《4.1模拟停车场自动收费系统设计》教学设计
教学内容分析
本节课是2022年电子工业出版社出版的八年级上册第四单元第1课。本节课分为三个活动：“需求分析”“功能与实现方式设计”“外观设计”三部分内容组成。学生通过小组合作探究学习逐步掌握本节课的知识点，具备一定的小组合作能力、探究能力、创新能力等，提升信息社会责任，综合提升信息素养。
教学目标及核心素养指向
1、认识并分析需求（信息意识、计算思维）
2、了解并体验如何进行功能与实现方式的设计（信息意识、计算思维、数字化学习与创新）
3、根据课本指引的过程，实现停车场自动收费系统的外观设计（信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任）
教学重难点
教学重点：
1.认识并分析需求
2.了解并体验如何进行功能与实现方式的设计
设计原因：了解模拟停车场自动收费系统外观设计是本节课的主要内容，知识点的渗透需要作为重点内容。
教学难点：
根据课本指引的过程，实现停车场自动收费系统的外观设计
设计原因：能停车场自动收费系统的外观设计在操作上对学生来说比较困难，所以此部分对学生来说难度较高，应作为难点内容。
教学过程
1、情境导入（3分钟）
教师活动
学生活动
情境引入：假期中马宁全家进行自驾游。到了高速路口，有人工收费通道，:还有ETC收费通道。
马宁发现，人工收费通道收费速度慢，因车辆排队长而导致的拥堵现象频繁发生;而ETC收费通道不需要停车就能完成收费，大大节省了通行时间。
马宁想，类似的应用场景还有很多，例如，家门口的停车场自动收费系统也有类似的功能。只要了解了停车场自动收费的原理，利用学习过的物联网知识，是不是也能模拟实现一个停车场自动收费的系统呢?
我们在本节运用前面学习过的知识，根据实际需求与所具备的材料，设计模拟停车场自动收费系统。
学生听教师引导生活中的案例,学生讨论，回答提问
设计意图：
激发学生对停车场自动收费系统设计的学习兴趣并快速进入学习状态。
2、新知讲授（35分钟）
教师活动
学生活动
活动1：需求分析
知识讲解
要设计一个模拟停车场自动收费系统
首先，应对它的功能需求进行分析，功能需求分析的方法有许多种，如网络搜索法、实地调研法等;
然后，我们可以按照物联网的原理，分别从感知、通信、应用三个层次对实现方式进行分析。
停车场自动收费系统的需求分析
对物联网应用系统进行需求分析后，往往可以用思维导图或流程图呈现应用的过程，这样可以对要实现的物联网应用有一个清晰的认识。
停车场自动收费系统多种多样，有近距离的RFID刷卡停车自动收费系统，也有摄像头识别的停车自动收费系统，如图4.1.1所示。
以RFID刷卡停车自动收费系统为例，停车场自动收费系统采用RFID射频卡，在停车场的出入口处设置一套出入口管理设备，进出的车只需将RFID射频卡在RFID阅读器前刷一下，系统便能瞬时完成检验、记录、核算、收费等工作，使挡车闸杆自动升降，方便快捷地进行停车场的管理。根据实际应用场景,用RFID射频卡实现停车自动收费的流程图如图4.1.2所示。
活动2：功能与实现方式设计
知识讲解
明白了要制作一个什么样的停车场自动收费系统后，我们可以将它的功能进行分解，进一步厘清思路。结合物联网技术，物联网应用系统的功能与实现方式的设计可以从传感器的选择、数据的传输方式、数据的接收平台、执行器的选择四个方面进行考虑。
以模拟RFID停车场自动收费系统为例，我们对它的功能与实现方式进行分解，如图4.1.3所示。
按照功能与实现方式分解图可知，模拟RFID停车场自动收费系统的数据感知可以用RFID阅读器实现，收费信息可以通过蓝牙传输和OLED显示屏显示，数据传输与接收平台可以使用手机App，最后，可以用能转动的舵机来升降挡车闸杆。
功能设计就是按照需求分析的要求，对要完成的作品应该具备的功能与实现方式进行描述。以采用列表及画思维导图等形式表述功能设计，列表能够帮助我们梳理具体的需求，画思维导图能够帮助我们明确各个功能与实现方式之间的关系。
活动3：外观设计
知识讲解
要完成物联网应用系统的设计还有一个环节，就是要设计物联网应用系统的外观结构，它是物联网应用的载体。设计合适的外观结构、选择恰当的材料，对物联网应用系统最后的呈现效果至关重要
在明确停车场自动收费系统的具体功能之后，我们先绘制草图，确定了各个模块的尺寸后，可以结合数字化工具设计外观结构图，停车场自动收费系统的简单外观如图4.1.4所示。大家可以参考该图，根据本实验所要完成的目的和具备的条件，设计模拟系统的外观图。
在设计物联网应用系统的外观时，我们可以用手绘制，也可以用图形设计工具绘制。外观设计的一般过程是:手绘立体结构草图→将立体结构草图拆分成平面图→选择图形设计工具→绘制平面图形。在设计外观时需要注意设计