第5单元第14课《自动通风系统的设计》教案【河北大学版】《信息科技》八年级

中小学教育资源及组卷应用平台 第5.14课《自动通风系统的设计》教学设计 课题 自动通风系统的设计 单元 第五单元 学科 信息科技 年级 八年级 核心素养目标 信息意识：识别基于物联网的自动通风系统核心组件，理解各组件数据交互逻辑，提升对环境监测与智能控制技术的认知敏感度。计算思维：拆解 “传感器采集 - 网络传输 - 服务器判断 - 新风机执行” 流程，分析关键环节，培养技术问题拆解与逻辑梳理能力。数字化学习与创新：掌握物联网系统按架构分层细化需求的方法，能独立完成简单系统的功能需求分析，提升数字工具应用与系统设计创新能力。信息社会责任：认识物联网设备数据传输中的网络安全风险，规范服务器账号管理与设备通信协议配置，树立技术应用的安全与节能意识。 教学重点 掌握自动通风系统的需求分析方法，理解系统设计流程。 教学难点 清晰梳理自动通风系统中信息流动逻辑，理解各装置间的间接通信机制。 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5.14课 何为物联网1、单元引入第五单元：打造理想的智慧教室你有没有发现过无人的教室内投影仪却在持续工作的情况？你有没有遇到过同学们因教室内空气混浊而昏昏欲睡的情况？我们能够利用物联网使教室变得“智慧”吗？能否使投影仪在教室没人的时候自动关机？能否使新风机根据室内空气质量自动启停？（详细内容见p107页）图5-1智慧教室2、观看视频3、学习目标（1）能够分析系统功能需求、信息流动路径并设计系统方案，体验简单物联网系统的开发过程。（2）能够根据需求选择物联网系统硬件，设计物联网系统运行流程并编写软件代码，掌握系统调试和优化方法，完成物联网智慧教室控制系统的开发。（3）学会运用数字化工具解决实际问题的方法，感受物联网技术的实际应用价值。4、单元主题打造智慧教室，我们需要在教室里增加哪些装置？这些装置如何发挥作用 这些装置要能够采集教室内的关键数据，为教室的智能化管理提供基础信息;要能形成教室的“核心大脑”，负责处理采集到的数据，并根据预设的规则控制教室内的设备;还要能实现设备间的互联互通，这样就能达到提升教室“智慧”的效果。我们一起来探讨这些装置在智慧教室中的作用及其背后的原理，理解物联网如何提升传统教室的“智慧”水平。5、问题情境同学们在学校的大部分时间都是在教室中度过的。大家有没有注意到，在教室里，有时候我们会感到困倦和注意力不集中。这很可能是教室里的二氧化碳(CO )浓度过高导致的。依托校园无线网络，我们能不能设计自动通风系统，实现对教室内二氧化碳浓度的实时监测呢？是否可以使系统根据监测数据自动启停新风机来确保教室内始终充满新鲜空气呢？ 课程新知导入。学习本单元及本课学习目标。 帮助学生初步理解本课研究内容。帮助学生学习更有目标性。 讲授新课 新知讲解：实践探究一、需求分析1.明确功能需求实现教室自动通风先明确功能需求，设计需基于教室现有电路设备，附系统功能需求表（表 5-1）与系统图（图 5-2）。（ 详细内容见教材p109页）表5-1 自动通风系统功能需求表图5-2 自动通风系统图示小知识功能需求设计需考虑 “冗余性”，例如当主 CO 传感器故障时，系统可自动切换至备用传感器，避免因单点故障导致通风失控，提升系统可靠性。2.将功能需求按物联网架构分层细化分层依据：明确需求后，按物联网 “感知层、网络层、应用层” 架构细化功能，为方案设计提供精准指标。（ 详细内容见教材p110页）表5-2 自动通风系统功能需求分层细化表架构层功能需求细化说明感知层监测教室内二氧化碳浓度监测装置可灵活移动，可布置在教室内任意位置网络层监测装置、新风机均通过局城网通信通过局域网将监测装置和新风机进行连接，依托物联网平台提高系统的 ... ...