（精品）新闽教版（2020）八年级下册《信息技术》教案(9)份（全册打包）.rar

第 12 课时 初识开源硬件及其开发环境教学内容分析教学内容分析本册教材以 micro：bit 作为开源硬件的载体，编程软件采用 MakeCode 和 Mind这两种图形化积木编程工具，主要介绍开源硬件的功能及其在生活中的应用。教材的硬件部分对于大部分学生来说是首次接触，比较陌生。软件部分（图形化积木式的编程方式）则是在小学六年级图形编程工具基础上的延伸，学生已具有一定的编程语言基础。本册教材分为三个单元，本节课是第一单元的第一课，是承上启下的一节课。本课的主要内容大致有两个部分：了解开源硬件及其内涵并掌握 micro：bit 的组成和功能；初识开源硬件开发环境，借助集成编程工具 MakeCode 编写程序，控制micro：bit 面板上的 LED 灯。本课通过展示流水灯、机器人小车、可穿戴设备等电子硬件产品，让学生初步认识常用的开源硬件；以 micro：bit 面板为例，学生通过对 micro：bit 面板的实物观察、感受及简单操作，掌握 micro：bit 的硬件组成，体会使用开源硬件开发电子产品带来的乐趣，培养学生的学科素养；micro：bit 支持 MakeCode、Mind、mixly等多种集成开发环境，通过图片及软件展示这些开发环境，让学生对这些软件界面有直观的了解，通过动手实践“让 LED 灯闪烁起来”让学生了解 micro：bit 中 LED 灯的构成及使用方法，熟悉 MakeCode 集成开发环境，了解 MakeCode 基本程序模块“显示图标”中包含的指令，学会使用“显示图标”中的“心”形图案指令、“暂停”指令和“无限循环”指令编写程序，显示一个跳动的“心”形图案，体会在 MakeCode 中编写程序的方法。本课动手实践项目较多，但都比较简单。本课内容是有关开源硬件知识的基础，有助于培养学生深入了解开源硬件的兴趣，进一步构建学生的开源硬件知识体系。教学对象分析教学对象分析开源硬件是一种全新的课程内容，大部分学生从未接触过。八年级学生虽已经具备一定的信息获取和处理能力，但面对一个陌生的事物，可能也会有一定的畏惧情绪。教学时，建议教师以视频为导入，充分调动学生的好奇心，激发学生的探究欲，使抽象的知识能直观呈现，让学生在视频媒体营造的知识情境中感受开源硬件应用情况与应用价值。八年级的学生虽具有一定的图形化积木式的编程基础，但也是第一次使用MakeCode 和 micro：bit，对 MakeCode 的使用方法和 micro：bit 硬件结构都很不熟悉，建议教学时逐个突破难点，让学生先在 MakeCode 中编程，并在模拟器中调试好程序，再下载到 micro：bit 中运行，教师在动手实践操作时要适当放慢节奏，边讲解边演示，边让学生模仿操作，同时还要巡视，及时排除学生遇到的困难，尽量让每个学生都能体验从程序编写到硬件调试的全过程，完成教材的学习任务。通过本课的学习，能帮助学生认识研发开源硬件的重要性和原则性，感受信息技术与开源硬件技术发展的相互促进和引领作用，认识遵守合理使用开源硬件技术伦理的必要性。教学目标教学目标1.了解开源硬件及其内涵，认识 micro：bit 的硬件组成。2.初步掌握集成编程工具 MakeCode 的使用。3micro：bit 面板上 LED 的控制与显示。4掌握 micro：bit 程序的下载与执行。教学重点和难点教学重点和难点1教学重点。认识 micro：bit 的硬件组成与 MakeCode 开发环境。2.教学难点。掌握 micro：bit 面板上 LED 的控制与显示的方法。教学方法教学方法1观察法：展示 arduino、micro：bit、掌控板、树莓派等各种开源硬件的图片，让学生感性认识开源硬件的外观结构，初步了解各种类型开源硬件的应用环境。播放能用 micro：bit 做什么 流水灯 计步器 避障小车和巡逻机器人等视频，让学生进一步了解各种开源硬件的应用情况，感受开源硬件的应用价值，倡导设计开源硬件要符合人类的价值取向。2讲授法：讲述开源硬件的类型、应用情况、应用价值。3 任务驱动法：以教材内容为主题，学生根据任务的具体要求，开展小组合作的探究性学习，并进行交流和活动成果的展示。4交流、评价法：展示学生的活动成果，鼓励学生参与评价教学准备教学准备1教学环境：计算机网络教室、互联网环境、转播控制系统。