-第一章《從感知到物聯(lián)》單元整體教學設計2024-2025學年人教版（2024）初中信息技術八年級全一冊

———附件2單元整體教學設計模板基本信息姓名學段學科初中信息科技單位聯(lián)系電話指導老師單元學習設計實施年級八年級使用教材2024義務教育信息科技教學指南單元主題從感知到物聯(lián)單元課時（3課時）備注：若為自擬單元，“使用教材”一欄需標注教材各章、課、節(jié)的名稱。單元內容分析（不超過800字）物聯(lián)網(wǎng)的核心概念在于“萬物互聯(lián)”，它基于互聯(lián)網(wǎng)，將人際互聯(lián)的范疇拓寬至人與物、物與物之間的連接。物聯(lián)網(wǎng)的興起極大地拓寬了人們的活動領域，無論是生活、學習還是工作，都因之而獲得了更廣闊的空間，同時也促進了實體世界與數(shù)字世界的深度融合。作為繼互聯(lián)網(wǎng)之后的新一代信息基礎設施，物聯(lián)網(wǎng)在推動大數(shù)據(jù)、人工智能等信息技術的發(fā)展與普及中扮演著至關重要的角色。本單元作為“物聯(lián)網(wǎng)實踐與探索”課程的開篇，著重介紹物聯(lián)網(wǎng)的基本概念以及傳感器等相關知識。本單元以“從感知邁向物聯(lián)”為主題，從引導學生“發(fā)現(xiàn)身邊的聯(lián)網(wǎng)物品”開始，通過親身體驗身邊的物聯(lián)網(wǎng)應用，探究物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)之間的內在聯(lián)系，進而引出物聯(lián)網(wǎng)中的關鍵感知設備——傳感器。通過實踐傳感器與物聯(lián)網(wǎng)的應用，本單元旨在幫助學生認識到物聯(lián)網(wǎng)在日常學習和生活中的普及程度，以及它所帶來的深遠影響，從而深刻理解物聯(lián)網(wǎng)的重要價值。單元學習目標（基于課程標準、分析教材、結合學情確定，體現(xiàn)素養(yǎng)導向，標注與語篇關聯(lián)）體驗物聯(lián)網(wǎng)：通過親身感受身邊的物聯(lián)網(wǎng)應用，了解物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的差異和共同點，認識物聯(lián)網(wǎng)的實用價值，并感受它如何改變我們的日常生活、學習和工作方式。了解物聯(lián)網(wǎng)應用：深入學習物聯(lián)網(wǎng)及其應用，特別是傳感器系統(tǒng)如何作為連接現(xiàn)實與數(shù)字世界的橋梁，同時掌握物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)采集的基本方法。實踐傳感器項目：通過參與傳感器項目實踐，了解傳感器的工作原理，并根據(jù)項目需求選擇合適的傳感器等物聯(lián)網(wǎng)實驗設備進行實際操作。洞察物聯(lián)網(wǎng)趨勢：了解物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢，認識到物聯(lián)網(wǎng)在國際競爭中的戰(zhàn)略地位，以及發(fā)展自主可控技術對于保障國家信息安全和推動科技創(chuàng)新的重要性。單元學習環(huán)境含物理環(huán)境（如教室桌椅擺放、黑板、多媒體設備等）、虛擬環(huán)境（如數(shù)字資源、軟件工具、信息平臺等）、人文環(huán)境（如師生關系、社會性情感支持等）物理環(huán)境教室桌椅擺放：靈活布局教室內的桌椅，可以根據(jù)不同的教學活動進行調整。例如，可以設置成小組討論的形式，方便學生之間進行交流和合作。黑板與白板：配備有傳統(tǒng)的黑板和現(xiàn)代化的白板，書寫工具。黑板可以用于書寫重點內容和進行簡單的演示，而白板則可以結合多媒體設備，展示更豐富的信息和內容。多媒體設備：教室內配備有多媒體設備，如投影儀、大屏幕顯示器等，用于播放視頻、展示PPT等數(shù)字資源。虛擬環(huán)境數(shù)字資源：提供豐富的數(shù)字資源，包括物聯(lián)網(wǎng)相關的視頻教程、圖片、案例等，供學生在學習過程中參考和借鑒。