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[项目] 【行空板大班教学】环境智慧屏

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1.项目设计依据:

(1)教材(新课标)中的位置

本项目内容出自于信息科技学科第四学段(7~9年级)中“跨学科主题——互联智能设计”模块的内容

(2)内容要求

通过智慧生活实际案例的展示和分析,了解物联网和互联网实际应用对于生活学习的影响,并且探索其中数据采集、处理、反馈等基本功能,认识物联网在信息社会的重要作用

(3)学业要求

能够设计并搭建具有数据采集、实时传输和简单控制功能的简易物联系统,并且能根据学习任务的需要,通过智能终端或编写程序,读取并处理含有物联功能设备中的数据,能进行适当反馈或控制(计算思维、数字化学习与创新)

(4)教学建议

本节课在教学实施过程中,教师可通过情景搭建、“场景分析——原理认知——应用迁移”教学步骤从学生生活实际场景切入,引导学生发现问题、分析问题、解决问题,并且合理运用数字化工具和资源引导学生自主学习、合作学习,最终实现新旧知识的迁移和建构的目标

(5)教材分析

基于该教学建议再结合学生认知基础的实际情况,对本项目内容进行一定的调整,本项目一共设置为5课时,第一课时首先主要通过智慧农业的案例引出智慧农业系统,让学生认识智慧生活和实现设备以及原理。第二课时通过屏幕UI的搭建和数据收集过程体验实际过程中可能面对的问题和解决方法。第三课时则主要通过传感器数据的展示以及if条件语句的编写实现数据值不同显示的界面不同的内容让学生自主探索条件判断系统的编写并小组协作完成任务,对于传感器原理、智能设计方法、数据处理有更深刻的认识

(6)学情分析

本节课的学习对象主要为初一、初二学生,他们已经基本具备在真实情境中发现问题、提取问题基本特征并对问题制定解决方案的能力,能够通过数据的采集与分析反思优化方案,实现问题解决方案的知识迁移,除此之外,学生还能够合理利用智能工具、学习平台和资源互相协作交流完成创新活动的方案设计、规划、实施。他们在日常生活中也接触或者是通过各种信息渠道了解过智慧生活的应用实例并且有着较为强烈的好奇心和探索欲,但由于缺乏这方面原理性的知识基础,认知并不深刻,各方面能力有待提升

2.项目教学目标

(1)学科知识

(1)了解物联平台对于信息化社会的影响和带来的机遇、挑战
(2)有效利用基本物联网设备及平台设计实现具有简单物联功能的数字系统,探索物联网数据采集等基本功能
(3)通过编写程序读取并处理含物联功能设备中的数据,进行适当反馈和控制

(2)问题解决

(1)如何实现智慧生活?——案例剖析,设备的认识和介绍、方案设计
(2)如何收集传感器数据?——认识行空板坐标系统,揭秘行空板定位及坐标修改方法
(3)如何改变不同值所显示的界面?——条件语句的应用

(3)学科核心素养

(1)能根据需求,设计和搭建简单的物联系统模型,体验其中数据处理和应用的方法和过程
(2)通过案例分析,理解物联网在信息化社会中的重要作用,并通过软硬件相结合进行项目活动的采集、分析和呈现数据
(3)在学习过程中,主动利用已有的数字设备开展创新实践活动,借助资源和平台,运用自主学习能力和合作学习能力与伙伴共同探究设计、改进作品方案并自主实施

3.项目实施策略

(1)实施策略

本项目设计依托真实情景模拟完成"智慧环境屏"的搭建。教师在项目实施过程中,基于真实问题,引导学生分析项目的基本流程,进行认知构建。项目以一系列真实问题驱动学生的学习兴趣,探究意识与创新思维能力等。学生在探究学习中依据教学目标不断的发现问题、分析问题、解决问题,实现知识的迁移与建构,并在此过程中体验解决问题的流程与方法,逐步培养学生的设计思维创新能力。

(2)教法

项目式教学法、情境教学法、问题驱动法、探究式教学法、任务驱动法、操作演示法。

(3)学法

探究性学习与小组合作学习。

(4)教学准备

计算机网络教室、行空板、若干传感器。

4.项目实施过程:

(1)项目导入(使用UMU平台,链接:https://umu.cn/course/?groupId=6017125&sKey=8c2cb7cd672ce2d6a9d031b00c30ca8d

展示情景,思考问题,提出核心问题(设计意图)(链接)
①视频导入:播放“智慧农业”的介绍视频,并提出问题让同学们思考——智慧农业是怎么样实现的?我们能不能做一个简单的智慧农业系统?
②引导探究:智慧农业可以检测环境中相关因素的变化,将这些变化呈现出来,再利用计算机分析数据作出相应的解决动作。
③引出核心问题:“环境智慧屏”模型:采集数据——处理数据——展示数据(对数据做出对应的处理)
④基础设备情况介绍:在UMU学习平台中设置讨论问题,文字介绍相关的设备:硬件(行空板、传感器)+软件(python\第三方库)等,让学生能够用自己的语言说出这些设备的含义。(利用黑板结合前面的模型流程图进行配对,完成知识建构)

(2)项目实施

任务一:认识智慧生活及其设备

①活动1:认识智慧生活,构建智慧框架。
结合问题:问题1:案例中的智慧情景是怎么实现的?(引出框架图);问题2:有哪些设备可以实现?(介绍情景);问题3:如何用这些设备完成?设计一个自己的方案(将框架与设备进行联系)。
②活动2:进行问题求解,结合3个问题——>知识建构

任务二:搭建一个屏幕UI、收集传感器的数据

①        活动1:认识行空板的坐标系统,将文字放在合适的位置。
结合问题:如何根据坐标进行定位?如何修改坐标、内容等?明确文字在行空板中如何修改、定位。
②活动2:导入图片作为背景。
结合问题:如何制定哪一张图片?如何确定图片的先后顺序?
③活动3:展示传感器数据。
结合问题:如何将传感器收集到的数据进行展示?如何将数据进行试试更新?

任务三:掌握判断数据的值显示不同的界面——条件语句

①活动1:观察老师的程序,提出问题:为何在不同的值中画面的图片会随之改变?请同学们思考。引出if判断
②活动2:展示if程序,梳理编写过程。
③活动3:利用之前写好的程序进行改进,写出一个条件判断系统。

任务四

设计小组任务,老师提出三种方案:1.做出一个条件判断程序。2.做出一个多数据展示模块。3.做出一个程序驱动其他输出设备的模块。
①活动1:小组讨论设计自己的方案,上交方案流程图。
②活动2:教师与同学们一起评估方案可行性,进行优化改进。
③活动3:教师指导学生完成,然后进行小组展示。

5.评价展示

(1)分组展示,汇报成果

【行空板大班教学】环境智慧屏图1

(2)评价交流,总结项目

结合小组评价、教师评价与自我评价对项目进行总结。
【行空板大班教学】环境智慧屏图3
【行空板大班教学】环境智慧屏图2

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