2资源准备：资源包（视频：能用 micro：bit 做什么 流水灯 计步器 避障小车 巡逻机器人 自动浇花装置，有关开源硬件应用的文字资料、各种开源硬件图片，课件、学生作品模板）。3实验器材准备：micro：bit 板若干块，数据线若干条，电池盒几个。教学过程教学过程第 1 课时第 1 课时教学环节教学环节教师活动教师活动学生活动学生活动设计意图设计意图创设情境，导入新课1播放视频：流水灯 计步器避障小车 巡逻机器人 自动浇花装置等。2讲解：这是利用开源硬件制作的一些电子硬件作品，它展现了开源硬件可为人们处理家务，省却许多烦心事，过上轻松惬意生活的情景。开源硬件能实现你的许多创意，解决生活中的一些问题，说一说你生活中见过的一些智能家用电器。观看开源硬件系列作品，了解开源硬件电子作品的形态。交流、讨论，个别学生回答，其他同学补充。以开源硬件作品视频片断为切入点，展现开源硬件的 独 特 功 能 与 应用，激发学生的学习兴趣，从而将学生的思路引向现实生活，鼓励学生说一说自己的所见所闻，并过渡到本课课题。常见的开源硬件1什么是开源硬件。引导学生阅读学习教材 P3“初识开源硬件”内容，从中初步了解开源硬件的发展过程及开源的内涵。2讲解开源硬件：它是指一些硬件的开发者将硬件的全部资料对外公开，包括电路图、固件、软件、元件列表、器件列表以及印刷版图等。这些资料允许他人使用，甚至可用于商业开发，这既降低了电子硬件产品的开发成本和制造门槛，也丰富了电子硬件产品的研发途径。3 图 片 展 示 常 用 的 开 源 硬 件Arduino、树 莓 派（Raspberry Pi）、micro：bit 和掌控板。4引导学生上网查阅相关资料，提问题：常见的开源硬件还有哪些？交流讨论：开源有什么意义？阅读指定的教材内容。倾 听 教 师 讲解。认真观察硬件在外观、形态上有什么异同点。查阅资料，回答问题。参与讨论。学生带着问题阅读学习教材，了解 开 源 硬 件 的 内涵。学生通过认真观察，对比各硬件外 观 形 态 的 异 同点，培养和提高自身的观察能力。通过上网查阅资料，了解各开源硬 件 功 能 上 的 差异，提高信息搜集和归纳能力。通 过 交 流 讨论，体会开源的意义。观察micro：bit 基 本 硬件组成，熟悉其功能1播放视频能用 micro：bit 做什么，请小组长分发 micro：bit，每人或两人一块。2引导学生阅读教材 P3“动手实践：观察 micro：bit 基本硬件组成，熟悉其功能”，了解 micro：bit 组成结构。3介绍 LED 灯、可编程按钮。展示 LED 灯、可编程按钮的图片，介绍LED 灯是发光二极管的缩写，按一按micro：bit 板上的按钮，找到按钮旁边的字母 A 和 B。4介绍微处理器。图片展示微处理器，介绍功能：检测温度，可以检测其周围环境温度，可充当温度传感器使用。5介绍加速度传感器、指南针传感器。图片展示加速度传感器、指南针传感器，介绍功能：可以检测 micro：bit 位置的变化情况。思考提问：我们平时的手机是不是也有类似的功能，手机的记步器能不能利用这个传感器制作出来？6介绍无线电、蓝牙功能，图片展示。介绍功能：可以使两块或两块以上的 micro：bit 板之间进行通信。7介绍 USB 接口、复位开关、电池接口，图片展示。USB 接口用于与电脑连接，复位开关可重启程序，电池接口可外接电池。8介绍引脚，图片展示“金手指”，可以用于连接电机、LED 灯等电子元器件，或者外部传感器。引导思考应该如何连接这些引脚。观看视频，了解 micro：bit 的功能。阅读指定的教材内容。学会观察，找到 LED 阵列、可编程 按 钮 所 在 的 位置。学会观察，找到微处理器所在的位置。学会观察，找到加速度、指南针传 感 器 所 在 的 位置，记 住 外 观 特征，回答问题。学会观察，找到无线电、蓝牙装置所在的位置。学会观察，找到 USB 接口、复位开关、电池接口所在的位置。学会观察，找到引脚所在的位置，思考并回答问题。通过阅读学习教材、观看视频，让 学 生 粗 略 了 解micro：bit 的强大功能，激发学习兴趣。通过逐一介绍认识各种传感器的外观、功能，教会学生能根据传感器的名称、外观、标识等信息，迅速找到相应的传感器，培养学生的观察能力，也为后续的课程学习做准备。交流与总结1引导学生讨论，根据 micro：bit 目前的功能，希望做出自己想做的作品。鼓励学生自由发言。2请小组长回收 micro：bit 主板，整理清单。请小组自由交流讨论，讲一讲自己的创意。整理硬件，组长清点数量。