軟件工具：提供物聯(lián)網(wǎng)相關的軟件工具，如傳感器模擬軟件、物聯(lián)網(wǎng)平臺等，供學生進行實踐操作和實驗。這些工具可以幫助學生更深入地了解傳感器的工作原理和物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的工作過程。信息平臺：建立物聯(lián)網(wǎng)學習信息平臺，包括在線課程、論壇、學習資源庫等，方便學生進行自主學習和交流。信息平臺還可以提供最新的物聯(lián)網(wǎng)資訊和技術動態(tài)，幫助學生了解物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢和前沿技術。人文環(huán)境師生關系：建立和諧的師生關系，教師鼓勵學生積極參與課堂討論和實踐活動，及時解答學生的疑問和困惑；關注學生的個體差異和學習需求，提供個性化的指導和支持。社會性情感支持：營造積極向上的學習氛圍，鼓勵學生之間進行相互合作和幫助。通過小組討論、團隊合作等形式，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力和溝通能力。同時，關注學生的情感需求，提供情感支持和心理疏導，幫助學生建立積極的學習態(tài)度和價值觀。單元學習活動設計（呈現(xiàn)活動名稱，概述活動的內容、過程、環(huán)境等，標注與目標關聯(lián)）活動1活動名稱：探索物聯(lián)網(wǎng)世界活動內容：本活動旨在通過一系列互動和實踐環(huán)節(jié)，通過尋找能聯(lián)網(wǎng)的物品，引導學生了解物聯(lián)網(wǎng)的基本概念、組成要素、關鍵技術以及在實際生活中的應用，從而辨析物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的關系；了解我國物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程，引導學生從互聯(lián)網(wǎng)應用與創(chuàng)新逐步過渡到物聯(lián)網(wǎng)實踐與探索，激發(fā)學生對物聯(lián)網(wǎng)技術的興趣和探索欲望。活動過程：1.尋找身邊能聯(lián)網(wǎng)的物品我們生活中身邊除了臺式計算機、平板計算機、手機，還有哪些物品連接了互聯(lián)網(wǎng)？它們接入互聯(lián)網(wǎng)后帶來了什么好處，請?zhí)顚懸幌卤砀癫⑿〗M討論？聯(lián)網(wǎng)物品聯(lián)網(wǎng)后的好處如：小米攝像頭可以隨時隨地在手機上看畫面2.以智能家居中的小米攝像頭為例，結合教材，分組上網(wǎng)收集資料，探究小米攝像頭聯(lián)網(wǎng)需要哪些條件，為什么可以設置識別到運動物體時錄像或拍照保存？總結物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的關系。聯(lián)網(wǎng)條件：①需要有有名字：有可被識別的唯一編碼。②可感知：能提供物品本身的數(shù)據(jù)。③能傳輸：可與其他物品交換數(shù)據(jù)?？梢栽O置識別到運動物體：因為有傳感器物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的關系傳感器的應用是物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的最大區(qū)別所在?；ヂ?lián)網(wǎng)是基于人的網(wǎng)絡，數(shù)據(jù)在某種意義上是靠人來采集的，隨著傳感技術和網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展，越來越多的物品可以接入網(wǎng)絡，互聯(lián)網(wǎng)就發(fā)展成了物聯(lián)網(wǎng)。3.播放互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展食品，學生觀看并了解我國物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，想象未來發(fā)展方向。