浙教版（2023）七年級(jí)下冊(cè)第15課 物聯(lián)系統(tǒng)原型的運(yùn)行與調(diào)試公開課教學(xué)設(shè)計(jì)

這是一份浙教版（2023）七年級(jí)下冊(cè)第15課 物聯(lián)系統(tǒng)原型的運(yùn)行與調(diào)試公開課教學(xué)設(shè)計(jì)，共4頁。
教學(xué)內(nèi)容分析
物聯(lián)系統(tǒng)原型的運(yùn)行與調(diào)試》是浙教版2023信息科技七年級(jí)第三單元第15課的內(nèi)容。本課將詳細(xì)介紹物聯(lián)系統(tǒng)原型的硬件和軟件調(diào)試，以及聯(lián)調(diào)的步驟和方法。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生將掌握如何確保物聯(lián)系統(tǒng)原型在運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性和可靠性，以及如何進(jìn)行必要的調(diào)整和優(yōu)化。本課還將注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和解決問題的能力，鼓勵(lì)學(xué)生通過實(shí)際操作來加深對(duì)調(diào)試和聯(lián)調(diào)的理解。同時(shí)，也將強(qiáng)調(diào)安全和規(guī)范操作的重要性，確保學(xué)生在進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試時(shí)能夠遵循相關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)。學(xué)生通過小組合作探究學(xué)習(xí)逐步掌握本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)，具備一定的小組合作能力、探究能力、創(chuàng)新能力等，提升信息社會(huì)責(zé)任，綜合提升信息素養(yǎng)。
教學(xué)目標(biāo)及核心素養(yǎng)指向
通過物聯(lián)系統(tǒng)原型的硬件與軟件的調(diào)試，體會(huì)調(diào)試和運(yùn)行在完善物聯(lián)系統(tǒng)原型中的作用和意義（信息意識(shí)、信息社會(huì)責(zé)任）
通過物聯(lián)系統(tǒng)原型運(yùn)行后的聯(lián)調(diào)過程，初步體會(huì)物聯(lián)系統(tǒng)正確性和穩(wěn)定性的重要意義（信息意識(shí)、信息社會(huì)責(zé)任）
教學(xué)重難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn)：
1、通過物聯(lián)系統(tǒng)原型的硬件與軟件的調(diào)試，體會(huì)調(diào)試和運(yùn)行在完善物聯(lián)系統(tǒng)原型中的作用和意義
2、通過物聯(lián)系統(tǒng)原型運(yùn)行后的聯(lián)調(diào)過程，初步體會(huì)物聯(lián)系統(tǒng)正確性和穩(wěn)定性的重要意義
設(shè)計(jì)原因：了解物聯(lián)系統(tǒng)原型的運(yùn)行與調(diào)試是本節(jié)課的主要內(nèi)容，知識(shí)點(diǎn)的滲透需要作為重點(diǎn)內(nèi)容
教學(xué)過程
1、情境導(dǎo)入（3分鐘）
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
情境引入：物聯(lián)系統(tǒng)原型的設(shè)計(jì)和搭建，是生產(chǎn)、生活中真實(shí)物聯(lián)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和創(chuàng)建的基礎(chǔ)。物聯(lián)系統(tǒng)原型硬件搭建和軟件編寫完成后，就可以進(jìn)行試運(yùn)行了。般情況下，原型系統(tǒng)剛搭建完成，運(yùn)行情況不一定良好，需要用硬件調(diào)試和軟件調(diào)試等方法去測(cè)試和驗(yàn)證。
大家想一想：
物聯(lián)系統(tǒng)如果無法聯(lián)網(wǎng)怎么辦?
智能音箱無法正常運(yùn)作，要如何排查故障?