在学生交流、讨论中，描述未来自己想开发的作品样式，激发创造的欲望。34第 2 课时第 2 课时教学环节教学环节教师活动教师活动学生活动学生活动设计意图设计意图开源硬件集成开发环境1介绍集成开发环境。开源硬件的集成开发环境有 MakeCode、Mind、mixly 等，有代码的，也有图形化的。2介绍图形化编程界面。介绍图形化积木式的编程方式的优点，介绍支持micro：bit 的图形化编程软件。3MakeCode 集成开发软件，有网页版 和 离 线 版 两 种，运 行 离 线 版 的MakeCode 软件，引导学生单击选择“我的项目”中的“新建项目”，简单介绍界面的组成。4 介绍 Mind集成开发环境。双击桌面 Mind图标，运行 Mind。Mind是基于 Scratch3.0 开发的集成开发软件，支持多种硬件，界面和操作方法与Scratch 有点相似。倾听讲解，观察代码和图形化两种编程界面。倾 听 教 师 讲解。模 仿 教 师 操作，打 开 进 入 MakeCode 界面，观看 范 例，新 建 项目，简单探索一下界面。学生模仿教师操作，打开 Mind软件，简单浏览一下软件界面。展示几种开发环境的软件，让学生对开发环境有直观的了解。再识图形化界面，了解图形化界面编程的优势。通过对比几种软件的界面，感受开发环境的多样性，激发学生的学习兴趣。准备工作1请小组长分发 micro：bit，每人或两人一块，以及数据线和电池盒。2演示将数据线一端（mini USB口）连接 micro：bit 主板的 USB 接口，另外一端连接电脑主机的 USB 口。如果连接正常，双击“我的电脑”图标，会出现一个新的盘符。小组长分发硬件，连接硬件，观察是否出现新的盘符，记住盘符。通 过 动 手 实践，让 学 生 了 解 micro：bit 主板与电脑的连接过程，掌握开源硬件最基本的连接方法。动手实践：让 LED 灯闪烁起来1简单介绍 LED 灯、LED 灯的优势，指出在 micro：bit 上有 5x5 共 25个 LED 灯，可以编写程序控制它们显示。2打开 MakeCode 开发环境，新建一个项目，单击中间的“基本”模块，从右边出现的图形块中，拖出“显示数字 0”图形块，接在右边“无限循环”上，这时候可以观察模拟器的效果。选择“下载”，下载到新出现的盘符中，观察 LED 灯的变化。3向左拖出“显示数字 0”指令，在左边区域任一地方放下鼠标左键就可删除指令。单击“基本”，拖出显示图标、显示字符串等其他指令，下载到新的盘符中，观看 LED 显示的变化效果。倾听讲解，观察 micro：bit 上的 LED 灯。观看教师操作步骤，模仿操作过程，学会程序的下载。使用电池盒，离 线 观 看 运 行 效果。实践操作，学会图形化指令的拖动、删除、下载等操作。通过讲解、演示和动手实践，让学生了解 micro：bit 中 LED 灯的构成及编程方法，一步一步熟悉 MakeCode 集成开发环 境，体 会 在 MakeCode 中编写程序的方法，让学生亲身感受动手实践的乐趣，体会“所见即所得”这种编程模式的优越性。4拖出“显示 LED”指令，演示用鼠标画出一个“心”，并显示在 LED屏上。对比这样画“心”与“显示图标”中的“心”有什么区别。5如何让“心”动起来？阅读教材 P8 的 算 法 设 计，回 答 为 什 么 让“心”在大“心”和小“心”之间，每停留 0.5 秒，不断循环切换就可以让“心”动起来。6如何让“心”停留 0.5 秒。请学生在 MakeCode 开发环境中寻找：在“基本”模块找到“暂停（ms）100”指令。7参照教材 P1011，一步一步演示显示“跳动的心”完整的操作流程，先观看模拟器的模拟效果，再下载到 micro：bit，展示程序运行的效果。8巡视，解决学生编程出现的问题。学会在 LED 屏上 显 示 数 字、图标、字符等各种符号。学会自己绘制LED 图案。观 看 老 师 操作，回答问题：视觉暂留特性。寻找停留功能可能对应的模块，并踊跃发言。动手实践，完成“跳动的心”程序的编写和下载，鼓励学生自行修改暂停时间，观察程序 运 行 结 果 的 变化。先让学生阅读材料，再通过算法分析，让学生体验解决问题的过程，培养编程思维。通 过 实 践 探究，完成程序“跳动的心”的编写，深刻理解暂停的作用。学生第一次用MakeCode 编程，可能会出错，教师要适当提示，尽量让每个学生都能有成功的体验。