思考討論問題家庭攝像頭，電視機等接入互聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)在互聯(lián)網(wǎng)上人人可見，可能會帶來哪些安全隱患?教學環(huán)境：具備上網(wǎng)條件的信息科技教室，多媒體教學設備。目標關聯(lián)：通過實踐活動，培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新思維，提高分析問題和解決問題的能力。激發(fā)學生對物聯(lián)網(wǎng)技術的興趣和探究欲望，培養(yǎng)學生的信息意識和安全意識，為未來的科技學習和生活打下堅實的基礎。活動2活動名稱：認識及使用傳感器活動內容：本活動通過了解傳感器的由來，分析傳感器發(fā)展趨勢，了解傳感器的基本原理，認識常見的傳感器，知道生活中多種多樣的傳感器應用及傳感器的作用，讓學生通過體驗傳感器采集環(huán)境數(shù)據(jù)的過程，感受傳感器的實際應用，為今后使用傳感器作準備。?；顒舆^程：1.認識傳感器教師講解：從活動1中我們知道傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的感覺器官，小米攝像頭能感知到物體的運動，就如同人的眼、耳、口、鼻、舌等，用于獲取目標對象的各種數(shù)據(jù)。傳感器其實由來已久，我國古代的偉大發(fā)明指南針、日晷、沙漏等都可以視為最古老的傳感器，傳感器是一種能將感應到的數(shù)據(jù)按照一定規(guī)律轉換成可用信號的器件或裝置，以滿足數(shù)據(jù)的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求，其工作原理如下圖所示：2.想一想，分組討論并列舉我們生活中有哪些常見的傳感器，從以前的指南針到現(xiàn)在的手機導航，傳感器有哪些變化。溫度傳感器（體溫計）光敏傳感器（感應燈、手機）聲音傳感器（噪聲測試儀）圖像傳感器（攝像頭）加速度傳感器（手機）紅外傳感器（報警器，手機）氣壓傳感器（氣體測試儀）相比家用電器，手機中的傳感器更多，傳感器的發(fā)展和傳感器的應用需求密切相關，應用越廣泛，需求就會越細，要求就會越高。正是由于傳感器集成化、智能化、無線化的發(fā)展，傳感器的作用越來越大。3.使用智能終端檢測當前環(huán)境中的聲音（教師演示）1.啟動具有檢測聲音功能的軟件（如手機軟件：數(shù)字傳感器），將智能終端放在選定的測量位置，觀察當前環(huán)境中的聲音數(shù)據(jù)。2.觀察拍手、說話或唱歌時聲音數(shù)據(jù)的變化。3.捂住智能終端中麥克風的位置，觀察并記錄聲音數(shù)據(jù)。教學環(huán)境：具備上網(wǎng)條件的信息科技教室，多媒體教學設備。目標關聯(lián)：深入學習物聯(lián)網(wǎng)及其應用，特別是傳感器系統(tǒng)如何作為連接現(xiàn)實與數(shù)字世界的橋梁，同時掌握物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)采集的基本方法?；顒?活動名稱：物聯(lián)數(shù)據(jù)趣體驗活動內容：體驗物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)帶來的重要價值，包括提供豐富實時的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠程的反饋與控制，以及傳感器協(xié)同帶來的新智能。讓學生在體驗物聯(lián)產品的基礎上，進一步強化對萬物互聯(lián)基本原理的認識?；顒舆^程：1.遠程查看全球高清實況攝像頭（/）及我國中央氣象臺（/）等網(wǎng)站的數(shù)據(jù)，思考并分組討論物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)有什么作用和價值？