[入门教程]智能物联

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[入门教程] 智能物联

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第一课 智能物联(2课时
(一)《智能物联》教学实践及反思
1.选题背景
开源硬件项目设计这个模块有着天然的“软硬件结合”基因。本研究选择了掌控版为硬件,除了硬件还涉及了软件,比如物联网平台,编程环境等。开源硬件的项目设计与开发有益于激发学生的创造力,学生在学习后,对于开源硬件可熟悉应用,也可切实体验完整的作品设计、制作、运行等过程,且可借助信息技术学科对事物进行观察并解决有关问题。
2.方案设计
(1) 教材与学生情况分析
本课题是《基于SIOT物联网平台的项目探究》自编教材中的第一个单元,作为开源硬件项目的第一部分内容,项目一应设置为知识性的传授,通过两个任务探究,带领学生认识涉及到的三个软硬件,认识掌控版、运用掌控版,如何搭建SIOT服务器平台,以及熟悉编程软件的基本模块。
(2)教学目标
①知识与技能
掌握掌控版与Mind+的互联,掌控版与SIOT平台的互相控制
②过程与方法
通过使用掌控版,理解掌控版的一般使用方法
③情感态度与价值观
通过掌控版的与Mind+的互联,以及与SIOT的互相控制,感受智能物联的工作原理,体验开源硬件项目的乐趣。
2)教学方案设计
本课题的主要目的是让同学认识项目所涉及的软硬件,掌握掌控版与Mind+的互联,掌控版与SIOT平台的互相控制。为后期的实验打下基础,为了巩固检验学生对掌控版的运用能力,并激发学生的创意,笔者设计了两个简单程序,任务一:如何使掌控版显示图像,任务二:在SIOT输入消息,控制掌控版LED灯,所以将教学内容、目标、课堂时间等各方面因素综合考虑在内,本课题设计的方案详情如下表4-1。
表4-1任务表
方案描述
主要器材
编程知识
任务一
通过掌控版在Mind+上的图像化编程,比如实现OLED文字的显示
掌控版
选择结构
任务二
搭建SIOT物联网服务器,选择MIND+的上实时模式,在扩展中选择掌控版和网络服务模块,首先连接SIOT平台与WIFI,在Mind+实时模式下,加入掌控版,在SIOT平台输入消息,控制点亮或者熄灭掌控版LED灯。
掌控版
选择结构、变量、非运算
3.硬件搭建
本单元用到的硬件:掌控版
掌控版为教学用开源硬件,此款硬件的推出者为创课教育专家,旨在提升创客教育的普及度,为普通高中新课改而做准备。掌控版委托创客教育知名品牌Labplus盛思设计、制作与发行,是国内第一款专为编程教育而设计的开源硬件。掌控板集成了芯片ESP32高性能双核芯片,支持蓝牙和WIFI双模通信,可作为物联网节点,实现物联网应用。
4.程序编写
做好硬件搭建准备之后,就应该开展程序的编写,本单元主要应用编程软件MIND+,MIND+是著名开源硬件企业DFRobot推出的IDE工具,是一款基于Scratch3.0开发的青少年编程软件,其的编程方式是应用图形化积木搭建,有极强的交互性,门槛相对较低,编程上无经验的人同样可以轻松上手。SIOT物联网平台是温州中学谢作如老师团队开发的,SIOT“虚谷物联”项目的核心软件,利用物联网技术采集数据,帮助中小学生理解物联网原理,SIOT可以采集物联网数据的采集与导出,在本单元中使用SIOT平台输入消息,控制掌控版的生、光、动输出。

file:///C:\Users\ADMINI~1.USE\AppData\Local\Temp\ksohtml16828\wps1.jpg
本课题的程序编写将分为两个部分,任务一是通过掌控版在Mind+上的图像化编程,输入以下程序,实现OLED文字的显示,任务二,在Mind+实时模式下,加入掌控版,在SIOT平台上可以采集掌控版上传感器的数据,也可以控制掌控版的声、光、动输出。任务2在SIOT平台输入消息,控制点亮或者熄灭掌控版的LED灯。如图4-1所示。
图4-1 实现OLED文字的显示
file:///C:\Users\ADMINI~1.USE\AppData\Local\Temp\ksohtml16828\wps2.jpg