教学反思方向教学反思方向1视频材料中开源硬件的应用情况能否充分体现出开源硬件的应用价值，教师能否有效引导学生认识开源硬件的应用价值，培养学生的学习兴趣。2 学生是否深刻理解程序中暂停指令的作用。3 活动过程中学生的参与度如何，交流、讨论的成效如何。4教师能否利用过程性评价引导学生积极参与到实践活动中。合作探究，动手实践1布置任务，23 人为一小组，试一试使用“基本”模块中已学到的指令，让 LED 显示一种效果。2组织学生交流创意。3.请小组长回收 micro：bit 主板，整理清单。展示本组的活动 成 果，介 绍 作品。其他同学听取活动成果汇报，欣赏 作 品 并 参 与 评价。学生通过合作交流，补充完善创意，培养学生团结合作的精神。通过作品展示，让学生展现自己，提高自信心和表达能力。总结1 总结：通过这节课的学习，我们有什么收获？2做一做：请同学们在课余时间，从因特网、图书馆或书店查找有关资料，提高对开源硬件的认识。学 生 回 答 问题。课 外 活 动 延伸。通过总结，梳理本课知识，引导学生将探究活动向课外延伸，加深对开源硬件应用领域的了解。第第 1112 课时课时 体验智能花卉种植（综合活动）体验智能花卉种植（综合活动）教学内容分析教学内容分析本综合活动是“开源硬件初体验”单元的综合应用。教材以测量土壤湿度为例，介绍土壤湿度传感器、光线传感器、micro：bit扩展板的应用，结合之前已学的温度传感器、蜂鸣器、无线通信模块等知识，让学生制作智能浇花装置。开源硬件还是选择 micro：bit，集成开发软件使用 Mind，涉及的知识点包括传感器数据读取技术、2.4G 无线通信技术以及蜂鸣器的报警技术等等。这些都是之前学过的内容。教材采用详略搭配的编写方法，对土壤湿度传感器这部分新知识做详细介绍，对于之前学过的知识和技能，则直接融合在本课的案例中，让学生在完成综合活动任务的同时，回顾以往的知识，归纳总结出规律。探究活动：土壤湿度是影响花卉生长的重要因素之一，本课教材利用土壤湿度传感器测量土壤的相对含水量，让学生通过编程对土壤进行墒情监测探究，实现自动预警等功能，体验开源硬件在智能农业方面的应用。创新活动：土壤湿度传感器虽能自动检测花卉根部周围土壤是否缺水，并会自动发出缺水提示，但无法代替人进行浇水。本创新活动鼓励基础比较好的学生，通过增加继电器、水泵、12 伏直流电源适配器等实验器材，增加花卉的智能浇水功能。交流总结：学生上台展示自己的作品，有机会在班上交流、讨论在探究、创新活动过程中遇到的问题，锻炼语言表达能力，共同提高。活动评价：从准备硬件、编写程序、创新活动、展示交流四个维度开展学生自评、同学互评、老师点评，学会取长补短、公正处事。以评促学，找差距，补短板。教学对象分析教学对象分析通过前面几节课的学习，学生已经学会操控开源硬件 micro：bit，学会 micro：bit 按钮、加速度传感器、超声波传感器等多种传感器的编程方法，也熟悉Mind这个集成开发软件的操作方法。这节课只涉及一种新的传感器：土壤湿度传感器，这个传感器除需要用到扩展板进行连接外，其他应用与之前的内容类似，学生只要懂得知识迁移，就能自主学会这个传感器的使用。八年级学生有一定的逻辑思维能力，能按照教材范例操作要求进行小组合作编程。教材做了术语解释和分步操作说明，在教师的指导下，学生可以按顺序阅读，再分步骤操作，从易到难，利用 Mind完成整个活动任务的编程调试工作。八年级学生有一定的语言表达能力和学习评价经验，也乐于参与交流总结和活动评价，但发言可能会相对随意、立场未必公正，教师应当积极组织、参与交流讨论，引导学生瞄准评价项目，有的放矢，及时纠正不当的评价，点评时更要做到客观公正。教学目标教学目标1智能花卉种植。2土壤湿度传感器的工作原理。3编写程序实时获取土壤湿度数据。4浇水预警装置的设计与实现。教学重点和难点教学重点和难点1教学重点。土壤湿度传感器的工作原理。2.教学难点。浇水预警装置的设计与实现。教学方法教学方法1问题教学法：观看智能浇花装置视频，提问：如何知道花已经“渴”了？引导学生思考，增强信息意识。2演示教学法：在讲解土壤湿度传感器检测土壤湿度时，适当进行演示，提高课堂效率。3模仿学习：学生仿照教师的操作方法学习用土壤湿度传感器读取土壤湿度数据，并填写表格。4任务驱动、自主探究：根据教学资源，完成智能浇花装置的设计。5合作学习：同学间相互交流学习经验和学习体会，互相帮助，体验以学生为中心的学习方式。教学准备教学准备1教学环境：计算机网络教室、互联网环境、转播控制系统。