用SIoT秒搭STEM课堂物联网服务器（下）

用SIoT秒搭STEM课堂物联网服务器（下）

——以基于“掌控”的热辐射实验为例

在上篇，我们采用micro:bit+OBLOQ模块的组合设计了基于SIOT的物联网热辐射实验方案。

文末，我提及了国内STEM教育一定程度上是与世界同步的，尤其是掌控、虚谷号的出现弥补了原创开源硬件平台的短板。在谢作如老师的提议下，本篇我们将用掌控配合SIOT来设计实验，并从难度和成本两个维度与基于micro:bit的实验方案进行比对。

材料清单  

micro I/O extend扩展板  x1

掌控板                           x1

LM35线性温度传感器    ×1

软件准备与SIOT平台搭建

参见上篇

用SIoT秒搭STEM课堂物联网服务器（上）——以基于micro: bit的热辐射实验为例

硬件连接   

由于掌控板无需外接WiFi模块

硬件连接显得异常简单。

注意两个要点：

1.    掌控板要如图反插到扩展板

2.    LM35传感器连P1（可根据程序选择引脚）

程序设计   

首先需要在Mind+添加掌控板模块

然后添加MQTT和WIFI网络服务模块

这两项齐备后就可以开始设计程序了

完整程序如下

MQTT初始化参数解读如下

为让不同程度的小伙伴都速速上手

这里补充下服务器地址的获取方法

充当服务器的电脑上

运行命令提示符

输入"ipconfig",回车

按图索骥就能找到服务器地址了

联网测试   

程序写入掌控板后，

板载OLED根据工作状态

依次有文字信息提示

你会发现掌控这块能便捷显示中文的屏幕

陡然提升了装置的成熟度和人性化设计

打开：http://localhost:8080/html/

平台中可以看到新增项目 “myPython”

根据我们设计的程序

发送消息“START”后

实验装置开始上传数据

当然同样可以将数据导出为EXCEL表格

实验方案对比  

成本对比

基于Micro:bit的方案

基于掌控板的实验方案

在器材成本方面

由于掌控自带WIFI

省去了外接WIFI模块

并且本身掌控也比microbit便宜

所以成本低了78.5元

如果规模应用的话

节约成本非常可观

难度对比

在程序设计上

如果使用MIND+的话

难度差异不大

但是硬件连接上

掌控就简单多了

OBLOQ需要通过4根杜邦线连接到扩展板

而且连接方式不是“防呆”的

扩展板电源开关要选择5V确保供电

这两个难点对于创客项目可能不是问题

但是如果用于面向全体学生的STEM课程

有可能这多出来的四根线让很多学生掉坑里

导致无法在关键环节让学生获得必要正向反馈

所以在成本和易用性上看

掌控板方案是完胜micro:bit的

展望   

翻看小钱钱老师的高中物理教材时

这篇内容引起了我的注意

这篇内容带给我两个信息

1.   科学课在关注和应用信息技术

2.   信息技术推动和影响着其它学科的变革

而我的想法是

我们能否从STEM的角度出发

让学生把其它学科的实验装置给DIY了

类似文中提及的测速装置

我们之前就做过

米爸的数字实验室：趣玩micro:bit之赛车总动员

如同谢作如老师说的那样

数字化实验室出于成本难以普及

但是掌控+SIOT可以

因为

掌控板加上扩展板后

之前的Arduino传感器基本上可以通用

轻松实现编程、接线、联网

小学生都容易上手

成本低到农村学校也买得起

这会不会国内STEM课程普及和落地的一条

务实路径呢？

在实验仪器DIY的过程中

不可避免会遇到各种问题

经历过就会发现其中蕴含巨大的课程价值

比如我们的这个实验

因为MIND+下，掌控板没有匹配LM35程序模块，所以需要自己通过公式把模拟量转换成温度值。然而适用于Arduino的公式无法用于掌控，我和DF的李工为此摸索到了深更半夜。

最后变通用DHT11对LM35进行校准

摸索出了适用掌控的LM35公式

谢作如老师说这叫标定

是典型的STEM

如果这样的过程多多发生在学生的学习经历中

那是多么美好而有价值的存在啊！

小钱钱老师搬梯子  

之前做了热辐射实验后

就跟小朋友说有机会找小钱钱老师来讲解原理

或是好事多磨

一直没凑好时间

所以就借着这篇让小钱钱老师把梯子搬了吧

“要回答这个问题，我们必须先了解人眼为什么会看到物体有深浅的不同，深浅代表什么呢？其实，人眼能辨别颜色的深浅，是由物体表面反射光的多少决定的，如果反射的光多吸收的光少，那么进入人眼睛的光就多，人眼就感觉那个地方亮，如果反射的光少吸收的光多，那么进入人眼睛的光就少，人眼就感觉那个地方暗。另外，人眼能辨别不同颜色，是由物体反射的色光决定的，例如看到物体是红色的，那么就说明物体反射了红光，吸收了其他色光，看到物体是黑色的就说明物体吸收了所有色光，看到物体是白色的就说明物体反射了所有色光。所以颜色越深，说明物体吸收光越多，吸热本领也就自然强咯。”

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