學(xué)生聽教師引導(dǎo)生活中的案例,學(xué)生討論，回答提問
設(shè)計(jì)意圖：
激發(fā)學(xué)生對(duì)網(wǎng)頁的學(xué)習(xí)興趣并快速進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。
2、新知講授（35分鐘）
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
活動(dòng)1：物聯(lián)系統(tǒng)原型的硬件調(diào)試
物聯(lián)系統(tǒng)原型的硬件調(diào)試方法往往需要根據(jù)具體的系統(tǒng)原型而有所不同，但一般都可以從功能原型系統(tǒng)分塊驗(yàn)證、檢測(cè)硬件元件連接等方面入手。
物聯(lián)系統(tǒng)原型往往含有不同的子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)又有各自的功能原型，在物聯(lián)系統(tǒng)原型硬件的調(diào)試過程中，可以分塊進(jìn)行驗(yàn)證。如以“校園農(nóng)場”物聯(lián)系統(tǒng)為例，該原型包含“自動(dòng)澆灌”“智能光照”“自動(dòng)通風(fēng)”“智能水位控制”四個(gè)物聯(lián)子系統(tǒng)，硬件調(diào)試時(shí)可以以物聯(lián)子系統(tǒng)原型為單位，分模塊、分功能進(jìn)行分塊驗(yàn)證。
在物聯(lián)系統(tǒng)原型的硬件調(diào)試過程中，檢測(cè)硬件元件的連接情況是必備操作，檢測(cè)時(shí)可以采用觀察法、元件替換法等方法。
如以“自動(dòng)澆灌”物聯(lián)子系統(tǒng)的硬件調(diào)試為例，可以做如下嘗試:
(1)觀察各設(shè)備元件的線路連接是否正常，如查驗(yàn)水泵、繼電器的連線是否連接正常，若連接有誤則立即更正。
(2)觀察控制板1ED顯示信息有無異常，如網(wǎng)絡(luò)通信的反饋數(shù)據(jù)顯示是否正常、“空氣溫濕度”“土壤水分”等反饋數(shù)據(jù)顯示是否正常。若遇異常則以功能原型為單位進(jìn)行調(diào)試。
(3)控制板LED顯示功能正常，但其中某傳感數(shù)據(jù)獲取異常，在驗(yàn)證功能原型的過程中，可以使用替換法，如采用替換傳感器、替換連接線等方輔助功能異常的排查。
活動(dòng)2：物聯(lián)系統(tǒng)原型的軟件調(diào)試
硬件系統(tǒng)調(diào)試完成后，若仍有異常，則需檢測(cè)軟件編寫是否正確。物聯(lián)系統(tǒng)原型的軟件調(diào)試可以從檢查程序代碼、分單元進(jìn)行測(cè)試等方面入手。在軟件程序編寫的過程中，錯(cuò)誤在所難免，需檢查程序代碼是否存在語法錯(cuò)誤、邏輯錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)輸入輸出錯(cuò)誤等問題，并進(jìn)行修改。編程軟件一般會(huì)自動(dòng)提示語法錯(cuò)誤，可立即進(jìn)行調(diào)整和修改。
軟件調(diào)試過程中，還可以分單元進(jìn)行軟件調(diào)試，調(diào)試過程可以采用數(shù)據(jù)分析法。如對(duì)“校園農(nóng)場”物聯(lián)系統(tǒng)中的“自動(dòng)通風(fēng)”子系統(tǒng)進(jìn)行分單元軟件調(diào)試，可運(yùn)用數(shù)據(jù)分析法，給定一個(gè)閾值測(cè)試值，調(diào)試程序，結(jié)合系統(tǒng)的反饋狀態(tài)，確定軟件邏輯是否正確。
活動(dòng)3：物聯(lián)系統(tǒng)原型的聯(lián)調(diào)
物聯(lián)系統(tǒng)原型歷經(jīng)硬件搭建、軟件編寫和軟硬件調(diào)試后，便可以進(jìn)行試運(yùn)行，試運(yùn)行期間，需進(jìn)行硬件和軟件的聯(lián)調(diào)。
聯(lián)調(diào)過程中，關(guān)注物聯(lián)系統(tǒng)原型運(yùn)行的正確性
