閩教版(2020)八年級信息技術下冊 第6課 《應用廣泛的物聯(lián)網(wǎng)》 教案(2課時)

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1、應用廣泛的物聯(lián)網(wǎng) 教學內容分析 本課主要針對物聯(lián)網(wǎng)進行系統(tǒng)介紹，讓學生利用物聯(lián)網(wǎng)模塊將開源硬件接入互聯(lián) 網(wǎng)，并設計智能門禁等實用型創(chuàng)客作品。學生在學習第一單元后，已經(jīng)初步認識開源 硬件，并能用 MakeCode 和 Mind＋對 micro：bit 進行編程控制。在這個階段，學生 已經(jīng)能比較熟練地連接 micro：bit 主控板和擴展板，能區(qū)分擴展板不同引腳的作用， 能用圖形化編程平臺進行編程，通過數(shù)據(jù)線將代碼上傳到主控板，實現(xiàn)定的實用功能， 設計出簡單的創(chuàng)客作品。本節(jié)課為動手實踐課，需要學生動手接人物聯(lián)網(wǎng)模塊，并通 過 WiFi 接入互聯(lián)網(wǎng)，因此，實施本課教學前需要對電腦機房的無

2、線聯(lián)網(wǎng)承載能力進 行測試。 教材首先讓學生了解生活中的物聯(lián)網(wǎng)，從交通、家電等多個方面讓學生知道物聯(lián) 網(wǎng)早已深入生活的方方面面。特別是在 5G 時代，我們便捷的生活，離不開物聯(lián)網(wǎng)。 然后，讓學生思考物聯(lián)網(wǎng)的具體應用，例如遠程監(jiān)測蔬菜大棚的溫度和濕度、孩童房 間的環(huán)境情況等，通過物聯(lián)網(wǎng)模塊實現(xiàn)信息的接收和發(fā)送。 在實踐活動中，學生需設計物聯(lián)網(wǎng)溫度警報器和智能門禁系統(tǒng)。其中，物聯(lián)網(wǎng)溫 度警報器作為基礎案例，引導學生了解物聯(lián)網(wǎng)模塊端口及指示燈信息，了解物聯(lián)網(wǎng)模 塊的工作原理及通信方式，一步一步將物聯(lián)網(wǎng)模塊接人主控板，并登錄物聯(lián)網(wǎng)平臺。 學生初步了解物聯(lián)網(wǎng)模塊編程的應用，能獲取 WiFi 信

3、息及物聯(lián)網(wǎng)平臺信息，填寫初 始化參數(shù)，將開源硬件接入物聯(lián)網(wǎng)，與互聯(lián)網(wǎng)互通數(shù)據(jù)，測試是否聯(lián)網(wǎng)成功。如果聯(lián) 網(wǎng)測試成功，則寫入程序，讀取溫度傳感器數(shù)據(jù)，每隔一段時間自動將讀取的數(shù)據(jù)發(fā) 送到物聯(lián)網(wǎng)平臺。如果學生學有余力，則鼓勵學生改進程序，在特定條件發(fā)生時，自 動發(fā)警報信息到物聯(lián)網(wǎng)平臺。 實踐活動二則需要結合舵機等硬件和其他輔助材料，設計較為完整的智能門禁系 統(tǒng)。學生需了解舵機的連接方式和編程調試方法，將舵機作為智能門鎖的模擬門芯， 實現(xiàn)開閉功能。在物聯(lián)網(wǎng)平臺成功收到門鈴信息的基礎上，學生通過物聯(lián)網(wǎng)平臺向開 源硬件發(fā)送指定信息，如果收到的信息經(jīng)過比對和開門指令相同，則用舵機模擬門鎖 開啟。門鎖