物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器就像遍布在世界各個角落的“神經(jīng)觸角”，每時每刻都在現(xiàn)實世界中感知和檢測，源源不斷地為互聯(lián)網(wǎng)輸送各種各樣的數(shù)。物聯(lián)網(wǎng)應用的快速增長以及形成的海量數(shù)據(jù)，促進生產、生活和社會管理進一步網(wǎng)絡化、精細化，推動社會向著智能化、高效化發(fā)展。實現(xiàn)萬物互聯(lián)，不僅能感知數(shù)據(jù)，還能通過網(wǎng)絡實現(xiàn)遠程控制，即通過遠程發(fā)送控制指令進行控制。2.雨天沒關窗戶可能導致家中進水，造成財產損失。嘗試設計一種物聯(lián)窗戶的方案，實現(xiàn)遠程關閉窗戶的功能。①根據(jù)當?shù)氐奶鞖忸A報預測可能會下雨的時間點，設置在這個時間點之前自動關窗；②在窗戶外面安裝傳感器，檢測到下雨就自動關窗；③在手機上發(fā)送關窗指令，即可自動關窗。3.以教室中的小米攝像頭為例思考：物品聯(lián)網(wǎng)后帶來了哪些便利？物聯(lián)系統(tǒng)如何實現(xiàn)反饋與控制？可以遠程獲取實時和延時數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可存儲和分享，方便班主任跨越時間和空間的限制隨時獲取學生上課情況數(shù)據(jù)，做出更及時有效的反應。網(wǎng)關控制終端網(wǎng)關控制終端物品翻譯翻譯英語中文教學環(huán)境：具備上網(wǎng)條件的信息科技教室，多媒體教學設備。目標關聯(lián)：通過深度體驗各種物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，感受物聯(lián)網(wǎng)帶來的便利與價值，進一步強化對萬物互聯(lián)基本原理的認識。單元學習結構圖（通過結構圖說明單元中幾個課時之間的關系和主要教學內容）課時學習設計第課時學習設計課題名稱一、學習內容分析本節(jié)課處于單元中第2課時的位置，通過了解傳感器的由來，分析傳感器發(fā)展趨勢，了解傳感器的基本原理，認識常見的傳感器，知道生活中多種多樣的傳感器應用及傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中的作用，引導學生了解中國在傳感器領域的貢獻，以激發(fā)他們對傳感技術的興趣，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和民族自豪感。二、學情分析在之前的課程中，學生已經(jīng)學習了信息技術的基礎知識，包括計算機硬件、軟件、網(wǎng)絡等。這些知識為學生學習傳感器技術提供了必要的基礎；八年級學生已經(jīng)在日常生活中接觸到一些帶有傳感器的設備，如智能手機、智能手表、智能家居等。這些設備的使用經(jīng)驗使學生對傳感器有了一定的感性認識；八年級學生具有較強的好奇心和求知欲，喜歡通過實踐活動來探索新知識。他們喜歡動手操作，對新鮮事物充滿好奇，這有助于他們更好地理解和掌握傳感器技術。三、學習目標1.學科核心素養(yǎng)信息意識：學生應能夠認識到傳感器技術在信息獲取、處理和傳輸中的重要性，形成對信息的敏感性和關注度。學生應能夠理解傳感器技術在日常生活和社會發(fā)展中的廣泛應用，培養(yǎng)利用信息技術解決實際問題的意識和能力。計算思維：學生應能夠通過分析和推理，理解傳感器的工作原理和轉換機制，培養(yǎng)邏輯思維和抽象思維能力。學生應能夠運用所學知識，設計簡單的傳感器應用方案，培養(yǎng)計算思維和創(chuàng)新能力。數(shù)字化學習與創(chuàng)新：學生應能夠利用網(wǎng)絡資源或其他途徑，主動查找并整理關于傳感器的信息，提高數(shù)字化學習能力。學生應能夠嘗試利用傳感器技術進行創(chuàng)新實踐，如設計并制作簡單的傳感器應用，培養(yǎng)數(shù)字化創(chuàng)新能力。2.學科思想方法學生應能夠從系統(tǒng)的角度理解傳感器在信息系統(tǒng)中的作用和地位，理解傳感器與其他信息技術組件的相互作用和關系；學生應能夠分析傳感器技術的優(yōu)缺點，評價其在不同場景下的應用效果，培養(yǎng)批判性思維和獨立思考能力。