2资源准备：资源包，有关开源硬件应用的文字资料、各种开源硬件图片、课件、学生作品模板。3实验器材准备：micro；bit 若干块，数据线若干条，土壤湿度传感器若干块，micro：bit 扩展板若干块，继电器、水泵、12 伏直流电源适配器若干块。教学过程教学过程第 11 课时第 11 课时教学环节教学环节教师活动教师活动学生活动学生活动设计意图设计意图创设情境，导入新课1导课：播放智能浇花装置的视频。提出问题：如何知道花已经“渴”了？如何发出声音提醒主人？2分析原理：当装置检测到的土壤湿度低于特定花卉品种所需的湿度设定值时，micro：bit 的 LED 屏幕显示“x”，蜂鸣器鸣叫，提醒主人浇水或自动浇水。3 请 小 组 长 分 发 实 验 器 材：micro：bit主板一块、数据线、micro：mate 扩展板、土壤湿度传感器和蜂鸣器。观看视频，明确研究主题，思考、回答问题。认真倾听，思考实验要用到的硬件。领取实验器材。通过播放智能 浇 花 装 置 视频，让学生对智能浇花装置有感性的认识，调动学生设计智能浇花装置的兴趣。探究认识土壤湿度传感器1引导学生阅读教材P62，介绍土壤湿度传感器：用于测量土壤的相对含水量，做土壤墒情监测。土壤湿度传感器一般采用模拟端口，模拟值范围为01023。当土壤缺水时，从土壤湿度传感器中读取到的模拟值较小，反之较大。2影响花卉生长的环境条件有土壤湿度、温度和光线强度等。组织学生讨论，68个人一组，推选小组长，合理分工，明确任务。讨论获取花卉生长环境数据的方案，填写表格。3 获 取 实 地 土 壤 湿 度。连 接 micro：bit和扩展板，将土壤湿度传感器插入 micro：bit PO 端口，再轻轻地将土壤湿度传感器插入待检测的土壤区域中。按教材图综 1-3 所示，提醒学生注意线的顺序、蓝色的线靠近“0”。4运行Mind，选择“扩展”，在“主控板”选择 micro：bit.在“传感器”选择“土壤湿度传感器”，切换到“上传模式”，连接设备。按照教材图综 1-5 编写程序，下载程序，把土壤湿度传感器插入土中，每隔 10 秒读取一次数据，记录在表格中。5记住所测数值接近平均值的区域，留下节课用。阅读课本资料，教师辅助讲解。以小组为单位，分解任务后开始探究，记录数据。小组合作，连接设备，编写程序。小组合作、调试程序。先学后教，学生先阅读材料，教师辅助说明，交代注意事项后，学生分组自主探究，通过合作学习，完成课本案例。交流展示1各小组展示自己测得的数据。2小组长回收设备，整理清点。各小组展示作品，其他组评价。通过作品展示评价，学会欣赏别人。第 12 课时第 12 课时教学反思方向教学反思方向教学环节教学环节教师活动教师活动学生活动学生活动设计意图设计意图知识回顾，展示上节课成果1连接硬件，插入土壤湿度传感器，连接 micro：bit 和扩展板，打开 Mind，演示如何测量土壤的湿度实验。展示上一节课部分小组已填写的数据表格。2请小组长分发实验器材 micro：bit、数据线、micro：mate 扩展板、土壤湿度传感器和蜂鸣器。3指导学生连接设备，编简单测试程序。观看演示，回顾所学知识。领 取 实 验 器材，连接设备。测试硬件，确保硬件正常工作。梳理、回顾上节课的知识点，为这节课做准备。获取实地温度和实时光照强度1引导学生按照教材图综1-7所示，编写程序，测试当前环境温度和光照强度，将实验数据填入到表格中。2设置智能预警功能，参考教材图综 1-8，编写程序，当土壤湿度传感器测得的湿度值低于预警值，则 micro：bit的 LED 屏幕显示“x”，表示需要浇水。3完善智能预警功能，参考教材图综 1-9，编写程序，当 micro：bit 检测到水分偏少、水分偏多、温度偏高、光照偏强等信息，向连接蜂鸣器的另一块 micro：bit 发送信息。4完善程序。参考教材图综 1-10，编写程序，下载到连接蜂鸣器的另一块micro：bit 中。5小组合作，调试程序。按照上节课的分组，继续探究。以 小 组 为 单位，合作探究。通过分组开展项目式学习，使学生在合作探究中相互 依 赖、相 互 补充，从而促进自身的提高，培养学生合作精神和创新能力。创新活动土壤湿度传感器能自动检测花卉是否缺水，并发出提示，但无法代替人进行浇水。可利用继电器、水泵、12 伏直流电源适配器，增加智能花卉浇水功能。学有余力的同学继续完成任务。分层教学和评价，让不同水平的学生都能有不同的成功体验。展示点评，交流总结1.