第二十一课 文物保护新手段 教学设计 2024—-2025学年人教版（2024）初中信息科技八年级全一册

中小学教育资源及组卷应用平台 八年级信息技术义务教育版教学设计 课题 文物保护新手段 单元 第五单元 学科 信息技术 年级 八年级 学习目标 1.了解物联网在文物保护中的应用，能列举实例并阐述其作用。2.掌握博物馆环境监测系统的设计实现，包括功能分析、硬件软件选择、程序编写及物联网平台运用。3.学会用温湿度传感器采集数据，理解数据处理原理，掌握MQTT协议应用及数据可视化分析方法。 重点 1.物联网在文物保护的应用及博物馆环境监测系统功能需求分析。2.温湿度传感器工作原理及环境监测系统实现过程。3.数据传输（MQTT协议）、存储（物联网平台）及可视化分析。 难点 1.环境监测系统的整体设计与优化，确保稳定性和准确性。2.理解并处理数据传输和存储中的复杂问题，保证数据安全可靠。3.根据文物保护需求拓展系统功能，培养创新应用能力。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 展示文物因环境因素受损的图片或案例视频，如兵马俑因湿度变化导致表面彩绘脱落等，提问学生如何利用现代技术避免此类情况发生，引导学生思考物联网技术在文物保护中的可能应用，从而引出本节课主题。 倾听老师讲解 激发学生的学习兴趣，让从问题中进行思考，从而引出本节课的学习内容 讲授新课 一、探索物联网在文物保护中的应用1.组织学生分组讨论物联网在文物保护中的具体应用，如莫高窟的环境监测系统、博物馆的智能导览设备等。2.教师对学生列举的应用进行补充和详细讲解，阐述其工作原理和对文物保护的重要意义，如环境监测系统如何实时监测温湿度、光照等环境因素，智能导览设备如何通过物联网技术为游客提供更丰富的文物信息和互动体验等，加深学生对物联网在文物保护领域应用的理解。二、博物馆环境监测系统实践1.提出任务：教师提出设计博物馆环境监测系统的任务，引导学生思考需要监测哪些环境数据，如温度、湿度、光照强度、有害气体浓度等，以及如何实现对这些数据的实时监测和有效管理。组织学生确定小组探究主题，如“搭建博物馆环境监测系统实时监测展厅温湿度”，明确各小组的任务方向。2.硬件搭建：教师展示所需硬件设备，包括温度传感器、湿度传感器、主控板、继电器等，并讲解其功能和使用方法。演示温湿度传感器与主控板的连接方法，强调连接时的注意事项，如引脚对应关系、避免短路等。学生分组进行硬件搭建，教师巡视各小组，及时帮助学生解决遇到的问题，如硬件连接错误、设备损坏等，确保每个小组都能正确完成硬件搭建。3.软件实现：结合系统功能需求和硬件设备，讲解程序设计的整体思路，如如何初始化传感器、读取数据、处理数据以及通过MQTT协议传输数据等。以获取温湿度数据为例，演示关键代码的编写过程，包括导入相关库、设置传感器引脚、读取数据并进行简单处理等，详细解释代码中每个函数和变量的含义，帮助学生理解程序逻辑。学生根据教师讲解，使用编程工具编写程序代码，实现数据的采集和初步处理。教师在学生编写过程中进行巡视，及时发现并纠正学生代码中的语法错误和逻辑问题，引导学生逐步完善程序功能。4.数据处理与反馈：指导学生实现数据的传输与存储，讲解如何配置MQTT服务器参数、设置主题，以及如何将采集到的数据通过MQTT协议发布到物联网服务平台，确保数据能够准确无误地传输到平台进行存储和后续分析。演示在物联网服务平台上查看和管理数据的方法，如登录平台、查看数据列表、进行数据查询和导出等操作，让学生了解数据的存储位置和管理方式。引导学生利用物联网服务平台或其他工具（如电子表格、Python绘图库）对数据进行可视化分析，展示如何根据数据绘制温湿度变化曲线、生成统计图表等，帮助学生从数据中发现规律和趋势，如温度在一天中的变化情况、湿度与文物保 ... ...