《数据采集和分析》2 - [用数据开展园艺工作]之Part 2 ...

《数据采集和分析》2 - [用数据开展园艺工作]之Part 2  

使用数据采集器App追踪阳光

为你的app添加组件，即可实时采集数据！

从这里开始

1.查看数据采集器App设计
●如果还未导入启动文件，请访问 http://ai2.appinventor.mit.edu，打开由教师提供的模板文件（Data_Collector_STARTER.aia）或在项目2第1课文件夹中查找该文件。（注：该文件可在part0、part1或本文末附件中下载）

●查看启动文件中已有的组件。你能预测每个组件的功能吗？别忘了手机下方那些看不见的组件！
●温馨提示：请勿重命名组件，后续编码时仍需使用原名！

这些组件的作用机制是什么？你可以猜猜看

2.查看代码
点击右上角的Blocks（逻辑设计）按钮，查看app的代码编写位置。部分代码已预先准备，方便你快速上手。

3.观察还没有填写代码的when MicrobitDataChannel.MessageReceived  代码块。

当app接收到Microbit发送的消息时，该模块将自动运行。

●当使用when MicrobitDataChannel.MessageReceived代码块时，app会实时接收通过蓝牙连接发送的消息。

4.讨论：你会如何在app中添加代码来显示阳光数据？

●在数据展示中，当前数据值标签（CurrentDataValueLabel）是你模块中的一个展示位置。要让该标签显示日照数据，我们将分步骤进行说明！

●在模块中，点击CurrentDataValueLabel以显示不同选项。找到CurrentDataValueLabel.text模块，将其拖拽到MessageReceived模块中。

●将变量 message设置为标签文本。将鼠标悬停在“message”一词上即可查看该变量。该变量存储了通过电磁波从Microbit设备发送的消息内容——此处为阳光数据。

●将get message块拖拽至set CurrentDataValueLabel.text中：

5.连接App Inventor Companion

●连接移动设备以测试代码（操作步骤同Part1第6步）。
●随后将你的app通过无线方式连接至Microbit设备（Part1，步骤7至11）。
●请仔细观察“当前数据(Current data)”标签旁的数值。

尝试开展实验，并与团队成员讨论观察结果：

◻ Microbit是如何检测阳光的？用手指遮挡Microbit的不同部位。（别担心！轻轻触摸是安全的！）Microbit在表面的哪个位置能感知光线？（确定后请向下滚动鼠标查看答案！）

◻ 哪种光线最适合Microbit传感器？建议与团队合作，在自然光和人工光源下测试传感器性能。app会如何显示窗边或户外环境的光照强度？当光源距离灯具50厘米以内时，人工强光环境下的读数会呈现怎样的差异？你认为这些不同光源类型之间存在哪些显著区别？

◻ 光传感器的数据范围是多少？app能显示的最大数值是多少？最小数值是多少？换句话说，数据范围具体指什么？

◻ 数据采集时间点如何确定？app中的数据是持续更新还是仅在特定时间点更新？数值更新频率如何？建议使用时钟或手机进行计时，即Microbit设备接收消息之间的间隔时间。请在团队笔记本中记录具体秒数，该数据后续可能具有重要参考价值！

◻ 探讨：有哪些方法可以实现数据可视化？当前该app仅能逐个显示数据点（即单个数值）。若需追踪光照强度随时间的变化趋势，例如评估阳光对植物全天生长的影响，该如何进行分析？

接下来，你将构建一个可视化模型以展示数据随时间的变化趋势。具体步骤如下：

● 在app界面中添加图表组件，以便随时间推移绘制数据曲线

● 规范图表行为规范

● 测试app

● 探讨图表的重要组成部分

6.添加图表组件以可视化日照数据。

●在调色板中找到图表抽屉。

●拖动第一个组件“Chart图表”。该组件可为图表创建框架，并提供多种实用的格式设置功能。

●在组件中点击并高亮显示Chart1，将高度和宽度属性更改为“Fill parent充满”。

●接下来，将ChartData2D组件拖拽到图表区域。注意：此类图表称为graph折线图，可帮助你直观呈现数据随时间的变化趋势。

●图表已导入app，现在可以开始设置其行为参数了！

7.对图表编写代码以显示数据

切换至Blocks编辑器（逻辑设计）。如何让图表显示阳光数据？

●从ChartData2D1抽屉中取出第一个代码块AddEntry，将其拖放到MessageReceived代码块中。

●在AddEntry中需要添加哪些内容来显示光照数据？

●你会为x添加什么？你会为y添加什么？

○x轴和y轴是坐标平面的组成部分，这可能是你在数学课上学过的内容。你的app通过坐标平面来展示光传感器数值之间的关系。

○x轴为横坐标轴，呈左右方向延伸。

○y轴为纵坐标轴，呈上下方向延伸。

○x通常在图表中显示时间（如图所示）。

○y轴通常显示数据值。此处，y轴将表示关于阳光强度的数据。

●首先获取y槽的阳光强度数据。y的数据将来自Microbit消息。回顾之前如何通过get message块获取数据来填充CurrentDataValueLabel。