请学生以小组为单位上台展示本组实验成果。2.请学生回收实验器材，整理清点。小组汇报，其他同学欣赏成果，评价作品。带着欣赏的眼光评价他人作品，寻找自身的差距。1在活动中，如何关注学习有困难的学生，哪些知识点学生没有掌握，出现困难，要如何解决。2教材中提供的范例学生是否感兴趣，在学生练习时，是否关注到学生的完成情况。3本综合活动，以学生实践为主，教师是否有过多的干涉行为。4本综合活动，范例有一定的难度，学生是否能完成任务。第 1314 课时 应用广泛的物联网教学内容分析教学内容分析本课主要针对物联网进行系统介绍，让学生利用物联网模块将开源硬件接入互联网，并设计智能门禁等实用型创客作品。学生在学习第一单元后，已经初步认识开源硬件，并能用 MakeCode 和 Mind对 micro：bit 进行编程控制。在这个阶段，学生已经能比较熟练地连接 micro：bit 主控板和扩展板，能区分扩展板不同引脚的作用，能用图形化编程平台进行编程，通过数据线将代码上传到主控板，实现定的实用功能，设计出简单的创客作品。本节课为动手实践课，需要学生动手接人物联网模块，并通过 WiFi 接入互联网，因此，实施本课教学前需要对电脑机房的无线联网承载能力进行测试。教材首先让学生了解生活中的物联网，从交通、家电等多个方面让学生知道物联网早已深入生活的方方面面。特别是在 5G 时代，我们便捷的生活，离不开物联网。然后，让学生思考物联网的具体应用，例如远程监测蔬菜大棚的温度和湿度、孩童房间的环境情况等，通过物联网模块实现信息的接收和发送。在实践活动中，学生需设计物联网温度警报器和智能门禁系统。其中，物联网温度警报器作为基础案例，引导学生了解物联网模块端口及指示灯信息，了解物联网模块的工作原理及通信方式，一步一步将物联网模块接人主控板，并登录物联网平台。学生初步了解物联网模块编程的应用，能获取 WiFi 信息及物联网平台信息，填写初始化参数，将开源硬件接入物联网，与互联网互通数据，测试是否联网成功。如果联网测试成功，则写入程序，读取温度传感器数据，每隔一段时间自动将读取的数据发送到物联网平台。如果学生学有余力，则鼓励学生改进程序，在特定条件发生时，自动发警报信息到物联网平台。实践活动二则需要结合舵机等硬件和其他辅助材料，设计较为完整的智能门禁系统。学生需了解舵机的连接方式和编程调试方法，将舵机作为智能门锁的模拟门芯，实现开闭功能。在物联网平台成功收到门铃信息的基础上，学生通过物联网平台向开源硬件发送指定信息，如果收到的信息经过比对和开门指令相同，则用舵机模拟门锁开启。门锁的自动关闭，则可结合学生对智能门锁的认知，自主设计。通过本课学习，学生有了物联网知识的基础，可以编写程序让开源硬件实时发送数据或者接收远程控制指令，更加精细和动态地管理硬件设备。学生结合多样化材料设计创客作品，有助于培养学生动手能力和思考能力，进一步完善学生关于开源硬件的认知体系，也为后续综合活动做了必要的铺垫。43教学对象分析教学对象分析在前面的活动中，学生已经学会连接micro：bit和主控板，能根据线缆颜色将传感器接人扩展板，能用 Mind、MakeCode 等图形化编程平台对 micro：bit 进行编程，结合各种传感器制作简单的创客作品。本课旨在进一步巩固学生所学技能，较为深入地了解物联网，体验物联网在现实生活中的应用，从而认识物联网模块，并用物联网模块设计创客作品。从学生年龄角度分析，他们对物联网已有一定感知，但普遍认识比较片面，八年级学生经过多年信息技术学习，信息获取能力较强，可以课前布置收集物联网资料的课题，让他们在课上从不同角度展示他们所认知的物联网。在本课中，让他们理解物联网是新一代信息技术的重要组成部分，它能通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将物品与互联网相互联，并进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。学生要有一定的手工制作能力，能用纸盒等材料设计智能门锁和智能门铃所需的门框或房屋，这部分内容可根据学生实际情况，在课上完成或者课前合作完成，也可以跨学科合作，进行合理的美工设计。由于学生已有基础不同，硬件搭建和程序编写能力会有所差异，可以通过微课学习、课本自学、教师引导示范等方式，让多数学生在体验中获得成功的喜悦。学生已有较丰富的硬件搭建经验和编程经验，接入物联网和使用舵机不会成为多数人的难点。