致、更快反馈的天气预报，为人类生活提供更优质的服务。在本单元中，我们将通过使用物联网设备并掌握其相关知识，搭建简易的“校园数字气象站”。
第1课 规划校园数字气象站
第1课 规划校园数字气象站
聚焦
探索
设计
实现
拓展
聚焦问题，明确任务
本节课要解决的问题
如何基于物联网知识规划和设计校园数字气象站，使其能够观测、记录校园气象数据，并明确其核心功能与组成。
本节课要完成的任务
了解气象数据的类型、含义及获取手段；明确校园数字气象站的定义与核心功能；设计校园数字气象站的原理图和示意图。
成果形式
填写气象数据类型及测量手段表格；描述校园数字气象站的功能；完成校园数字气象站原理图补充及示意图设计。
第1课 规划校园数字气象站
第1课 规划校园数字气象站
聚焦
探索
设计
实现
拓展
分析问题，探索方法
问题属性
属于物联网系统的规划设计问题，需运用信息系统思维（从数据采集到应用的全流程设计）和互联网思维（利用网络资源获取信息、借鉴成熟气象平台架构）。
核心方法
资料调研法：通过 “国家气象科学数据中心” 等平台，了解气象数据的种类、格式及专业气象站的功能；
对比分析法：对比传统气象测量与数字化测量的差异，理解技术升级的优势；
功能拆解法：将校园数字气象站的功能拆分为 “数据采集”“数据传输”“数据展示”“反馈控制” 等模块，逐步梳理系统组成。
第1课 规划校园数字气象站
聚焦
探索
设计
实现
拓展
分析问题，探索方法：探索要求
1.登录国家气象科学数据中心网站，查找并了解气象数据，体验在线气象平台，查找特定地方的气象综合实况。
第1课 规划校园数字气象站
第1课 规划校园数字气象站
聚焦
探索
设计
实现
拓展
分析问题，探索方法：探索要求
2.登录国家气象科学数据中心网站，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，分析数据是如何采集、传输、可视化的。
第1课 规划校园数字气象站
第1课 规划校园数字气象站
聚焦
探索
设计
实现
拓展
分析问题，探索方法：探索要求
3.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。
第1课 规划校园数字气象站
第1课 规划校园数字气象站
聚焦
探索
设计
实现
拓展
分析问题，探索方法：探索要求
4.结合网络资料，思考：校园数字气象站与专业气象站的功能差异，校园场景下最需要哪些核心功能？
第1课 规划校园数字气象站
第1课 规划校园数字气象站
聚焦
探索
设计
实现
拓展
分析问题，探索方法：点评展示
点评指导
优秀点：能准确区分气温（空气冷热程度）、湿度（空气中水汽含量）等数据的含义，理解数字化传感器（如温湿度传感器）相比传统仪器（如干湿球温度计）的实时性优势。
待改进点：部分学生对 “风向”“气压” 等数据的测量手段描述不够具体，混淆传统工具与数字化工具的差异。
本环节提升升华
气象数据是气象站的核心“原料”，数字化测量手段通过传感器、网络传输实现了数据的实时、精准获取，为校园气象监测的便捷性和科学性奠定基础；明确数据类型与功能需求是设计校园数字气象站的前提。
第1课 规划校园数字气象站
第1课 规划校园数字气象站
聚焦
探索
设计
实现
拓展
梳理思路，设计方案
校园数字气象站系统架构
核心设计要点
数据采集层：选择适配校园场景的传感器（如温湿度传感器、雨量传感器、风速传感器）；
数据传输层：通过网络（路由器）实现智能终端与平台、终端间数据的互联互通；
应用层：移动终端和电脑终端负责数据展示，执行器（如舵机）实现反馈控制（如大风关窗）。
第1课 规划校园数字气象站
第1课 规划校园数字气象站
聚焦
探索
设计
实现
拓展
梳理思路，设计方案：设计要求
1.根据已有物联网的知识以及对校园数字气象站的认识，补充完整校园数字气象站原理图，将序号或文字填写在对应的空白处。
①传感器：用于获取多种气象数据
②执行器：根据反馈控制执行相应的动作
③移动终端：用于显示气象数据并通过界面反馈控制
④计算机终端：用于显示气象数据以及连接物联网平台
⑤智能终端：用于显示气象数据
⑥物联网平台：用于收集、存储气象数据
⑦网络（路由器）：提供物联网数据交互
⑧其他：____________________________
第1课 规划校园数字气象站
第1课 规划校园数字气象站
聚焦
探索
设计
实现
拓展
梳理思路，设计方案：设计要求
　　2.根据校园数字气象站原理图设计校园数字气象站，画出示意图，可以是草图。画图方式可采用软件绘制，如画图工具、Word、PowerPoint等
第1课 规划校园数字气象站
第1课 规划校园数字气象站
聚焦
探索
设计
实现
拓展
梳理思路，设计方案：点评展示
点评指导
优秀点：原理图逻辑清晰，能正确将 “传感器→智能终端→网络→平台→终端”归为数据采集传输链，“终端→网络→智能终端→执行器”归为反馈控制链；示意图考虑到校园环境特点（如避开建筑物遮挡）。
待改进点：部分学生在示意图中忽略“网络覆盖范围”，导致智能终端与移动终端的连接逻辑不合理。
