【核心素养目标】主题二 任务一《智慧校园新手段》教案-【桂科版2025】《信息科技》八下

中小学教育资源及组卷应用平台 第2.1课《智慧校园新手段》教学设计 课题 智慧校园新手段 单元 第一单元 学科 信息科技 年级 八年级 核心素养目标 信息意识：通过智慧校园卡消费流程，识别个人数据（学号、余额）的存储与传输风险，理解数据校验对隐私保护的意义。计算思维：分解消费系统流程（刷卡→验证→扣费），用流程图设计余额判断算法，修复“负数余额”漏洞。数字化学习与创新：利用主控板、RFID设备与mPython搭建物联系统，调试程序实现扣费预警功能。信息社会责任：在设置余额预警值时平衡便捷与安全，分析数据传输出错对用户的影响，增强信息安全意识。 教学重点 掌握智慧校园卡消费系统的物联网技术实现，包括硬件连接、程序编写与数据校验流程。 教学难点 正确配置MQTT参数与数据对应关系，设计余额判断算法避免负数漏洞，调试硬件与软件协同问题。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 第2.1课 智慧校园新手段新学期伊始，壮壮转人新的学校，智慧校园让他大开眼界。物联网技术实现了校园内的信息共享和智能管理，无论是图书借阅、上课签到，还是用餐消费，都可以通过校园一卡通轻松完成。想一想：为什么刷卡时读卡器要发出射频信号？射频信号用于激活校园卡内的电子标签，使其传输存储的ID号等身份信息到读卡器，完成身份识别和数据交互。思考：主控板连接计算机的Type-C线有什么作用？Type-C线用于给主控板供电，并将编写的程序代码从计算机传输到主控板，实现硬件控制逻辑。。校园卡充值需验证卡号有效性（如是否存在）和充值金额合法性（如是否为数字且非负数），防止误操作。电子标签内嵌的ID号与系统预存的学号、姓名绑定，刷卡时读卡器通过射频信号读取ID完成匹配。播放视频《物联网嵌入式实战项目之智慧校园一卡通充值驱动》 课程新知导入完成思考题。观看教学视频。 帮助学生理解智慧校园具有的功能。通过问题导入引发学生思考。通过视频吸引学生的注意力。 讲授新课 新知讲解：一、马上行动物联网技术在校园中有哪些应用实例 它们在实际生活中都发挥了哪些作用？上网查阅相关资料，将你的发现填入表 2-1-1中。二、思考智慧校园卡是智慧校园建设中的基础组成部分，它集成身份识别、消费支付、信息管理等多种功能于一体。智慧校园卡实现消费支付功能需经历哪些流程？其中可能需要获取哪些数据？智慧校园卡消费支付的流程是：先绑定个人信息和银行卡，给卡充值后，刷卡时系统自动扣钱并记录消费信息。需要的数据包括学生的姓名、学号、卡里余额，以及消费时间、地点和金额，有时还需要密码验证。三、探究请以小组探究的方式，分析智慧校园卡消费系统的基本功能需求，完成以下任务。1.需求分析及功能实现。在使用智慧校园卡消费的过程中，如何识别使用者身份、记录消费数据和校园卡余额呢？请分析各个环节的功能需求及用到的实验设备、平台，并填写在横线上，完成图 2-1-1。2.算法分析及流程图完善。将图2-1-2中空缺的部分补充完整，并从中选择合适的模块在右边绘制出完整的流程图。四、小贴士RFID 系统的基本组成包括电子标签和读卡器。电子标签是RFID 系统中的真正数据载体，通常嵌入在智慧校园卡中。电子标签包含唯一的识别码（如ID号），用于标识持卡人的身份。读卡器是读取或写入标签信息的设备，属于接收端。当智慧校园卡靠近读卡器时，读卡器会发出射频信号，激活校园卡中的电子标签，并读取或写入标签中的信息。五、做中学模拟实现智慧校园卡消费系统功能。1.硬件清单：主控板 x1、电子标签 x1、RFID 读卡器 x1、4Pin 线 x1、Type-C数据线 x1、带有热点功能的计算机 x1。2.连接设备。用 4Pin 线将主控板和RFID 读卡器连接起来(见图 2-1-3)，并通过Type-C数据线接入计算机。六、 ... ...