针对操作存在困难的学生，可以充分发挥小组的力量，帮助这部分学生解决搭建和编程中存在的问题。对于学有余力的学生，则鼓励他们灵活应用已有硬件，探究设计功能更强大的智能装置。本课的学习能引导学生发现物联网的广泛应用，感受 IoT 与开源硬件的无缝融合，鼓励他们创新性应用新技术解决已有问题，提高应用能力和创新意识教学目标教学目标1了解物联网。2了解物联网模块的工作原理。3了解开源硬件接入物联网的方法。4了解设置物联网模块参数并登录物联网平台。5了解简易物联网温度报警器的工作原理及实现方法。6了解物联网模块发送和接收信息的方法。7了解基于物联网功能设计门禁系统的工作原理及实现方法。教学重点和难点教学重点和难点1.教学重点。了解物联网，结合物联网模块实现远程信息收发。2.教学难点。登录物联网平台设置物联网模块参数、设计完整的 IoT 创客作品。教学方法教学方法1.比较观察法：播放介绍物联网的视频，展示物联网模块的图片，让学生较为深入地认识物联网的发展历史及其应用，了解开源硬件接入物联网的方式。视频可播放三分钟了解物联网概念 十个超酷的物联网项目等，让学生从多个角度了解 IoT 及其应用情况，感受 IoT 的应用价值，思考物联网在具体场景中的应用。2讲授法：讲述物联网模块的工作原理，如何登录物联网平台并收发信息，让学生理解物联网的应用价值。3任务驱动法：以接入物联网和设计智能门禁为主题，学生根据任务的具体要求，开展小组合作的探究性学习。4交流、评价法：展示学生的活动成果，鼓励学生参与评价。教学准备教学准备1教学环境：计算机网络教室（可正常联网）、无线 WiFi 环境、转播控制系统。其中，无线路由器最好使用工业级路由器，以确保多个设备可同时顺利无线联网。2资源准备：资源包（视频：三分钟了解物联网概念 十个超酷的物联网项目 战疫 AI 陪护系统），有关物联网应用的文字资料、各种物联网模块图片、课件、学生作品模板。3实验器材准备：micro：bit、micro：mate 扩展板、物联网模块、180舵机，数据线一条，纸盒等手工材料若干（课前，可用手工材料设计门框或房子，便于固定舵机，模拟门锁开闭）。教学过程教学过程第 13 课时第 13 课时教学环节教学环节教师活动教师活动学生活动学生活动设计意图设计意图情景体验，导入新课1学生访谈：你所了解的物联网。2播放视频：三分钟了解物联网概念 十个超酷的物联网项目。3展示物联网技术应用创客作品，引导思考：什么是物联网，你是怎么理解的？物联网有哪些应用场景？访谈交流。观看视频，初步了解什么是物联网，了解物联网和开源硬件的关系。交流、讨论。观 看 视 频，了解和思考物联网在实际生活中的应用，以及如何将物联网应用到更多场景中。认识物联网模块1播放优秀创客作品视频，引导学生思考：作品中的远程控制如何实现？2提问：什么是物联网模块？它有哪些类型？3提问：开源硬件如何通过物联网模块收发信息？观看视频，独立思考，回答问题。观察物联网模块外观，回答问题。回答问题，课堂互动。在 实 际 创 客作品中体验物联网技术的应用，了解物联网模块，初步理解物联网模块的工作原理。动手实践：搭建物联网温度报警器1 复习温度传感器知识。2讨论：如何结合物联网技术设计温度报警器。3连接物联网模块：（1）认识 4 条缆线所对应的端口功能。（2）将 4 条缆线分别接入扩展板对应的端口。（3）提示：OBLOQ 物联网模块中的4 条数 据线和电 源线 必须正确插到 micro：mate 扩展板对应的端口上，切勿插错，否则物联网模块不能正常工作。4 登录物联网平台：（1）打开网址，用提前注册的账号登录物联网平台。（2）了解物联网平台。（3）基于物联网平台获取平台参数。5设置物联网模块初始化参数：（1）选择P1、P2正确的串口信息。（2）填写待连接 WiFi 的名称和密码。（3）填写物联网平台参数，可从物联网平台直接复制粘贴。回顾 micro：bit 板载温度传感器的相关知识，学生代表发言，其他同学倾听。学会观察，分清缆线对应的发送端、接收端、电源正极、电源负极，记住外观特征。完成硬件搭建。了解物联网平台，找到id、pwd、Topic等参数信息。在编程平台，进行物联网模块的初始化操作。了 解 物 联 网模块如何结合其他传感器设计创客作品，感受物联网的强大功能。设计实用的物联网温度报警器，能用正确的方式将物联网模块连接主控板，通过物联网平台实时收发指定信息，实现对设备温度信息的远程监控。