中小学教育资源及组卷应用平台 第4.12课《联网LED灯控制系统方案设计与实施》教学设计 课题 联网LED灯控制系统方案设计与实施 单元 第四单元 学科 信息科技 年级 八年级 核心素养目标 信息意识：认识控制系统在智能家居中的应用价值，明确其与物联网三层架构的对应关系，提升对智能控制技术实际应用的敏感度。计算思维：拆解控制系统的设计流程，分析信息在系统各组件间的流动逻辑，培养用技术解决 “远程控灯” 实际问题的思路。数字化学习与创新：学会使用开发板、面包板搭建控制电路，尝试通过网页或 APP 实现远程控制，提升数字工具操作与技术创新能力。信息社会责任：掌握家庭电路改造中的用电安全规范，了解设备网络连接的安全风险，不违规操作高压电路。 教学重点 依据物联网三层架构设计智能灯光系统，掌握硬件电路连接与软件编程。 教学难点 分析智能灯光系统信息在物联网各层的闭环流动，结合硬件连接与软件编程实现系统功能。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 第4.12课 联网LED灯控制系统方案设计与实施问题情境智能灯光系统是智能家居重要部分，可设不同灯光模式，支持语音、传感器控制，还能与其他智能设备联动，核心是远程控制，能解决学生寝室 “谁最后关灯” 难题，需设计可网络控制的该系统。如图4-6所示。那么，如何设计一个可以通过络控制的智能灯光系统呢？（详细内容见教材p84页）观看视频 课程新知导入。 帮助学生初步理解本课研究内容。 讲授新课 新知讲解：实践探究控制灯具有很多种方法，各种方法实现的难易程度不同，实现的具体功能也有所不同。为了实现灯具的远程控制，应该如何设计方案并实施呢？一、需求分析智能灯光系统可以实现灯具开关控制、灯光亮度控制，甚至可以调节灯光的色彩。这需要根据具体需求来设计。试一试我们的智能灯光系统需要实现哪些功能？填写表4-5，完成智能灯光系统的功能需求分析。功能具体说明在用户终端显示灯的开关状态用户能够实时了解灯的开关状态远程开关灯通过手机应用软件或者相应服务平台网页控制灯的开关灯光亮度调节在用户终端调节灯光的亮度，满足不同场景的光线需求灯光颜色调节支持切换灯光颜色，营造不同氛围定时开关灯可设置定时开关灯，比如早晨定时开灯，晚上定时关灯二、系统设计物联网系统由感知层、网络层和应用层三层结构组成，对智能灯光系统需要分层进行功能设计。试一试根据智能灯光系统的功能需求补全图4-7中的输入与输出模块信息。图4-7 智能灯光系统的输入与输出1.确定信息的输入输出方式智能手机为输入端，用户通过在手机应用软件的操作界面上点击“开”或“关”按键输入控制信息。智能灯光系统对输入的信息进行处理、分析后生成控制指令，输出指令信息，实现灯的开关控制。试一试尝试分析，在智能灯光系统中，信息在感知层、网络层和应用层之间是如何流动的？在智能灯光系统中，感知层收集灯光相关信息（如环境光线、用户操作等），通过网络层传输到应用层；应用层的控制指令（如开灯、调光等），经网络层传递到感知层，驱动灯光执行相应操作。小知识闭环信息流动物联网的 “闭环信息流动” 是智能控制的关键，相比传统单向控制（如手动开关），闭环能让用户实时掌握设备状态，避免 “误操作”（如以为灯关了实际没关）。2.明确系统的组成部分及信息流动方向用户手机生成控制信息，经网络传至微控制器生成指令，指令驱动继电器 / 电子开关控制灯。实现远程开关灯，系统需网络器件，感知层微控制器处理信息，应用层终端发指令和查状态。 （详细内容见教材p86页）图4-8智能灯光系统的组成及信息流动方向在智能灯光系统中，通过电路连接控制系统和灯具，通过无线局域网实现控制终端和控制系统之间的连接。生活中常用的 ... ...
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