4、的自動關閉，則可結合學生對智能門鎖的認知，自主設計。 通過本課學習，學生有了物聯(lián)網(wǎng)知識的基礎，可以編寫程序讓開源硬件實時發(fā)送 數(shù)據(jù)或者接收遠程控制指令，更加精細和動態(tài)地管理硬件設備。學生結合多樣化材料 設計創(chuàng)客作品，有助于培養(yǎng)學生動手能力和思考能力，進一步完善學生關于開源硬件 的認知體系，也為后續(xù)綜合活動做了必要的鋪墊。 43 教學對象分析 在前面的活動中，學生已經(jīng)學會連接 micro：bit 和主控板，能根據(jù)線纜顏色將 傳感器接人擴展板，能用 Mind＋、MakeCode 等圖形化編程平臺對 micro：bit 進行編 程，結合各種傳感器制作簡單的創(chuàng)客作品。本課旨

5、在進一步鞏固學生所學技能，較為 深入地了解物聯(lián)網(wǎng)，體驗物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)實生活中的應用，從而認識物聯(lián)網(wǎng)模塊，并用物 聯(lián)網(wǎng)模塊設計創(chuàng)客作品。 從學生年齡角度分析，他們對物聯(lián)網(wǎng)已有一定感知，但普遍認識比較片面，八年 級學生經(jīng)過多年信息技術學習，信息獲取能力較強，可以課前布置收集物聯(lián)網(wǎng)資料的 課題，讓他們在課上從不同角度展示他們所認知的物聯(lián)網(wǎng)。在本課中，讓他們理解物 聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術的重要組成部分，它能通過射頻識別、紅外感應器、全球定位 系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，將物品與互聯(lián)網(wǎng)相互聯(lián)，并進行 信息交換和通信，以實現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。 學

6、生要有一定的手工制作能力，能用紙盒等材料設計智能門鎖和智能門鈴所需的 門框或房屋，這部分內容可根據(jù)學生實際情況，在課上完成或者課前合作完成，也可 以跨學科合作，進行合理的美工設計。 由于學生已有基礎不同，硬件搭建和程序編寫能力會有所差異，可以通過微課學 習、課本自學、教師引導示范等方式，讓多數(shù)學生在體驗中獲得成功的喜悅。學生已 有較豐富的硬件搭建經(jīng)驗和編程經(jīng)驗，接入物聯(lián)網(wǎng)和使用舵機不會成為多數(shù)人的難點。 針對操作存在困難的學生，可以充分發(fā)揮小組的力量，幫助這部分學生解決搭建和編 程中存在的問題。對于學有余力的學生，則鼓勵他們靈活應用已有硬件，探究設計功 能更強大的智能裝置。 本課的

7、學習能引導學生發(fā)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應用，感受 IoT 與開源硬件的無縫融合， 鼓勵他們創(chuàng)新性應用新技術解決已有問題，提高應用能力和創(chuàng)新意識 教學目標 1．了解物聯(lián)網(wǎng)。 2．了解物聯(lián)網(wǎng)模塊的工作原理。 3．了解開源硬件接入物聯(lián)網(wǎng)的方法。 4．了解設置物聯(lián)網(wǎng)模塊參數(shù)并登錄物聯(lián)網(wǎng)平臺。 5．了解簡易物聯(lián)網(wǎng)溫度報警器的工作原理及實現(xiàn)方法。 6．了解物聯(lián)網(wǎng)模塊發(fā)送和接收信息的方法。 7．了解基于物聯(lián)網(wǎng)功能設計門禁系統(tǒng)的工作原理及實現(xiàn)方法。 教學重點和難點 1.教學重點。 了解物聯(lián)網(wǎng)，結合物聯(lián)網(wǎng)模塊實現(xiàn)遠程信息收發(fā)。 2.教學難點。

