中小学教育资源及组卷应用平台 第2.4课《认识物联网之“物”第二节》教学设计 课题 认识物联网之“物”第二节 单元 第二单元 学科 信息科技 年级 八年级 核心素养目标 信息意识：能感知物联网中各类设备在信息采集、处理、应用等环节的作用，主动关注物联网设备在生活、生产等场景的应用及信息传递逻辑。 计算思维：能分析不同设备的特性与需求的匹配关系，运用逻辑推理选择合适设备，优化物联网系统的信息流转与设备协同。数字化学习与创新：在物联网系统设计与实践中，尝试创新设备组合与协作方式，优化系统，提升物联网应用的创新性与实用性。信息社会责任：确保设备应用、数据传输等环节的安全性与合法性，助力构建健康、可持续的物联网生态。 教学重点 明确物联网系统中传感器、控制器、执行器的定义与基本功能。 教学难点 物联网系统中各设备的协同工作原理。 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4.2课 何为物联网1.观看视频 课程新知导入。 帮助学生初步理解本课研究内容。 讲授新课 新知讲解：实践探究二、物联网系统中的设备与部件物联网系统针对多样应用场景下信息 “采集 - 传输 - 处理 - 应用” 的多样需求，通过传感器采集信息、控制器处理信息、输出设备及执行器实现信息应用，并由网络通信设备连接各设备部件，形成相互协作的完整系统。（详细内容见教材p28，p29页）（一)传感器 在物联网系统中，传感器是能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息按照一定的规律转换成电信号或其他所需形式的信息输出的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。传感器信号转换过程如图2-10所示。例如，在智能温湿度计这个产品中，传感器能够感知周围环境的变化(被测量)，采集数据信息并将其转换成电信号输出。传感器是物联网的“感觉器官”，是物联网系统中非常关键的设备。在实际应用中，工程师需要根据应用需求选择最为合适的传感器。图2-11为几种常见的传感器。图2-11常见的传感器（二)控制器在物联网系统中，控制器是 “大脑”，负责接收、处理和分析传感器信息，输出控制信息给执行器，还处理网络通信信息。其核心是微控制器芯片，因应用需求不同类型差异大，且随物联网发展，微控制器芯片体积趋小、性能趋强。 （详细内容见教材p30页）常见的控制器开发板是将微控制器芯片(如图2-12所示)及其附属电路设计在同一块电路板上，引出电源、输入输出等端口，形成开发板。图2-13为几种常见的控制器开发板。控制器的结构和性能参数是在设计物联网系统时需要关注的重要因素。图2-12常见开发板中的芯片图2-13常见的控制器开发板1.控制器开发板的结构控制器开发板通常包括电源电路、微控制器芯片、复位电路、下载调试接口、输入输出端口等部分，如图2-14所示。图2-14 某控制器开发板电源电路：电源电路变压供电，多控制器借 USB 供电。微控制器芯片：微控制器芯片处理信号，性能决定控制器水平。复位电路：在程序出错时清空内存重启程序。下载调试接口：下载调试接口读状态改程序，常为 USB 且供电。输入输出端口：输入输出端口连外设，分两类且部分支持协议。（详细内容见教材p30，p31页）2. 控制器开发板的性能参数在选择控制器开发板时，对于复杂应用需要选择高性能控制器开发板，对于一般应用则可以兼顾成本做选择。除此之外，选择控制器开发板还要关注哪些参数呢 （1）端口电压分 5V/3.3V，需统一，混用要加转换电路。（2）端口数量决定连设数量，多接模拟设备需关注其数。（详细内容见教材p31页）图2-15某控制器开发板端口示意图查一查查阅相关资料，填写表2-3，并对比几种常见控制器开发板的性能，分析它们适用的场景。如果要设计一个校园门禁系统或数字温湿度计，你会选择哪种控制器开发板 说说 ... ...
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