气象数据远程观察测教学设计.docx

《气象数据远程观察测教学设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《气象数据远程观察测教学设计.docx（11页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、在线数字气象站气象数据，远程观察测教学设计一、教材分析本课选自校本教材在线数据气象站，内容为认识物联网及掌握掌控板连入无线网络和利用相应传感器获取天气信息的方法。在此之前，学生已经学习了掌控板的简单编程与搭建。本课时的学习，重在理解物联网的特征与架构，利用软硬件模拟实现物联网系统原型。在此项目学习中，学生通过真实的问题，使用科技手段研究、分析、协助和通信来解决问题。学生会接触到多个学科领域，更容易理解物联网的概念，明白不同学科是如何相互联系与支持的。本节课基于STEAM”理念，以在线数据气象站校本教材为主线，以物联网实验器材为载体，结合气象观测，把所学内容与现实需求结合起来，融入了地理、数学、

2、综合实践等学科，整合为项目主题课。本项目分为五个课时，由多个学科的教师协同完成。分别是：项目设计课，技术呈现课，功能实现课、造型美化课、展示分享课。本课为第三课时：“气象数据远程观测”功能实现课，起着承上启下的作用，是本主题项目课程的核心。二、学情分析本次授课对象为八年级的同学，他们已经能够熟练掌握Mind+软件进行编程，以及硬件掌控板的连接及程序下载方法，同时掌握运用掌控板和温度传感器完成测温仪的制作。对利用各类传感器采集气象数据非常感兴趣。他们喜欢表现自我，热衷展示，敢于尝试、动手实践，能在教师引导下完成物联网原型的搭建。三、学科核心素养1、通过播放学生一周校园测温的视频，学生能根据实际问

3、题的需要，自觉、主动地寻求恰当的方式获取与处理信息；同时在合作解决问题的过程中，与团队成员共享信息，实现信息的更大价值，一起完成项目。（信息意识）2、在问题情境中，对提出的问题进行抽象、分解、建模，制定解决方案。能利用软硬件模拟实现在线数字气象站的气象数据收集采用计算机科学的思维方式解决问题，总结利用计算机解决问题的过程与方法，并迁移到与之相关的其他问题中。（计算思维）3、利用学习平台等数字化资源和工具，有效地管理学习过程，创造性地解决问题，让学生养成数字化学习与创新习惯。（数字化学习与创新）4、通过了解和收集气象数据等信息，引导学生应用信息技术解决问题，增强社会责任意识，体验知识服务生活。切

4、实体会2023世界气象日的主题：早预警，早行动。（信息社会责任）四、教学目标【知识与技能】1、认识物联网，了解物联网的特征与架构。2、了解在线数字气象站及其基本组成。【过程与方法】1、通过对在线数字气象站案例的探索过程，学习和使用物联网实验器材及其开源软件。2、通过编程调试，发现问题，分析原因，探究利用编程知识解决问题的方法。【情感态度与价值观】1、学会打破学科的界限，培养解决现实问题的能力，体验知识服务生活的乐趣。切实体会2023世界气象日的主题：早预警，早行动。2、培养小组合作学习的团队精神。五、重难点分析教学重点：体脸物联网系统原型的数据采集、网络传输和反债过程。教学难点：知道利用程序获

5、取数据方法，能根据实际需要，利用物联网解决问题。六、教学方法与策略为了突破重难点，采用了一条主线，两重探究与多资源辅助的教学策略。一条主线：整节课以对在线数字气象站项目的探究，规划项目的具体实施步骤，逐层递进，优化调整为主线贯穿整节课，从综合实践课搭建的需要手动记录气象数据的测温仪到实现自动采集气象数据的数字气象站，再到能够传输到数据处理中心进行后台处理，然后实时发布在电子班牌上，供大家查询的气象信息。通过提出实现多样化、人性化功能的需求，且需求问题层层递进，学生在“发现问题”“尝试”“验证”“修正”的过程中发展计算思维。双重探究：学生自主探究与小组合作探究相结合。多资源辅助：项目手册，帮助学

6、生理清思路；学习平台，帮助学生攻克重难点；代码片段，帮助学生降低难度。七、教学环节1、多媒体网络电脑室、多媒体网络教学软件2、Web服务器及学习平台3、物联网实验器材（掌控板、温度等若干类传感器）、编程软件八、课前准备1、分6个小组，每个小组选出组长、编程师、打字员、汇报员。2、分发器材、给小组的器材贴标签九、教学流程:结合物联网管理平台，利用在线数字测温仪,检测室外气象数据，让测温更加人性化、小组代表展示汇报作品,学生分享学习收获通过已学知识编写程序。发现新问题，再学习新知动手实践，并将新问题反馈优化调整利用项目手册、学习平台、互联网、微课等，自学物联网的相关知识，了解物联网的逻辑结构511

7、2科技化、舒适化学生从使用者的角度，分析测温仪检测气温时新出现的问题，教师引导学生从开发者的角度,思考新问题的解决办法十、教学过程教学步骤师生活动设计意图（一）问题导入明确任务实践中又遇到了哪些问题?1.从真实情景导入，结合当前设备局限性，开展进一步研究。2.通过视频和问题呈现，引导学生思考本项目制作完成的是什么，能完成什么功能、达到什么效果，如何更好的去实现。由学生分析、梳理，落实本项目教学目标。（一）问题导入，明确任务（3分钟）回顾交流：同学们，在过去一段时间你们是如何使用测温仪记录气温的？遇到了什么问题？展示学生在综合实践课上搭建好的测温仪。学生从使用者的角度，分析测温仪检测气温时新出现