8、 登錄物聯(lián)網(wǎng)平臺設置物聯(lián)網(wǎng)模塊參數(shù)、設計完整的 IoT 創(chuàng)客作品。 教學方法 1.比較觀察法：播放介紹物聯(lián)網(wǎng)的視頻，展示物聯(lián)網(wǎng)模塊的圖片，讓學生較為深 入地認識物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷史及其應用，了解開源硬件接入物聯(lián)網(wǎng)的方式。 視頻可播放《三分鐘了解物聯(lián)網(wǎng)概念》《十個超酷的物聯(lián)網(wǎng)項目》等，讓學生從 多個角度了解 IoT 及其應用情況，感受 IoT 的應用價值，思考物聯(lián)網(wǎng)在具體場景中的 應用。 2 ．講授法：講述物聯(lián)網(wǎng)模塊的工作原理，如何登錄物聯(lián)網(wǎng)平臺并收發(fā)信息，讓 學生理解物聯(lián)網(wǎng)的應用價值。 3 ．任務驅動法：以接入物聯(lián)網(wǎng)和設計智能門禁為主題，學生根據(jù)任務的具體要 求，

9、開展小組合作的探究性學習。 4．交流、評價法：展示學生的活動成果，鼓勵學生參與評價。 教學準備 1．教學環(huán)境：計算機網(wǎng)絡教室（可正常聯(lián)網(wǎng)）、無線 WiFi 環(huán)境、轉播控制系統(tǒng)。 其中，無線路由器最好使用工業(yè)級路由器，以確保多個設備可同時順利無線聯(lián)網(wǎng)。 2 ．資源準備：資源包（視頻：《三分鐘了解物聯(lián)網(wǎng)概念》《十個超酷的物聯(lián)網(wǎng)項 目》《戰(zhàn)疫 AI 陪護系統(tǒng)》），有關物聯(lián)網(wǎng)應用的文字資料、各種物聯(lián)網(wǎng)模塊圖片、課件、 學生作品模板。 3．實驗器材準備：micro：bit、micro：mate 擴展板、物聯(lián)網(wǎng)模塊、180°舵機， 數(shù)據(jù)線一條，紙盒等手工材料若干（課前，可用手

10、工材料設計門框或房子，便于固定 舵機，模擬門鎖開閉）。 教學過程 第 1 課時 教學環(huán)節(jié)  教師活動  學生活動  設計意圖 1 ． 學 生 訪 談 ： 你 所 了 解 的 物 聯(lián) 訪談交流。 網(wǎng)。 情 景 體 驗 ， 2 ．播放視頻：《三分鐘了解物聯(lián)網(wǎng) 觀看視頻，初 導入新課 概念》《十個超酷的物聯(lián)網(wǎng)項目》。 步了解什么是物聯(lián) 3 ． 展 示 物 聯(lián) 網(wǎng) 技 術 應 用 創(chuàng) 客 作 網(wǎng)，了解物聯(lián)網(wǎng)和 品，引導思考：什么是物聯(lián)網(wǎng)，你是怎 開源硬件的關系。 么理解的？物聯(lián)網(wǎng)有哪些應用場景？ 交流、討論。  觀 看 視 頻 ， 了

11、 解 和 思 考 物 聯(lián) 網(wǎng) 在 實 際 生 活 中 的 應 用 ， 以 及 如 何 將 物 聯(lián) 網(wǎng) 應 用 到更多場景中。 1 ．播放優(yōu)秀創(chuàng)客作品視頻，引導 學生思考：作品中的遠程控制如何實 認 識 物 聯(lián) 網(wǎng)現(xiàn)？ 模塊 2 ．提問：什么是物聯(lián)網(wǎng)模塊？它 有哪些類型？ 3 ．提問：開源硬件如何通過物聯(lián) 網(wǎng)模塊收發(fā)信息？  觀看視頻，獨 在 實 際 創(chuàng) 客 立 思 考 ， 回 答 問 作 品 中 體 驗 物 聯(lián) 題。 網(wǎng) 技 術 的 應 用 ， 觀察物聯(lián)網(wǎng)模塊 了 解 物 聯(lián) 網(wǎng) 模 外觀，回答問題。 塊 ， 初 步 理 解 物 回答問題，課 聯(lián) 網(wǎng) 模 塊 的 工

