联系本站客服加+微信号15139388181 或QQ：9899267 |
视频标签：物联网
所属栏目：信息技术优质课视频
视频课题：初中信息技术《物联网数据呈现》庐江
本视频配套资料的教学设计、课件 /课堂实录及教案下载可联本站系客服
初中信息技术《物联网数据呈现》庐江
初中信息技术优质课评选活动
模拟建设智慧小班级-物联网数据呈现
教学设计
2021 年 11 月
模拟建设智慧小班级-物联网数据呈现
【课题内容】
物联网中数据可视化及其作用，物联网中数据呈现的方式。
【位置与作用】
1.本课在八年级“物联网与探索”模块的第四章第一节，是在学生学习物联网数据采集与传输之后，进一步学习物联网数据使用的新课程。
2.本节课的学习为4.2节“物联网数据控制”、第五章“物联网工作过程”和第六章“物
联网创新应用”奠定基础，在“物联网与探索”模块中起着桥梁作用。
【课时安排】1 课时
【思维特征】
学生的逻辑思维能力较强，但编程思维有待发展。
【心理特征】
对科技充满兴趣，乐于尝试新鲜事物。
【知识水平】
具备一定的计算机基础知识，对互联网和物联网也有所了解。但本次授课情况特殊，学生的物联网基础可能比较薄弱。
【素养目标】
1.通过“模拟空调控制系统-温度数据呈现”的任务分析，发展计算思维。
2.根据任务要求完成系统功能设计并体验数据可视化，培养数字化学习与创新能力。
【学业目标】
1.了解数据可视化定义及其作用、物联网数据呈现的定义；
2.理解常见的数据可视化方式及作用，能根据应用需求选择合适的数据可视化方式。
【教学重点】
1.常见的数据可视化方式及其作用。
2.能根据实际需求选择合适的数据可视化方式。
【教学难点】
模拟空调控制系统-温度数据呈现功能实现。
【基本理念】
坚持以素养为导向，培养学生学习的主体性，鼓励学生“做中学”、“创中学”。
【教学方法】
演示法、讲授法、项目教学法（主）。
【学习方法】
观察体验法、合作探究法、项目学习法（主）。
【教学准备】
1.教师：多媒体课件、storyline课件、教室模型、MakeCode代码、python代码等。
2.学生：模拟空调控制硬件系统（含microbit、风扇等）。
3.环境：python3.7.9、MakeCode4.0软件、串口驱动、花生壳软件（仅教师机）等。
【教师资源】
1.多媒体课件、storyline课件、教学设计。
2.项目资料：智慧教室完整系统模型图、完整系统控制器编程（MakeCode代码）、基于 matplotlib库的python代码、基于grafana工具的python代码。
3.智慧教室模型：含microbit控制器、光线传感器、噪声传感器、风扇和LED灯等。
【学生资源】
1.storyline课件
2.项目资源：数据采集与传输代码(Makecode)图、基于matplotlib库的python代码、完整系统数据可视化体验网址文本文件。
【环境资源】
1.Python3.7.9及python库安装.bat
2.MakeCode在线编辑器和串口驱动
| 教学活动 | ||
|
教学 步骤 |
师生活动 | 设计意图 |
|
（一）情境 设问， 体验 新奇 |
（一）情境设问，体验新奇（4分钟） 情境设问：同学们，感觉教室冷吗？室内的温度是多少，怎么知道的？学生轻松回答第一个问题，第二个问题不能准确的回答，产生疑问。 此刻不急着解决刚才的问题，而是进一步设问：如果能实现教室的温度、湿度、光照等信息的实时采集并通过图表呈现，若再进一步，能根据温度和光照度等信息实现室内空调和灯光的自动控制是不是很美好？由此提出智慧教室概念，并通过一段小视频进一步激发兴趣。 接着展示智慧教室模型，并进行基本的演示：当光线变暗自动开启灯光、当温度升高自动开启空调等功能，并引导学生观察温度数据和光照度曲线的变化，通过演示，使学生产生动手实践的想法。 最后提出任务概述：让我们一起来建设这样的智慧小班级，从而进 入新课。 |
1.通过简单交流，拉近与学生的距离，并层层递进， 启发学生进行思考。 2.通过视频和实物展示和演示来提升学生认知与兴趣，激发学习积极性，最后带着基本的任务要求进入新课。 |
|
（二） 自主学习、 互动 讲解 |
（二）自主学习、互动讲解（12分钟） 为落实教学目标，首先让学生自主学习 sotryline 课件，5 分钟左右，学 前通过多媒体预设问题： 1.常见的图表数据可视化方式有哪些？ 2.本节课将要完成哪个小项目？ 学生带着问题学习比盲目学习效果更好。学习完成后，进行提问，检查学习效果，紧接着进行基本知识讲解： 1.数据可视化定义及作用； |