8、的问题。发现新问题：1、下课时间不够2、天气恶劣时，记录麻烦3、手动记录麻烦师生共同将问题总结罗列出来。教师引导他们从开发者的角度，思考解决新问题的方法。板书：气象数据，远程观测（二）迁移知识，走进物联（5分钟）引导学生回忆互联网，引入物联网。（二）迁移知识走进物联让学生自主学习物联网相关知识。了解物联网的逻辑结构，通过动画明白物与物是通过什么方式连接的？问题思考:1、用已学知识探索未知领域。学生体脸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，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。为进一步学习作下了铺垫。1、互联网和物联网的定义？2、物联网的三层逻辑结构

9、是什么？3、MQTT是什么意思？学生参考学习资源，思考大屏所显示的三个问题。教师带领学生进行具体案例及实际应用的思考分析。1、请举例说明使用MQTT通讯方式的案例2、如何用MQTT的物联网技术解决远程观测的问题？带领学生了解了物联网运行过程当中，三者之间对应的关系与实现作用，邀请学生一起体验技术，感受物联2.通过师生简而精的讨论与分析，加深学生对本节课新知的理解。（）体验技术感受物联（三）体验技术，感受物联（15分钟）提出疑问：测温仪，物联网平台端和学生机和MQTT通讯协议中，发布者、平台端和订阅者三者之间的对应关系是什么？小组讨论后进行总结，并将三者之间的关系呈现在黑板上。板书：1、从MQT

10、T通讯协议三者之间关系进行讨论，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。宪工一鼻；/物联网/平台、_I百2、通过具体实践，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。布置任务一：向物联网平台发消息学生登录物联网管理平台，打开配置好帆-Fi的程序，然后完成MQn初始化，接着向MQTT平台发起连接，最后向平台发起第一条文本消息：he11o3、学生在“尝试”“验证”“修正”“试错”的过程中，发展学生计算失误，启发信息意识。突破教学难点。为下个环节做好铺垫。面对着空空如也的平台端，教师引导学生小组进行讨论，猜测可能

11、出现的问题及解决方案。教师通过范例讲解的方式，引导学生发现，可以使用“等待直到”模块和“屏幕显示”模块，进行检查机制的构建。实现任务二,利用屏幕显示建立“检测反馈机制”邀请学生分享操作心得，并上台演示。学生演示并讲解：当我们左侧的W1-FI程序运行成功之后，右侧掌控板的屏幕，显示对应的字样。如果没有显示，则证明左侧的代码运行失败。下面MQTT的检查同理。引导学生通过掌控板屏幕显示，分析看出：WI-FI与MQTT连接成功，证明我们左侧的程序运行的是成功的。挑战任务三：实现远程气温，在线监测学生阅读项目手册，熟悉物联网管理平台的使用，并把程序中he11o消息，替换成读取温度模块。教师布置项目任务，

12、编程实现功能要求，测试设备。4、循序渐进引导学生思考解决问题的方法O学生继续搭建、修改、完成作品。完成室内检查室外温度的测试。1、在MQTT连接成功的基础上进一步体验基于物理网平台的完整系统数据可视化，感受本节课重点和难点2、通过自评与互评作品，学会公正公平客观看待他人的成功，取长补短，促进思维碰撞。（四）拓展延申，应用物联（15分钟）（四）学生开始使用测温仪室内检测室外，并且通过物联网管理平台把室外温度及时接收保存，解决数据收集与存储的实际问题。拓展引导学生总结本节课所解决的问题延伸（1）手动记录麻烦应用风吹日晒，来回奔波，各种不便。通过发现问题，再解决问题的这个过程，肯定学生无惧困难、勇敢

13、面对、物联敢于试错、积极向上的的精神品质。引导学生登录学习平台，根据评价表点赞自己和小组本节课的表现。（五）分享交流，评价总结（7分钟）提问：我们还能为校园天气监测做哪些服务呢？展示汇报：邀请学生发言报本节课的收获收获与感悟。从文化的昌盛到科技的振兴。引导学生为实现中华民族伟大复兴而努力。十一、课堂评价表表1-4学习评价表0评价维度评价标准我的星数I我能掌握温湿度传感器及Easy1OT物联网平台的使用方法我的程序设计合理，能实现预期功能一n57Y1=11Fnn我的项目作品有较好的艺术表现力，能同校园文化建设进行一定的结合Q我能主动探索，遇到问题积极解决E-I主m积极的参与课堂活动，及时完成任务

14、一于J衣龙我能与其他同学团结协作，分享交流r我能在制作中发现问题，反馈优化，形成一定的科技创新精神喻金灯表1-5作品自评表自评项目I评价描述实施结果温度湿度传感器的使用是口否口一开源硬件光线强度传感器的使用一是口否口一控制程序蜂呜器的使用是口否一物联网运用Q是口否小简易气象可发送单项气象警报是口否口一站功能可发送多项气象警报一是口否一小组合作器材整理到位是口否一项目实施过程中，遇到问题，我知道如何取得帮助。是口否一十二、教学板书十三、掌控板讲台展示:十四、代码片段1、利用屏幕显示建立“检测反馈机制”2、在线数字气象站初版:ESP32层尊显示文字SS33S在生年XCdY炭笈MQTT切购化利&MQTTagMQTTDMTZZDHT22.MQTTjJB至Topic_23、在线数字气象站升级版:念MQKO的贫窑X靛DHT22SRre)在第2行的S。毅山岩X:Y=g影刖题SI)CedYCd覆能展脸妗g5e3,行的刷端妗.J翻PODHT22-儆(%rh).科玄X：Y：O醺80谭财站辍5ToPij2