人工智能和物联网助力班级文化建设

一、教材分析

      本节课融合粤教版高中信息技术《数据与计算》第 6 章 “人工智能的应用” 和《信息系统与社会》第 3 章 “物联网与信息系统” 相关知识。“人工智能的应用” 这一节包含人工智能基本概念、发展历程、在各个领域的应用等内容。而“物联网与信息系统”这一节包含物联网基本概念、体系架构等内容。本节课可以让学生了解人工智能在班级文化建设中的应用，能帮助学生理解如何运用物联网技术搭建教室环境监测系统、自习签到系统等，实现班级文化建设的智能化。通过将教材知识与班级文化建设项目相结合，不仅能加深学生对教材中抽象概念的理解，还能让学生体会信息技术在实际生活中的应用价值，提升学生综合运用知识解决实际问题的能力。

二、学情分析

      

       授课对象为高二学生，他们已具备一定信息技术基础知识和操作能力，在之前课程学习中接触过编程基础、网络基础等内容，对新技术有较强好奇心和探索欲望，这为学习物联网和人工智能在班级文化建设中的应用提供了积极心理准备和一定知识储备。但物联网和人工智能技术相对复杂，部分学生可能在理解物联网三层架构、AIGC 技术原理及实际应用时存在困难。同时，高二学生虽具备一定团队协作意识，但在大型项目实践中，面对小组分工协作、项目进度管理、技术难题解决等方面，可能还缺乏足够经验和能力。教师在教学过程中需充分考虑学生差异，加强引导和指导，帮助学生克服困难，顺利完成项目任务，提升综合素养 。

三、教学目标

1. 信息意识培养：让学生清晰认识物联网和人工智能在班级文化建设中的应用价值，面对相关信息时能准确判断其可用性，主动收集、筛选技术资料，合理利用信息完成班级文化建设项目，同时树立信息安全与知识产权保护意识。

2. 计算思维提升：引导学生运用计算思维，将班级文化建设任务拆解为具体技术问题，如设计基于物联网的教室环境改善流程和利用人工智能生成班级文化元素的方法，通过构建逻辑步骤解决问题，并能根据项目实施效果优化方案。

3. 数字化学习与创新实践：鼓励学生借助数字化工具开展班级文化建设，在小组合作中利用物联网平台、大语言模型等资源创新项目形式，如打造智能班级文化展示空间，提升数字化学习与协作能力，培养创新精神。

4. 信息社会责任强化：使学生意识到物联网和人工智能应用中的责任，在项目实施里遵循技术规范和道德准则，保障数据安全与隐私，通过班级文化建设为校园文化发展贡献积极力量。

四、教学重难点

（一）教学重点

1. 物联网和人工智能在班级文化建设各方面（物质文化、制度文化、行为文化、精神文化）的应用原理和实现方式。

2. 利用物联网技术实现教室环境监测与改善，以及利用人工智能技术生成班级文化元素和完成自习签到系统的操作方法。

3. 项目规划、实施和展示过程中的小组合作与协调。

（二）教学难点

1. 理解物联网三层架构以及各层之间的协同工作原理，掌握硬件设备（如传感器、控制器、执行器）的配置和使用。

2. 引导学生运用恰当的 AIGC 技巧，准确向大语言模型提出需求，生成符合班级特色的班徽、班歌、班训和班级口号。

3. 在项目实施过程中，解决可能出现的技术问题，如设备连接故障、数据传输异常、模型生成结果不理想等。

五、教学方法

1. 项目驱动法：以班级文化评比活动为项目背景，驱动学生完成从项目规划到实施、展示和总结的全过程，让学生在实践中掌握知识和技能。

2. 小组合作学习法：将学生分成小组，共同完成项目任务，促进学生之间的交流与合作，培养团队精神。

3. 讲授法：对物联网和人工智能的关键概念、技术原理以及项目实施过程中的重点知识进行讲解，确保学生理解基础知识。

4. 演示法：教师通过演示硬件设备的操作、软件平台的使用以及项目实施的关键步骤，让学生更直观地学习和掌握操作方法。

5. 评价反馈法：通过自评、互评和师评相结合的方式，对学生的项目成果进行评价，及时反馈学生的学习情况，促进学生改进和提高。

六、教学过程

（一）课程导入（5 分钟）

1. 展示重庆育才中学班级文化评比活动的通知图片，介绍活动背景和目的，激发学生参与班级文化建设的热情。

2. 提问学生对班级文化的理解，引导学生思考如何打造独特且富有活力的班级文化，引出本节课的主题 —— 物联网 + 人工智能助力班级文化建设。

（二）知识讲解（15 分钟）

1. 班级文化建设内涵

利用 PPT 讲解班级文化建设包含的精神文化、制度文化、行为文化和物质文化四个方面，结合实际案例让学生理解每个方面的具体内容和重要性。

2. 物联网与人工智能技术基础

（1）介绍物联网的概念，重点讲解物联网三层架构（感知层、网络层、应用层），通过 PPT 展示每层的功能和常见设备（如传感器、WiFi 模块、物联网平台等）。

（2）简单介绍人工智能的概念，引入 AIGC（人工智能生成内容）的概念，并以生成图像为例，讲解 AIGC 的提问公式和参考方向，如描述主题人物、风格、环境、照明等要素。

