資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第5單元 《物聯網的綜合應用》教學設計
課題 物聯網的綜合應用（第一課時） 學科 信息科技 年級 八年級下
學習目標 知識與技能：理解物聯網在智慧校園中的綜合應用場景，明確智能閱覽室的功能需求。掌握項目分析的核心方法，能結合系統思想設計物聯網方案。過程與方法：通過案例分析、小組討論，培養需求分析與系統設計能力。情感態度與價值觀：體會物聯網技術對學習生活的優化作用，激發創新意識與團隊協作精神。
重點 智能閱覽室的功能需求分析與系統設計框架。
難點 物聯網、大數據與人工智能的協同關系理解。
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 視頻展示：播放智慧校園案例（如智能圖書館、自動借閱系統）提問：“傳統閱覽室存在哪些痛點？物聯網技術如何解決？”“智能閱覽室需要哪些功能？” 聽教師講解，同時思考問題 通過問題帶領大家一起思考，引入教學內容。
講授新課 一、智慧校園是一個復雜的綜合系統，包括智能路燈、智能閱覽室、智慧教室、智慧停車場等等諸多應用場景。1. 智能教室管理系統功能：實時調節教室環境（燈光/空調）。管理教學設備（投影儀/電子白板）。根據課程表自動準備教學資源。核心硬件：溫濕度傳感器、光照傳感器、智能插座。2. 智能閱覽室（圖書館管理系統）功能：RFID標簽（電子標簽）實現圖書快速定位。統計熱門書籍借閱趨勢。通過APP預約座位或借閱。核心硬件：RFID讀寫器、紅外傳感器（座位占用檢測）。3. 能源監控系統功能：實時監測校園水電消耗。生成節能報告（如夜間關閉未使用區域供電）。AI應用：預測高峰期用電負荷，動態調整電網。4. 校園安防系統功能：AI攝像頭識別異常行為（如闖入/聚集）。火災報警自動聯動消防設備。技術協同：人臉識別門禁與考勤系統數據互通。5. 環境監測系統功能：監測PM2.5、CO 濃度，觸發新風系統。噪聲超標時提醒管理人員。擴展應用：根據土壤濕度自動灌溉綠化帶。6. 學生管理系統功能：NFC手環實現無感考勤。分析學生行為數據（如圖書館停留時長）。隱私保護：數據脫敏存儲，僅用于教育優化。7. 智能交通系統功能：實時顯示停車場空位（地磁傳感器）。AI預測共享單車使用高峰，動態調度。用戶交互：校園導航APP集成車輛與步行路徑規劃。二、驅動問題：1. 物聯網如何使學校閱覽室更加智能？自動化控制：環境自適應：光敏傳感器實時調節燈光亮度，溫濕度傳感器聯動空調。節能管理：無人時自動關閉設備，降低能耗。資源管理：RFID標簽（電子標簽）實現圖書定位與借閱統計，減少人工管理成本。用戶體驗：座位預約系統通過APP或顯示屏實時顯示空閑座位。2. 設計簡易物聯系統應如何體現系統思想？整體性：各模塊協同工作（如傳感器→數據→執行器）。模塊化設計：感知模塊（傳感器采集數據）傳輸模塊（WiFi/MQTT傳輸）控制模塊（規則引擎生成指令）執行模塊（LED燈、空調響應）數據流閉環：數據采集 → 傳輸 → 分析 → 執行 → 反饋 3. 簡易物聯系統的實現需要經歷哪些過程？需求分析：明確功能需求（如環境監測、節能控制）。硬件選型：選擇傳感器、控制器、執行器。軟件設計：數據采集代碼（讀取傳感器值）。控制邏輯（如光照<100 Lux時開燈）。系統聯調：驗證數據流與控制指令的準確性。優化迭代：根據測試結果調整閾值或硬件布局。4. 智能閱覽室物聯系統如何體現數據的采集、處理與反饋控制？數據采集：光敏傳感器采集光照值（單位：Lux）。RFID讀取圖書位置信息。數據處理：規則引擎判斷光照是否低于閾值（如100 Lux）。數據分析統計高頻借閱書籍。反饋控制：光照不足時下發指令開啟LED燈。借閱超時通過APP推送提醒。5. 物聯網、大數據及人工智能之間是什么關系？物聯網：數據來源：傳感器實時采集物理世界數據（如溫濕度、光照）。大數據：數據分析：處理海量物聯網數據，挖掘規律（如學生借閱偏好）。人工智能：決策優化：基于數據訓練模型，智能預測（如人流高峰時段提前開燈）。協同關系：物聯網（數據采集） → 大數據（數據分析） → 人工智能（智能決策）
課堂小結 教師活動：本課時為項目啟動階段，后續將深入硬件搭建與編程實現
教學后記
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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