運(yùn)行系統(tǒng)，對(duì)各子系統(tǒng)狀態(tài)和各功能原型的功能進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保系統(tǒng)的正確性。以“校園農(nóng)場”物聯(lián)系統(tǒng)原型為例，確認(rèn)系統(tǒng)運(yùn)行的環(huán)境是否正確，比如數(shù)據(jù)庫是否連接正常、網(wǎng)絡(luò)是否穩(wěn)定、硬件是否正常工作等，可檢查數(shù)據(jù)交互的正確性、檢查系統(tǒng)的整體運(yùn)行情況等
聯(lián)調(diào)過程中，關(guān)注物聯(lián)系統(tǒng)原型運(yùn)行的穩(wěn)定性
長時(shí)間運(yùn)行系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)持續(xù)的時(shí)間段內(nèi)系統(tǒng)運(yùn)行有無異常。以“校農(nóng)場”物聯(lián)系統(tǒng)原型為例，可持續(xù)監(jiān)測(cè)48小時(shí)的系統(tǒng)運(yùn)行情況，查看各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獲取信息有無異常，記錄“澆灌”“注水”“補(bǔ)光”“通風(fēng)”等關(guān)鍵性時(shí)刻，對(duì)比平臺(tái)中的數(shù)據(jù)信息，以判斷系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性
學(xué)生通過教師的講解，以小組合作的方式，開展探討交流，完成任務(wù)
活動(dòng)1：物聯(lián)系統(tǒng)原型的硬件調(diào)試
開動(dòng)腦筋
物聯(lián)系統(tǒng)原型的硬件調(diào)試還可以從哪些方面入手?
親身體驗(yàn)
組內(nèi)分工，對(duì)“校園農(nóng)場”物聯(lián)系統(tǒng)原型中的各個(gè)物聯(lián)子系統(tǒng)原型進(jìn)行硬件調(diào)試。
活動(dòng)2：物聯(lián)系統(tǒng)原型的軟件調(diào)試
小組合作交流
組內(nèi)解讀、調(diào)試并運(yùn)行“校園農(nóng)場”物聯(lián)系統(tǒng)原型中各物聯(lián)子系統(tǒng)的軟件代碼，交流和分享軟件運(yùn)行和調(diào)試過程中碰到問題及解決策略。
活動(dòng)3：物聯(lián)系統(tǒng)原型的聯(lián)調(diào)
小組合作探究
組內(nèi)分工，選擇“校園農(nóng)場”物聯(lián)系統(tǒng)原型中的任意一物聯(lián)子系統(tǒng)原型，調(diào)整該原型程序中的“閾值”設(shè)定，記錄情況，體驗(yàn)傳感與控制機(jī)制的變化過程，并組內(nèi)交流和分享。
小組合作探究
“校園農(nóng)場”物聯(lián)系統(tǒng)原型的設(shè)計(jì)和創(chuàng)作基本落幕。上網(wǎng)查找資料或走訪身邊真實(shí)的“校園農(nóng)場”物聯(lián)系統(tǒng)，思考并小組討論:物聯(lián)系統(tǒng)原型和你身邊真實(shí)的物聯(lián)系統(tǒng)有哪些異同?
設(shè)計(jì)意圖:
培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力，提高核心素養(yǎng)。
3、課堂小結(jié)（7分鐘）
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
總結(jié)本課內(nèi)容：
活動(dòng)1：物聯(lián)系統(tǒng)原型的硬件調(diào)試
活動(dòng)2：物聯(lián)系統(tǒng)原型的軟件調(diào)試
活動(dòng)3：物聯(lián)系統(tǒng)原型的聯(lián)調(diào)
學(xué)生一同回答并梳理知識(shí)
設(shè)計(jì)意圖：
幫助學(xué)生梳理本節(jié)課知識(shí)，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。