●该图表需要为x轴设置数值。多数图表中x轴表示时间轴。从变量管理器中拖拽get代码块，通过其下拉菜单选择全局变量time，随后将该模块添加至AddEntry组件的x轴槽位。

●但这里存在一个问题！纵观整个代码，变量time当前被设为0且保持不变。若要延长新消息的到达时间，需以恒定速率递增全局变量time。此时必须定义该恒定速率，即图表周期period。

定义：周期period是指Microbit每次发送消息之间所经过的时间间隔。

●Microbit每次发送消息之间的间隔时间是多少？（提示：你可能在上次测试该app时已将其记录在笔记本中。）

●请注意代码顶部的period变量，即每条消息之间的间隔秒数。2秒是否符合你对消息间隔时间的预测？

●相对于App Inventor代码，Microbit还具备独立的专属代码。其代码period同样设定为2秒。（在第四课中，你可以通过修改App Inventor代码来调整Microbit的period设置。）

8.在app中记录时间。

每当Microbit发送新消息时，你将如何增加全局变量time？

当MessageReceived模块运行时，将变量time设置为按变量period的数值递增。

●从变量抽屉中拖出一个set块。从下拉菜单中选择变量time。随后，将set global time块拖放到其他块下方。

●每次收到新消息时，你将如何使变量time递增？请前往数学Math抽屉并取出加法（+）积木。

●将全局变量time添加到全局变量period中（具体操作可参照前文，通过「变量」面板查找「get global period」模块）。该代码段会在每次接收消息时自动增加2秒计时。例如，Microbit设备发送的新消息时间戳将依次显示为2秒、4秒、6秒等数值。

●现在你的图表中，x轴显示时间，y轴显示日照值！

9.更新时间标签

当前界面中的“Seconds”标签未显示当前时间。请将CurrentTimeValueLabel设置为时间变量。

●从CurrentTimeValueLabel下拉菜单中拖拽set text代码块。

●添加全局变量time。

◻该图表是否正常运行？

●连接App Inventor Companion进行代码测试（操作步骤与Part 1第5步相同）。

●然后通过蓝牙将app与Microbit设备连接（Part 1，步骤7至11）。

●检查“Seconds”标签中的数值：

●从该图表中还能获取哪些其他信息？

如何使用x轴上的数字和数据点来检查周期period?

●数据收集有助于分析现实中通常无法观察或感知的模式与关联关系。

●你能收集哪些花园内相关信息？

◻通过收集教室或社区周边的阳光强度数据来测试该app：

●建议将Microbit放置在阳光充足的窗边，保持与app的无线连接状态过夜运行。只要设备持续通电，app即可连续多日采集Microbit数据。请问你能生成最长的图表是怎样的？

   ○为确保最佳稳定性，请按照本文末尾说明构建可独立运行人app。

   ○无需独立app，只要不修改App Inventor浏览器中的代码，你仍可将app与Companion保持连接状态，便可实现长时间（甚至数日）的持续运行。

   ○请确认app显示绿色状态，且你的移动设备与Microbit处于同一房间内。

◻与团队成员进行讨论：

●阳光与植物生长之间存在何种关系？太阳究竟如何影响植物生长？你对阳光与植物生长的科学原理了解多少？如何通过数据进行验证？

●你能观察到哪些趋势？趋势是指数据集呈现的总体方向（上升或下降）。与团队成员共同分析图表中预期出现的趋势，这些趋势将如何反映花园环境的重要变化？它们对优化光照、温度或湿度条件具有何种指导意义？

◻与团队共同尝试的其他事项：

●修改图表设计。查看ChartData2D1组件的属性，尝试将黑色线条更改为彩色线条。

●分享你的图表图像。了解如何在手机或平板电脑上使用屏幕截图功能。随后保存团队收集的图表图像。这些色彩丰富的图表既可作为规划花园改造时的参考依据，也可作为学校演示文稿中的佐证材料。

●分享你的app！

  ○将团队的图表app导出为.aia文件，提供给其他团队在App Inventor中进行测试！请参照《app共享与重构》中的操作指南。

  ○构建图表app的打包版本（.apk）让其他人来测试！请参考《app分享与二次开发》中的操作指南。