4-2 在SIOT平台输入消息,控制掌控版LED灯
5.教学实践
本课题的实际教学主要采用展示视频、引入新课;明确重点、解决难题;进行实验,动手操作;拓展提升,课堂总结四个环节。
①视频展示,引入新课
在上课之前,先给学生播放一段有关掌控版可以做哪些创意的视频,吸引学生,提高学生对于学习掌控版的兴趣,老师介绍手中的掌控版介绍外观,使学生熟悉掌控版,并引出我们今天的内容,如何实现Mind+与掌控版的互联,使掌控版显示文字;以及如何通过在SIOT平台输入消息,控制点亮或者熄灭掌控版的LED灯。
②突破重点,解决困惑
本节课将通过任务一掌握本节课重点:掌控版与编程软件的互联,涉及到的软硬件有掌控版、Mind+。通过实现OLED文字的显示,通过任务1让学生去感受Mind+这个软件,介绍SIOT服务器的功能是为了实现采集物联网数据与导出,以及控制掌控版,通过任务2设置的步骤,让学生自行搭建SIOT平台,以及感受SIOT控制掌控版的初体验。
③进行实验,动手操作

file:///C:\Users\ADMINI~1.USE\AppData\Local\Temp\ksohtml16828\wps3.jpg
首次连接掌控版到Mind+,需要做4步准备工作,设置为任务让学生去完成,通过一段小程序实现OLED文字,培养学生分析问题解决问题的能力。任务二:搭建SIOT服务器,需要8步准备工作,设置为任务让学生去完成,通过一段程序实现在SIOT平台输入消息,控制掌控版的LED灯。
图4-3 OLED显示文字
                 
file:///C:\Users\ADMINI~1.USE\AppData\Local\Temp\ksohtml16828\wps4.jpg

图4-4 SIOT平台控制掌控版LED灯

file:///C:\Users\ADMINI~1.USE\AppData\Local\Temp\ksohtml16828\wps5.jpg

      4-5 功能实现
④课堂总结,积极创新
本课题教学完成之后,为培养学生的创新能力,笔者专门制定了创意表格,让学生可参考此表格进行创新,明确告知学生此表格仅是用来参考的,有任何创新想法都可记录下来,也可查询网络中的有关信息,但必须写下创新的思路。(创意表格详情如表4-2所示)
表4-2 创意表格
创意维度
描述
举例
OLED显示
OLED显示图片
SIOT控制掌控版
SIOT控制掌控版实现声音输出
最后对本课进行总结:掌控版的基本运用与SIOT的搭建其实都并不复杂,我们学习本课的最重要目的是通过在SIOT平台输入消息,实现对掌控版的控制,为后面的项目控制掌控版的声、光、动输出打下基础,思考设计出贴近生活的物联网小创意。
6.教学反思
本次课题主要是希望通过任务一《掌控版与Mind+的互联》,任务二《掌控版与SIOT平台的互相控制》使学生掌握项目探究所涉及的软硬件基础知识,通过PBL模式探究的一般过程与方法,认识到开源硬件不仅有种类繁多,所设计的作品还是可处理实际问题的,有效激发学生的创客课程学习兴趣,从而积极的参与到创客课程学习中,并不断提升自身的创造力与动手实践能力。纵观学生的课堂表现可知,在项目探究过程中学生的表现都非常积极,希望学生对掌控版进行观察学习后,可由其他功能入手进行创新,以便产生更多更好地想法。学生甚至在课下依然进行项目探究,让人感到十分欣慰。
此外,本轮教学还具有不足之处需做改进。
①教师讲解时间应合理控制。在进行SIOT物联网平台的搭建时占用了太多时间,学生启示可以根据任务2的步骤进行自主探究,因此,在下一轮的教学中,教师将尽量少的控制讲解时间,给予学生更多可自主探究的时间。
②对学生分工协作提升重视度。尽管课堂氛围极为不错,但看似都在积极探究的学生实际上所聊的话题并未都是与项目探究有关的。所以教师应在接下去的教学中对学生角色分工情况更为重视,尽量保证每个同学都事情做。

rzyzzxw  版主

发表于 2020-6-1 07:29:51

欢迎老师参加教学设计比赛,图片要一张一张复制过来的。
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rzyzzxw  版主

发表于 2020-6-2 08:00:26

首届"掌控板"教学应用设计大赛最全指南
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  2、邮件附件:参赛作品资料包(作品报名表、作品文档、图片、视频、程序、图纸等资料)
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rzyzzxw  版主

发表于 2020-6-6 16:25:04

老师,把教程完善一下吧,图片再补充上去哈。
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