3.評價目標知識掌握程度：評價學生對傳感器基本概念、工作原理和分類的掌握程度，以及學生對傳感器歷史發(fā)展的了解程度。技能應用能力：評價學生利用傳感器技術進行信息獲取、處理和傳輸?shù)哪芰Γ约皩W生設計并制作簡單傳感器應用的能力。思維發(fā)展水平：評價學生的邏輯思維、抽象思維、計算思維和批判性思維的發(fā)展水平，以及學生運用所學知識解決實際問題的能力。情感態(tài)度價值觀：評價學生對傳感器技術的興趣和好奇心，以及學生對信息技術發(fā)展的正確態(tài)度和價值觀。同時，評價學生在團隊合作、信息交流和分享等方面的表現(xiàn)。四、學習重難點重點：傳感器的由來、基本工作原理及其在生活中的應用。難點：傳感器技術涉及物理學、電子學等多學科知識，其工作原理較為抽象。學生可能難以深入理解并準確描述不同類型傳感器的轉換機制。五、學習活動設計任務一：新課導入教師活動播放視頻，了解有關傳感器的相關內容。學生活動帶著問題觀看視頻，傳感器是什么。設計意圖引出課題，走進傳感器的世界，激發(fā)學生的學習興趣。任務二：網(wǎng)查找材料，說一說古代還有哪些傳感器。它們分別實現(xiàn)了什么感知功能？它們的輸入和輸出分別是什么？教師活動引導學生搜索查詢古代已有的傳感器，以其中一個（如沙漏）為例，結合“輸入—計算—輸出”介紹其工作原理，以此案例讓學生自主合作探究其他傳感器的工作原理，了解我國在傳感器領域的貢獻。學生活動在教師的指導下，查詢古代已有的傳感器，相互討論他們的使用原理，輸入、計算、輸出的分別是什么，為我們的生活帶來哪些作用，我國在這方面有哪些貢獻。設計意圖通過了解傳感器的由來，知道傳感器的定義，學習各種傳感器的工作原理，同時讓學生了解中國在傳感器領域的貢獻，以激發(fā)他們對傳感技術的興趣，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和民族自豪感。任務三：思考問題1.電視機、洗衣機、空調等常見的家用電器中是否有傳感器？如果有傳感器，這些傳感器有哪些功能和作用？2.“祝融號”火星探測車可能安裝了哪些傳感器？分別有什么作用？教師活動播放視頻，學生觀看后討論以上問題，并思考這些傳感器與古代傳感器有哪些不同，學生討論后補充引導。學生活動觀看相關視頻后，在老師的指導下，合作探究并列舉所知道的常用家用電器中的傳感器的作用，設計意圖通過學生自主探究，總結傳感器在現(xiàn)代社會中的運用以及與古代傳感器做對比，展現(xiàn)未來傳感器的發(fā)展趨勢：物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展又對傳感器提出更高的要求，如體積更小、功能更強、價格更低、檢測更準確、使用更靈活、產品更節(jié)能等，現(xiàn)在，傳感器已經(jīng)從簡單的電子零件逐步變成具有感知、計算、存儲、傳輸?shù)裙δ艿募苫b置。六、板書設計1.傳感器的起源2.認識傳感器定義分類工作原理3.傳感器的發(fā)展趨勢微型化智能化多功能化網(wǎng)絡化七、作業(yè)設計1.手機之所以越來越智能，很重要的原因就是集成了越來越多的傳感器。2.手機集成了哪些傳感器？這些傳感器有什么作用？手機中的哪些應用使用了這些傳感器？八、特色學習資源或技術手段分析說明特色學習資源：課件內容豐富，包含大量的圖片、圖表和實例，使抽象的理論知識變得直觀易懂。引入了大量生活中的傳感器應用案例，如智能手機中的光敏傳感器、距離傳感器等，以及物聯(lián)應用中的自動路燈、冰箱、自動加濕器等。這些案例貼近學生生活，能夠激發(fā)學生的學習興趣和探索欲望。鼓勵學生通過查找生活中的傳感器、小組討論并記錄結果等方式，積極參與課堂互動。這種實踐活動有助于培養(yǎng)學生的觀察能力和實踐能力，同時也有助于加深對傳感器原理和應用的理解。技術手段：利用多媒體教學手段，如PPT、視頻等，展示傳感器的歷史發(fā)展、工作原理和應用場景。這些技術手段能夠生動形象地呈現(xiàn)傳感器知識，提高教學效果。提供豐富的在線學習資源，如相關論文、科普文章、視頻教程等，供學生自主學習和拓展知識。這些資源能夠幫助學生深入了解傳感器的最新研究成果和未來發(fā)展趨勢，拓寬視野。九、學后反思