1.学生带着问题先自主学习，初步了解本节课基本知识和项目要求。 2.通过教师简而精的讲解，加深学生对本节课新 |
|
2.物联网数据呈现的定义； 3.常见数据可视化方式及其作用：图表可视化及其作用、文本可视化、 地理位置数据可视化。 基本知识介绍完成后，进入项目一：模拟空调控制系统-温度数据呈现。 |
知的理解。 | |
|
（三）项目一：模拟空调控 制系统-温度数据呈现 |
（三）项目一：模拟空调控制系统-温度数据呈现（15分钟） 首先组织学生小组讨论：系统要实现哪些功能？小组讨论后进行总结，多媒体呈现明确的系统功能。 其次，对任务进行分析，预设问题：基于实验提供的模拟空调控制硬件系统，如何分步实现系统功能？通过小组进一步讨论和师生总结让学生明确实现任务的基本步骤。 任务分析完成后，学生进行实践操作环节，时间 10-15 分钟，学生以小 组为单位分步依次完成如下子任务，由于学生的物联网基础相对薄弱，此处为本节课的教学难点。 步骤 1：数据采集与传输。温度采集采用 microbit 内置温度传感器；数据传输采用 USB 转串口方式。首先需进行硬件搭建，通过手机投屏的方式分享学生硬件接线情况。其次进行 MakeCode 编程，通过分享学生机屏幕的方式展现学生编程过程，遇到错误或困难地方给予指导。 步骤 2：温度数据可视化。首先简单介绍 Matplotlib 库；其次引导学生 运行素材中提供的代码文件，观察温度数据可视化；最后让学生修改折线图样式，积极畅游自己的想法，展示不同小组温度呈现结果。 步骤 3：模拟空调控制，通过多媒体提供算法流程图和 MakeCode 图 |
1.从对系统功能进行讨论，到实现步骤进行深入分析，让学生明确项目系统功能和实现方法，发 展计算思维素养。 2.通过步骤 1 至步骤 3 实践，学生体验物联网数据呈现的整个流程，不仅回顾了旧知，而且还有效的学习新知，提升动手操作和实践能力。 |
|
形代码，由学生动手完成 MakeCode 编程，下载验证模拟空调控制系统是否工作正常。 最后进行项目一学习点评： 1.在模拟空调控制系统中为什么要实现温度数据可视化呢？ 2.基于 matplotlib 实现的温度数据可视化是什么图表类型？可视化界面有什么优点和缺点？如果想数字特征明显该选用什么图表类型？ 问题 1 旨在让学生明白通过温度数据的呈现可以检验空调控制系统工作是否正常，理解数据可视化作用。 问题 2 旨在检验学生新知理解情况，并启发学生思考当前温度可视化方式（折线图）的优缺点：即折线图能反映出数据随时间变化的趋势，但数据特征不明显。进而寻找仪表可视化方式，为环节四“项目拓展体验-完整系统数据可视化”做好铺垫。 |
3.通过项目点评，巩固新知，并发现温度数据可视化折线图存在一些不足，进而为下个环节做好铺垫。 |
|
|
（四）项目拓展体验完整系统数据可视化 |
（四）项目拓展体验-完整系统数据可视化（10分钟） 首先对 grafana 做简单介绍。其次引导学生在浏览器中输入素材提供的网址，体验 PC 端数据可视化：即常见数据可视化方式及作用。在完整系统数据呈现界面中，可以看到温度、湿度可视化采用仪表图，光照度和噪声可视化采用折线图。 最后，教师进行手机跨屏演示，学生体验：数据可视化的便捷性。 接下来进行环节四学习点评，预设两个问题：问题 1：基于 grafana 实现的温度数据可视化属于什么图表类型，有什么优点和缺点？ 问题 2：对比项目一中温度数据可视化方式，如果是你，更倾向于选择折线图还是仪表图呢？ 问题 1 旨在让学生理解常见的数据可视方式中仪表图特点和作用。 问题 2 旨在让学生通过温度数据可视化方式的前后对比，启发学生根 据应用需求选择合适的可视化方式。 |
1.在项目一的基础上进一步体验 基于grafana工具的完整系统专业数据可视化，感受本节课重点 一：常见数据可视化方式及作 用。同时通过移动端体验数据可视化的便捷性。 2.对比项目一中温度数据前后不同的可视化方 式，启发学生理解本节课的重点二：根据应用需要选择合适的可视化方式。 |
| （五）小结与作业 |
【学习小结】（3分钟） 本节课有什么收获？最大的感悟是什么？ 通过学生的总结分享，体现学生的主体性，同时通过总结让学生巩固深化知识。 【作业布置】（2分钟） 完成“项目二：模拟灯光控制系统-光照度数据呈现”。 |
1.小结：学生总结分享，巩固深化知识。 2.作业为完整系统的另一个小项目，旨在进一步提升学生动手实践能力。 |
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
