初中信息技术浙教版（2023）七年级下册物联网控制与反馈教案

这是一份初中信息技术浙教版（2023）七年级下册物联网控制与反馈教案，共7页。教案主要包含了活动描述，学生活动，教师活动，设计意图等内容，欢迎下载使用。
课程基本信息
学科
信息科技
年级
七年级
学期
春季
课题
第十三课 物联网控制与反馈
教科书
书 名：信息科技教材
出版社：浙江教育出版社 出版日期：2023年12月
教学内容与学习对象分析
本课是第三单元第3课，本课主要内容包括“控制与反馈”“控制的形式”。该知识涉及五年级下册第二单元“控制系统”、六年级下册第一单元“控制系统中的反馈”，它们对本课起着强有力的支撑作用，同时，七年级下册第一单元《认识物联网》、第二单元《探秘物联》、第三单元第11 课《物联网数据的获取》和第 12 课《物联网数据的汇集与使用》，是本课开展教学的基础。
本课遵循“数据”、“算法”、“信息处理”三条逻辑主线，响应课程标准中“物联网实践与探索”模块中内容要求3、内容要求4。“控制与反馈”包含数据或控制信号在控制器、执行器、传感器中传递的过程以及与受控对象产生的相互作用。控制的形式包括手动控制与自动控制。两块内容通过校园农场项目“通风系统”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。
本课的学习对象是七年级的学生，拥有强烈的好奇心、求知欲与创作欲望，愿意与同学分享、合作，对问题有一定的分析、辨别能力。通过小学阶段与前两个单元的学习，学生有一定的Pythn基础、有一定的读写程序的能力、对生活中的物联网有了深刻的认识、对硬件有所了解。部分学生体验过门禁系统、智能家居等基于物联网的控制与反馈，但对于物联网如何实现物与物之间有效的运作还缺乏了解，控制与反馈的过程比较抽象，学生认识上存在一定的困难。教师可以通过项目、实验教学方法来组织本课的学习活动，降低认知负荷、增进理解。
教学目标分析（含核心素养导向）
1. 通过对控制方式的认识和学习，了解物联网设备的一般控制形式。
2. 通过物联网子系统原型中功能的实践与体验，了解物联网中控制与反馈的实现过程。
教学重点：
了解物联网中控制与反馈的实现过程，了解物联网设备的控制形式。
教学难点：
了解物联网中控制与反馈的实现过程。
教学过程
（一）感知
活动1：发现问题，集思广益
【活动描述】
大组内进行讨论，找到解决调节大棚温度的方法。
【学生活动】
1.四人为一大组，对比物联数据中台采集的“大棚内”温度数据与草莓最佳生长环境数据两组数据，思考降低大棚温度，达到草莓最佳生长环境的方法，并填写表1。
表1 调节大棚温度的方法
问题
讨论结果
草莓最佳生长温度是多少度？
调节大棚温度的方法有哪些？
你们组选择的方法？
2.1-2组代表性小组汇报，其他小组补充。
【教师活动】
1.在学生讨论过程中，巡视指导，及时解答学生的疑问，并引导学生深入思考。
【预设】
如果学生忘了草莓最佳生长温度,提醒学生查看上节课的数据；如果学生不知道用什么方法降低大棚温度，提醒学生联系生活中的解决方案，并根据实验器材与成本选择合适的。
2.在学生汇报分享时，仔细聆听，适时请其他小组补充，并强调根据现有实验套件中的传感器，确定本组的实验器材。
【预设】生1：用空调降温。用空调可以保持衡温，能方便地将大棚温度调节为草莓最佳生长需求值。教师追问：成本怎么样？
生2：用排风扇通风降温。大棚面积大，用空调一个月的电费可能就比草莓的收成高，而且我们的实验盒里只有风扇。
【设计意图】
设计“降低大棚温度”的真实情境，将上节课平台采集的数据进行传递与延伸，以关键数据的对比引导学生发现问题，以关键问题链引导学生深入思考，寻找解决问题的方法，开启本课教学活动，形成使用风扇调节温度的共识。
（二）建构
活动2：体验模型，建立猜想
【活动描述】
讨论控制与反馈的实现过程，建立“通风系统”实现过程的猜想。
【学生活动】
1.小组通过观看大屏播放的“浇水系统”视频，回忆、梳理“浇水系统”的实现过程与控制的方式，结合书本P73知识，完成实验学习单表2。
表2 控制与反馈过程
问题
讨论结果
浇水系统的控制与反馈过程是怎样的？
控制器
你觉得通风系统的控制与反馈的过程又是怎样的？
控制器
控制的形式有几种？
2.1—2组同学分享本组的学习与讨论结果。
【教师活动】
1.在大屏上播放“浇水系统”视频，引导学生梳理“浇水系统”的实现过程与控制的方式，巡视指导学生完成表格。
【预设】
1.学生不知道控制器、执行器的作用。提示学生参考书本73页“知识链接”，并引导学生找到“浇水系统”中的控制器与执行器，让学生分析它们在系统中的作用。
2.学生无法理解“自动通风”系统控制的实现过程。引导学生再次分析“浇水系统”运行过程，并结合书本第73页控制与反馈原理图，与同组同学展开讨论。
图1 控制与反馈
2.结合实物投影，以举手的方式请两组同学分享讨论结果，并请其他小组补充。
【设计意图】
本环节的设计意在：让学生通过对模型的观察与分析，找到用物联网解决反季节果蔬种植的方法，同时通过体验“浇水系统”设备间的协同工作，感知“控制与反馈”的实现过程，将知识进行迁移，为“通风系统”实验埋下伏笔。直接指向并初步落实本节课的教学重、难点。
活动3：改写程序，实现自动控制
【活动描述】
连接硬件、改写代码，实现自动控制。
【学生活动】
1.通过观看微视频，小组合作、自主探究，改写代码实现“自动通风系统”，具体步骤如下：
（1）连接硬件。
（2）部署物联中台。
（3）读懂“自动浇水系统原代码”程序，并在程序中找到表3第2列的关键代码，进行改写，实现通风系统的自动控制，并将改写结果记录到表3第3列。
表3 代码改写记录表
自动浇水系统
自动通风系统
采集传感器
dht11.read_hum(1)
阈值