第 14 课时第 14 课时教学环节教学环节教师活动教师活动学生活动学生活动设计意图设计意图情 景 体 验，导入新课1播放有关智能门禁的视频，提出问题：你知道生活中智能门禁的应用吗？2提问：物联网还可以和哪些技术结合，设计出方便生活的产品？3请学生交流；如果让你设计智能门禁系统，你会如何设计？思考智能门禁和物联网之间的关系，物联网技术如何应用于实际生活中，主动发言。通过对比不同的智能门禁系统，感受开源硬件应用的多样性，激发学生的学习兴趣。6提示1：参数表中的WiFi名称和密码是实验机房中用来无线上网的WiFi 账户名称和密码，需区分字母大小写。7提示 2：从物联网平台中获取相关数据，设置物联网模块参数等。8提示3：登录Easy IoT物联网平台需用手机号进行账号注册，需课前让学生注册账号，以便课堂教学正常进行。9联网测试：（1）上传发送温度信息的代码，当 A 按钮被按下，发送温度信息到物联网平台。（2）观察物联网模块指示灯状态，确认指示灯可变为绿色。（3）在浏览器界面，观察物联网平台是否收到来自主控板的温度信息。动 手 实 践，用Mind编写上传温度信息的代码，观察物联网模块是否联网成功。在物联网平台确认是否成功收到指定信息。实践创新1在原有作品基础上，尝试接收来自物联网的信息。2使用已有器材，结合其他传感器，设计基于物联网的创客作品。小组合作，延伸作品应用场景，讨论并尝试设计制作新的创客作品。突 破 教 学 框架，尝试设计原有作品延伸功能，创新设计新作品。交流、总结、思考1 展示学生作品，自由发言，讨论制作过程中遇到的问题。2讨论物联网技术与开源硬件结合的新方案，演示新功能或新作品。3.请小组长回收实验器材，整理清单。展示作品，参与讨论。讲述创意或思考过程。整理硬件，清点数量。在学生交流、讨论中，反思设计过程遇到的问题，提出对应的解决方案。动手实践合作准备1请小组长分发实验器材，提前准备的纸盒、雪糕棒等。2连接主控板和扩展板，接入物联网模块。3硬件搭建：（1）观看舵机连接和调试方法的微课，将舵机接入扩展板。（2）用热熔胶、双面胶等将雪糕棒固定于舵机塑料摇臂上，模拟锁芯，将舵机预先固定于纸盒的合适位置。（3）没有舵机，建议直接用 LED屏幕显示指定图案，模拟表示门锁开闭。4提示：由于本活动只是一个实验参考模型，目的在于了解如何利用物联网技术控制门锁的开启和闭合，因此可不必用真实的锁具进行实验，教学时可结合硬纸皮、木板、KT 板或塑料板模拟大门，用舵机模拟锁具进行实验。5编程测试：（1）写入代码，当 A、B 按钮被按下时，舵机分别能转到指定位置，模拟锁芯的开闭过程。（2）写入新代码，当 A 按钮被按下，发送指定测试信息到物联网平台，登录物联网平台确认是否收到信息。6提示：提醒学生连接舵机时一定要将舵机的电源线和控制信号线正确插入扩展板对应的端口上，否则舵机将无法正常工作甚至损坏。如果舵机无法正常工作，可能是接线问题，或者将舵机移到不同端口进行测试，例如常用的PO 端口。领取实验器材。连接硬件。通过观看微课或自学课本 P8084，了解舵机的正确接线方式及相关知识。动手调试，及时解决遇到的问题。充分利用生活中的材料辅助设计创客作品，能通过自学微课或课本，接入新的传感器，并通过编程平台调试，确认硬件是否可以正常工作。任务驱动，自主探究1.物联网门铃：（1）写入代码，当A按钮被按下，主控板通过物联网模块发送特定信息到物联网平台。（2）用浏览器打开物联网平台，在工作间查看是否收到指定信息。2.智能门锁：（1）布置任务：自行测试智能门锁开闭的方式。有困难，可查阅教材P83 的内容。动手实践，完成物联网门铃程序的代码编写和上传，观察物联网平台是否收到信息。动手实践，完成智能门锁的代码编写和上传，测试智能门锁是否能通过物联网控制开闭功能。模拟实现现实生活中的智能门锁功能，让学生在动手探究中，学会解决遇到的各种问题，想办法实现预设的功能。在尝试过程中，更深入地了解物联网模块和舵机的应用。教学反思方向教学反思方向1对物联网的概念是否理解，是否了解在生活中的物联网实际应用。2本活动综合性较强，使用了一定的手工材料，需根据学校条件进行规划，确定所用的材料。机房条件不足，可以让学生在家做好门框或房子模型，再带来。如果无法实现可以适当省略部分外观设计。3是否能独立测试物联网的连接状态，尝试解决制作过程中出现的各种问题。4是否让学生自学或小组合作进行探究实践和项目总结，在充分交流中解决问题。5评价时，是否以项目展示和过程性评价为主，多鼓励学生积极参与并体验动手实践的乐趣。能否引导学生将所学知识