（三）项目规划（15 分钟）

1. 小组划分：将学生分成若干小组，每组 5 - 6 人，明确小组分工，包括组长、物质文化组、制度 / 行为文化组、精神文化组成员等。

2. 项目规划讨论：各小组围绕班级文化建设项目进行讨论，根据物联网和人工智能技术，制定项目规划方案。方案内容包括项目目标、实现功能、技术选型（硬件设备和大语言模型平台）、实施步骤和时间安排等。

3. 小组汇报与交流：每组派代表汇报项目规划方案，其他小组进行提问和交流，教师进行点评和指导，帮助各小组完善项目规划。

（四）项目实施（30 分钟）

1. 硬件搭建与软件配置

（1）物质文化组：根据规划选择并连接光线传感器、温度传感器、空气质量传感器等设备到行空板或掌控板，配置物联网平台，实现教室环境数据的采集和传输，并利用执行器（如风扇、灯光控制器等）改善教室环境。教师巡视指导，帮助学生解决设备连接和配置过程中遇到的问题。

（2）制度 / 行为文化组：利用摄像头和物联网技术搭建自习签到系统，通过编程实现人脸识别签到功能，并将签到数据实时发送至物联网平台。教师提供相关代码示例和技术支持，引导学生完成系统搭建。

（3）精神文化组：选择合适的大语言模型平台（如 ChatGPT 等），运用 AIGC 技巧，输入班级特色信息，生成班徽设计概念、班歌歌词、班训和班级口号。教师指导学生如何准确描述需求，提高生成内容的质量。

2. 小组协作与问题解决

在项目实施过程中，鼓励小组成员之间相互协作，共同解决遇到的技术问题和困难。对于小组无法解决的问题，教师及时给予指导和帮助。

（五）项目展示（15 分钟）

1. 小组展示

每个小组派代表上台展示项目成果，包括项目实施过程、实现的功能、生成的班级文化元素（班徽、班歌、班训、班级口号）等。展示方式可以是 PPT 演示、现场操作演示或视频展示等。

2. 评价与反馈

其他小组根据评价量表对展示小组进行互评，评价项目规划的合理性、项目实施的完整性、小组合作的效果等方面，给出相应的分数和评价意见。教师进行总结评价，肯定学生的优点和创新之处，指出存在的问题和不足，并提出改进建议。

（六）项目总结（5 分钟）

1. 学生总结

请各小组学生代表分享在项目过程中的收获和体会，包括对物联网和人工智能技术的认识、团队合作的经验、遇到的困难及解决方法等。

2. 教师总结

教师对本节课进行总结，回顾物联网和人工智能在班级文化建设中的应用，强调项目实施过程中的重点和难点知识，鼓励学生将所学知识运用到实际生活和学习中，进一步探索物联网和人工智能技术在其他领域的应用。

（七）扩展延伸（5 分钟）

1. 介绍智慧校园的概念，展示课堂行为分析系统、智能安防系统、个性化教学系统和智能批改系统等智慧校园应用场景的图片或视频。

2. 引导学生思考物联网和人工智能技术在智慧校园建设中的更多可能性，鼓励学生课后继续探索和研究，为未来的学习和生活提供创新思路。

七、教学资源

1. 多媒体教室，配备电脑、投影仪等设备。

2. 行空板、掌控板、摄像头、各类传感器（光线传感器、温度传感器、空气质量传感器等）、执行器（风扇、灯光控制器等）若干套。

3. 物联网平台（如 Easy IoT）、大语言模型平台（如 ChatGPT，可使用免费试用版或其他替代平台）。

4. 教学 PPT、相关技术文档、代码示例等资料。

八、板书设计



九、教学反思

       在教学过程中，要关注学生的参与度和学习情况，及时调整教学节奏和方法。对于技术基础较弱的学生，要给予更多的指导和帮助，确保每个学生都能在项目中有所收获。同时，在评价环节，要注重评价的客观性和全面性，不仅关注项目成果，还要重视学生在项目实施过程中的表现，如团队合作、问题解决能力等，通过评价促进学生的全面发展。此外，可鼓励学生在课后进一步完善班级文化建设项目，将所学知识运用到实际班级管理中，真正实现技术与教育的深度融合。

附录

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