浙教版（2023）七年级下册第15课 物联系统原型的运行与调试公开课教学设计

这是一份浙教版（2023）七年级下册第15课 物联系统原型的运行与调试公开课教学设计，共4页。
教学内容分析
物联系统原型的运行与调试》是浙教版2023信息科技七年级第三单元第15课的内容。本课将详细介绍物联系统原型的硬件和软件调试，以及联调的步骤和方法。通过学习，学生将掌握如何确保物联系统原型在运行过程中的稳定性和可靠性，以及如何进行必要的调整和优化。本课还将注重培养学生的实践能力和解决问题的能力，鼓励学生通过实际操作来加深对调试和联调的理解。同时，也将强调安全和规范操作的重要性，确保学生在进行系统调试时能够遵循相关规定和标准。学生通过小组合作探究学习逐步掌握本节课的知识点，具备一定的小组合作能力、探究能力、创新能力等，提升信息社会责任，综合提升信息素养。
教学目标及核心素养指向
通过物联系统原型的硬件与软件的调试，体会调试和运行在完善物联系统原型中的作用和意义（信息意识、信息社会责任）
通过物联系统原型运行后的联调过程，初步体会物联系统正确性和稳定性的重要意义（信息意识、信息社会责任）
教学重难点
教学重点：
1、通过物联系统原型的硬件与软件的调试，体会调试和运行在完善物联系统原型中的作用和意义
2、通过物联系统原型运行后的联调过程，初步体会物联系统正确性和稳定性的重要意义
设计原因：了解物联系统原型的运行与调试是本节课的主要内容，知识点的渗透需要作为重点内容
教学过程
1、情境导入（3分钟）
教师活动
学生活动
情境引入：物联系统原型的设计和搭建，是生产、生活中真实物联系统设计和创建的基础。物联系统原型硬件搭建和软件编写完成后，就可以进行试运行了。般情况下，原型系统刚搭建完成，运行情况不一定良好，需要用硬件调试和软件调试等方法去测试和验证。
大家想一想：
物联系统如果无法联网怎么办?
智能音箱无法正常运作，要如何排查故障?
学生听教师引导生活中的案例,学生讨论，回答提问
设计意图：
激发学生对网页的学习兴趣并快速进入学习状态。
2、新知讲授（35分钟）
教师活动
学生活动
活动1：物联系统原型的硬件调试
物联系统原型的硬件调试方法往往需要根据具体的系统原型而有所不同，但一般都可以从功能原型系统分块验证、检测硬件元件连接等方面入手。
物联系统原型往往含有不同的子系统，每个子系统又有各自的功能原型，在物联系统原型硬件的调试过程中，可以分块进行验证。如以“校园农场”物联系统为例，该原型包含“自动浇灌”“智能光照”“自动通风”“智能水位控制”四个物联子系统，硬件调试时可以以物联子系统原型为单位，分模块、分功能进行分块验证。
在物联系统原型的硬件调试过程中，检测硬件元件的连接情况是必备操作，检测时可以采用观察法、元件替换法等方法。
如以“自动浇灌”物联子系统的硬件调试为例，可以做如下尝试:
(1)观察各设备元件的线路连接是否正常，如查验水泵、继电器的连线是否连接正常，若连接有误则立即更正。
(2)观察控制板1ED显示信息有无异常，如网络通信的反馈数据显示是否正常、“空气温湿度”“土壤水分”等反馈数据显示是否正常。若遇异常则以功能原型为单位进行调试。
(3)控制板LED显示功能正常，但其中某传感数据获取异常，在验证功能原型的过程中，可以使用替换法，如采用替换传感器、替换连接线等方辅助功能异常的排查。
活动2：物联系统原型的软件调试
硬件系统调试完成后，若仍有异常，则需检测软件编写是否正确。物联系统原型的软件调试可以从检查程序代码、分单元进行测试等方面入手。在软件程序编写的过程中，错误在所难免，需检查程序代码是否存在语法错误、逻辑错误、数据输入输出错误等问题，并进行修改。编程软件一般会自动提示语法错误，可立即进行调整和修改。
软件调试过程中，还可以分单元进行软件调试，调试过程可以采用数据分析法。如对“校园农场”物联系统中的“自动通风”子系统进行分单元软件调试，可运用数据分析法，给定一个阈值测试值，调试程序，结合系统的反馈状态，确定软件逻辑是否正确。
活动3：物联系统原型的联调
物联系统原型历经硬件搭建、软件编写和软硬件调试后，便可以进行试运行，试运行期间，需进行硬件和软件的联调。
联调过程中，关注物联系统原型运行的正确性
运行系统，对各子系统状态和各功能原型的功能进行监测，确保系统的正确性。以“校园农场”物联系统原型为例，确认系统运行的环境是否正确，比如数据库是否连接正常、网络是否稳定、硬件是否正常工作等，可检查数据交互的正确性、检查系统的整体运行情况等
联调过程中，关注物联系统原型运行的稳定性
长时间运行系统，监测持续的时间段内系统运行有无异常。以“校农场”物联系统原型为例，可持续监测48小时的系统运行情况，查看各子系统的数据获取信息有无异常，记录“浇灌”“注水”“补光”“通风”等关键性时刻，对比平台中的数据信息，以判断系统运行的稳定性
学生通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务
活动1：物联系统原型的硬件调试
开动脑筋
物联系统原型的硬件调试还可以从哪些方面入手?
亲身体验
组内分工，对“校园农场”物联系统原型中的各个物联子系统原型进行硬件调试。
活动2：物联系统原型的软件调试
小组合作交流
组内解读、调试并运行“校园农场”物联系统原型中各物联子系统的软件代码，交流和分享软件运行和调试过程中碰到问题及解决策略。
活动3：物联系统原型的联调
小组合作探究
组内分工，选择“校园农场”物联系统原型中的任意一物联子系统原型，调整该原型程序中的“阈值”设定，记录情况，体验传感与控制机制的变化过程，并组内交流和分享。
小组合作探究
“校园农场”物联系统原型的设计和创作基本落幕。上网查找资料或走访身边真实的“校园农场”物联系统，思考并小组讨论:物联系统原型和你身边真实的物联系统有哪些异同?
设计意图:
培养学生独立思考的能力，提高核心素养。
3、课堂小结（7分钟）
教师活动
学生活动
总结本课内容：
活动1：物联系统原型的硬件调试
活动2：物联系统原型的软件调试
活动3：物联系统原型的联调
学生一同回答并梳理知识
设计意图：
帮助学生梳理本节课知识，加深学生对知识的理解。