12、作 堂互動。 原理。 1． 復習溫度傳感器知識。 回顧 micro ： 了 解 物 聯(lián) 網(wǎng) 2 ．討論：如何結合物聯(lián)網(wǎng)技術設 bit 板載溫度傳感 模 塊 如 何 結 合 其 計溫度報警器。 器的相關知識，學 他 傳 感 器 設 計 創(chuàng) 能。 3．連接物聯(lián)網(wǎng)模塊： 生代表發(fā)言，其他 客 作 品 ， 感 受 物 （1）認識 4 條纜線所對應的端口功 同學傾聽。 聯(lián) 網(wǎng) 的 強 大 功 學會觀察，分 能 。 設 計 實 用 的 （2）將 4 條纜線分別接入擴展板對 清纜線對應的發(fā)送 物 聯(lián) 網(wǎng) 溫 度 報 警 應的端口。 端、接收端、電源 器 ， 能 用

13、 正 確 的 （3）提示：OBLOQ 物聯(lián)網(wǎng)模塊中的 正極、電源負極， 方 式 將 物 聯(lián) 網(wǎng) 模 動 手 實 踐 ：4 條 數(shù) 據(jù) 線 和 電 源 線 必 須 正 確 插 到 記住外觀特征。完 塊 連 接 主 控 板 ， 搭 建 物 聯(lián) 網(wǎng)micro ：mate 擴展板對應的端口上，切 成硬件搭建。 通 過 物 聯(lián) 網(wǎng) 平 臺 溫度報警器 勿插錯，否則物聯(lián)網(wǎng)模塊不能正常工 作。 實 時 收 發(fā) 指 定 信 息 ， 實 現(xiàn) 對 設 備 4． 登錄物聯(lián)網(wǎng)平臺： 了解物聯(lián)網(wǎng)平 溫 度 信 息 的 遠 程 （1 ）打開網(wǎng)址，用提前注冊的賬 臺 ， 找 到 id 、 監(jiān)控。

14、號登錄物聯(lián)網(wǎng)平臺。 pwd、Topic 等參數(shù) （2）了解物聯(lián)網(wǎng)平臺。 信息。 （3 ）基于物聯(lián)網(wǎng)平臺獲取平臺參 數(shù)。 5．設置物聯(lián)網(wǎng)模塊初始化參數(shù)： 在編程平臺， （1 ）選擇 P1 、P2 正確的串口信 進行物聯(lián)網(wǎng)模塊的 息。 （2）填寫待連接 WiFi 的名稱和密 碼。 （3 ）填寫物聯(lián)網(wǎng)平臺參數(shù)，可從 物聯(lián)網(wǎng)平臺直接復制粘貼。 初始化操作。 6．提示 1：參數(shù)表中的 WiFi 名稱和 密碼是實驗機房中用來無線上網(wǎng)的 WiFi 賬戶名稱和密碼，需區(qū)分字母大小 寫。 7．提示 2：從物聯(lián)網(wǎng)平臺中獲取相 關數(shù)據(jù)，設置物聯(lián)網(wǎng)模塊參數(shù)等。 8．提示 3

15、：登錄 Easy IoT 物聯(lián)網(wǎng)平 臺需用手機號進行賬號注冊，需課前讓 學生注冊賬號，以便課堂教學正常進 行。 9．聯(lián)網(wǎng)測試：  動手實踐，用 （1）上傳發(fā)送溫度信息的代碼，當 Mind＋編寫上傳溫 A 按鈕被按下，發(fā)送溫度信息到物聯(lián)網(wǎng) 度信息的代碼，觀 平臺。 察物聯(lián)網(wǎng)模塊是否 （2）觀察物聯(lián)網(wǎng)模塊指示燈狀態(tài)， 聯(lián)網(wǎng)成功。在物聯(lián) 確認指示燈可變?yōu)榫G色。 網(wǎng)平臺確認是否成 （3）在瀏覽器界面，觀察物聯(lián)網(wǎng)平 功收到指定信息。 臺是否收到來自主控板的溫度信息。 1．在原有作品基礎上，嘗試接收來 小組合作，延 突 破 教 學 框 實踐創(chuàng)新 自物聯(lián)網(wǎng)的信