本环节提升升华
校园数字气象站的设计需遵循“功能适配、逻辑闭环”原则，从数据采集到反馈控制的每一环都要贴合校园需求，体现“感知—传输—应用—控制”的物联网系统核心逻辑。
第1课 规划校园数字气象站
第1课 规划校园数字气象站
聚焦
探索
设计
实现
拓展
运用所学，实现方案
核心步骤
明确功能清单：确定校园数字气象站需实现“采集温湿度、雨量、风速数据，远程查看数据，大风自动关窗”等核心功能；
硬件选型：根据功能清单，初步选定传感器（温湿度传感器、雨量传感器等）、主控板（智能终端和移动终端）、网络设备（路由器）；
绘制示意图：结合校园地图，标注传感器安装在开阔处、智能终端连接传感器、移动终端放在中控室等关键信息。
第1课 规划校园数字气象站
第1课 规划校园数字气象站
聚焦
探索
设计
实现
拓展
运用所学，实现方案：实现要求
1.确保原理图中各组成部分的连接关系正确（如传感器只能接入智能终端，而非直接连移动终端）；
2.示意图需标注硬件名称和安装位置，附设计说明（如 “执行器与窗户连接，便于控制开关”）。
第1课 规划校园数字气象站
第1课 规划校园数字气象站
聚焦
探索
设计
实现
拓展
运用所学，实现方案：实现示范
原理图补充示例
数据采集模块：传感器→智能终端→网络→物联网平台→移动终端/电脑终端
反馈控制模块：移动终端→网络→智能终端→执行器
示意图设计说明
传感器安装在操场北侧，无建筑物遮挡，可精准测量风速和雨量；智能终端放在值班室，方便连接电源和网络；移动终端由老师在办公室使用，实现远程监控。
第1课 规划校园数字气象站
第1课 规划校园数字气象站
聚焦
探索
设计
实现
拓展
运用所学，实现方案：点评展示
点评指导
优秀点：能根据功能需求合理选择硬件并规划安装位置，示意图清晰体现“数据流动路径”，设计说明符合校园实际场景。
待改进点：部分学生的硬件选型未考虑兼容性（如传感器接口与智能终端不匹配）。
本环节提升升华
实现阶段需将设计思路转化为具体方案，硬件选型和位置规划要兼顾功能性和可行性，为后续搭建校园数字气象站奠定实践基础，体现“设计指导实践”的工程思维。
第1课 规划校园数字气象站
第1课 规划校园数字气象站
聚焦
探索
设计
实现
拓展
评价交流，拓展练习
第1课 规划校园数字气象站
第1课 规划校园数字气象站
聚焦
探索
设计
实现
拓展
评价交流，拓展练习：拓展性任务要求
1.访问专业气象站官网，对比其与校园数字气象站的功能差异，思考可借鉴的设计（如增加紫外线监测）；
2.小组讨论：校园数字气象站的数据可用于哪些校园管理场景（如根据雨量调整体育课安排）。
第1课 规划校园数字气象站
第1课 规划校园数字气象站
聚焦
探索
设计
实现
拓展
第1课 规划校园数字气象站
全课总结提升
总结提升
本课通过规划设计校园数字气象站，理解了气象数据的类型与获取方式，掌握了物联网系统“采集—传输—处理—应用”的基本架构。从资料调研到方案设计的过程，培养了信息检索能力和系统思维，为后续搭建和应用气象站奠定了基础。
课后学习指导与作业
完善校园数字气象站设计方案，补充“设备清单”（如传感器型号、数量）；
撰写简短说明：如果在校园安装气象站，你认为最需要优先解决的问题是什么（如电源供应、网络覆盖）。
第1课 规划校园数字气象站
课堂练习
1、 在规划校园数字气象站时，首要步骤是（　　）
A. 采购传感器硬件
B. 编写数据采集程序
C. 进行需求分析与功能设计
D. 安装气象站支架
答案：C
解析：规划阶段需优先明确目标（如监测温度、湿度等气象数据）、功能需求（数据采集/传输/处理）及资源需求（硬件选型、场地布局），确保设计方向符合实际应用场景。
课堂练习
2、下列哪项不属于校园数字气象站的核心功能模块？（　　）
A. 感知层（传感器采集数据）
B. 用户登录系统
C. 传输层（网络数据传输）
D. 处理层（数据分析与预警）
答案：B
解析：气象站需具备感知层（温湿度/风速传感器）、传输层（Wi-Fi/蓝牙）、处理层（数据分析）三大功能模块；用户登录属于附加功能，非核心模块。
课堂练习
3、选择传感器时，需重点考虑（　　）
A. 外观颜色
B. 测量精度与环境适应性
C. 品牌知名度
D. 价格最低
答案：B
解析：传感器需适应户外环境（如防水、抗风），且数据精度直接影响气象站可靠性（如温湿度误差需≤±2%）。
课堂练习
4、 搭建测试环境的核心要求是（　　）
A. 使用最昂贵设备
B. 模拟真实应用场景
C. 独立于网络环境
D. 仅测试单一功能
答案：B
解析：测试需模拟实际环境（如风雨、高温），通过多次验证稳定性，确保系统在真实场景中可靠运行。
课堂练习
5、系统运维阶段需重点关注（　　）
A. 设备外观清洁
B. 设备在线率与供电状态
C. 软件界面美观
D. 用户访问量
答案：B
解析：运维需监控设备在线率（防掉线）、供电稳定性（防断电）及环境风险（如极端天气），保障系统长期运行。
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