16、息。 伸作品應用場景， 架，嘗試設計原有 2 ．使用已有器材，結合其他傳感 討論并嘗試設計制 作品延伸功能，創(chuàng) 器，設計基于物聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)客作品。 作新的創(chuàng)客作品。 新設計新作品。 1 ． 展示學生作品，自由發(fā)言，討 展示作品，參 在學生交流、 論制作過程中遇到的問題。 與討論。 討論中，反思設計 交 流 、 總 2．討論物聯(lián)網(wǎng)技術與開源硬件結合 講述創(chuàng)意或思 過程遇到的問題， 結、思考 的新方案，演示新功能或新作品。 考過程。 提出對應的解決方 3. 請小組長回收實驗器材，整理清 整理硬件，清 案。 單。 點數(shù)量。 第 2 課時 教學環(huán)節(jié)  教

17、師活動  學生活動  設計意圖 1．播放有關智能門禁的視頻，提出 思考智能門禁 通過對比不同 問題：你知道生活中智能門禁的應用 和物聯(lián)網(wǎng)之間的關 的智能門禁系統(tǒng)， 情 景 體 驗 ，嗎？ 系，物聯(lián)網(wǎng)技術如 感受開源硬件應用 導入新課 2．提問：物聯(lián)網(wǎng)還可以和哪些技術 何應用于實際生活 的多樣性，激發(fā)學 結合，設計出方便生活的產(chǎn)品？ 中，主動發(fā)言。 生的學習興趣。 3．請學生交流；如果讓你設計智能 門禁系統(tǒng)，你會如何設計？ 1 ．請小組長分發(fā)實驗器材，提前 領 取 實 驗 器 充分利用生活 準備的紙盒、雪糕棒等。 材。 中的材料輔助設計 2

18、．連接主控板和擴展板，接入物 連接硬件。 創(chuàng)客作品，能通過 聯(lián)網(wǎng)模塊。 3．硬件搭建： 自學微課或課本， 通過觀看微課 接入新的傳感器， （1 ）觀看舵機連接和調試方法的 或自學課本 P80 ～ 并通過編程平臺調 微課，將舵機接入擴展板。 84 ，了解舵機的正 試，確認硬件是否 （2 ）用熱熔膠、雙面膠等將雪糕 確接線方式及相關 可以正常工作。 棒固定于舵機塑料搖臂上，模擬鎖芯， 知識。 將舵機預先固定于紙盒的合適位置。 （3 ）沒有舵機，建議直接用 LED 屏幕顯示指定圖案，模擬表示門鎖開 閉。 4 ．提示：由于本活動只是一個實 驗參考模型，目的在于了解如何利用

19、物 動手實踐合 聯(lián)網(wǎng)技術控制門鎖的開啟和閉合，因此 作準備 可不必用真實的鎖具進行實驗，教學時 可結合硬紙皮、木板、KT 板或塑料板模 擬大門，用舵機模擬鎖具進行實驗。 5．編程測試： 動手調試，及 （1）寫入代碼，當 A、B 按鈕被按時 解 決 遇 到 的 問 下時，舵機分別能轉到指定位置，模擬 題。 鎖芯的開閉過程。 （2 ）寫入新代碼，當 A 按鈕被按 下，發(fā)送指定測試信息到物聯(lián)網(wǎng)平臺， 登錄物聯(lián)網(wǎng)平臺確認是否收到信息。 6 ．提示：提醒學生連接舵機時一 定要將舵機的電源線和控制信號線正確 插入擴展板對應的端口上，否則舵機將 無法正常工作甚至損壞。

20、如果舵機無法 正常工作，可能是接線問題，或者將舵 機移到不同端口進行測試，例如常用的 PO 端口。 1.物聯(lián)網(wǎng)門鈴： 動手實踐，完 模擬實現(xiàn)現(xiàn)實 （1 ）寫入代碼，當 A 按鈕被按 成物聯(lián)網(wǎng)門鈴程序 生活中的智能門鎖 任 務 驅 下，主控板通過物聯(lián)網(wǎng)模塊發(fā)送特定信 的 代 碼 編 寫 和 上 功能，讓學生在動 動，自主探 息到物聯(lián)網(wǎng)平臺。 傳，觀察物聯(lián)網(wǎng)平 手探究中，學會解 究 （2 ）用瀏覽器打開物聯(lián)網(wǎng)平臺， 臺是否收到信息。 決 遇 到 的 各 種 問 在工作間查看是否收到指定信息。 2.智能門鎖： 題，想辦法實現(xiàn)預 動手實踐，完 設的功能。

21、在嘗試 （1 ）布置任務：自行測試智能門 成智能門鎖的代碼 過程中，更深入地 鎖開閉的方式。有困難，可查閱教材 編寫和上傳，測試 了解物聯(lián)網(wǎng)模塊和 P83 的內容。 智能門鎖是否能通 舵機的應用。 過物聯(lián)網(wǎng)控制開閉 功能。 （2 ）演示學生代表作品，引導其 他學生提問，思考如何實現(xiàn)作品設計及 解決遇到的問題。學生代表交流在探究 過程用到的知識技能及存在的困惑。 （3 ）演示講解開源硬件通過接收 認真觀察教師 物聯(lián)網(wǎng)平臺的指定信息，實現(xiàn)門鎖的開 演示，在理解的基 閉功能，讓學生模仿練習。 礎 上 構 思 作 品 功 （4 ）引導學生思考門鎖關閉的不 能。

22、同情況，實現(xiàn)門鎖智能閉合。 實踐創(chuàng)新 在原有作品基礎上，嘗試實現(xiàn)智能 門禁更多的功能，例如密碼、語音提示 等功能，甚至可以結合攝像頭，實現(xiàn)面 部識別等功能，讓智能門禁更智能。 1 ．總結：通過這節(jié)課的學習，你 對物聯(lián)網(wǎng)的認識有哪些改變？ 小組合作，延 突 破 教 學 框 伸作品應用場景， 架，嘗試設計原有 討論設計新的創(chuàng)客 作品的延伸功能， 作品。 設計新作品。 回答問題。 師生一起總結 所學知識和技能， 總結 2 ．請同學們在課余時間，從因特 網(wǎng)、圖書館或書店查找有關資料，提高 對物聯(lián)網(wǎng)的認識。 教學反思方向 活動向課外延 進一步理解物聯(lián)網(wǎng) 伸。 在生活

23、中的應用。 鼓 勵 學 生 課 外 學 習。 1．對物聯(lián)網(wǎng)的概念是否理解，是否了解在生活中的物聯(lián)網(wǎng)實際應用。 2 ．本活動綜合性較強，使用了一定的手工材料，需根據(jù)學校條件進行規(guī)劃，確 定所用的材料。機房條件不足，可以讓學生在家做好門框或房子模型，再帶來。如果 無法實現(xiàn)可以適當省略部分外觀設計。 3．是否能獨立測試物聯(lián)網(wǎng)的連接狀態(tài)，嘗試解決制作過程中出現(xiàn)的各種問題。 4 ．是否讓學生自學或小組合作進行探究實踐和項目總結，在充分交流中解決問 題。 5 ．評價時，是否以項目展示和過程性評價為主，多鼓勵學生積極參與并體驗動 手實踐的樂趣。能否引導學生將所學知識，應用到現(xiàn)實生活中，并思考如何用開源硬 件結合物聯(lián)網(wǎng)解決現(xiàn)實中的問題。 65