浙教版 (2019)选修2 网络基础4.3 物联网搭建实例教案

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物联网的搭建实例教学设计课程标准和教学目标物联网的搭建实例教材内容： 4.3物联网的搭建实例适应的课程标准： 2.7掌握物联网的概念及其发展历程，了解与物联网相关的设备及其功能，描述其工作原理。2.8体验物联网、“互联网﹢”以及其他相关网络在日常生活、学习中的应用（Bluetooth<蓝牙>、NFC<近距离无线通讯技术>等），探讨创新网络服务对人们未来生活、工作与学习的影响。教学目标： ● 了解物联网的组建步骤● 了解前期分析中常见的硬件资源和软件资源● 理解物联网的架构设计● 通过体验“家庭远程灯光控制系统”硬件系统搭建，了解系统组成及工作模式● 了解“家庭远程灯光控制系统”的软件开发流程指向的核心素养： ●信息意识落点在“能够根据解决问题的需要，自觉、主动地寻求恰当的方式获取与处理信息。通过“家庭远程灯光控制系统”的前期设计及系统调试，理清物联网的软硬件组成，培养学生主动发现信息的能力，落实信息意识的培养。以小组为单位进行物联网硬件连接及软件开发，降低了学习的思维难度，培养学生协作学习、交流分享的意识和能力。●计算思维落点在“针对给定的任务进行需求分析，明确需要解决的关键问题；能提取问题的基本特征，进行抽象处理，并用形式化的方法表述问题”。通过案例分析，培养学生运用、对问题抽象建模，设计合适的系统结构，并利用程序语言描述算法。●数字化学习与创新落点在“通过评估并选用常见的数字化资源与工具，创造性地解决问题”。通过体验“家庭远程灯光控制系统”的硬件搭建及软件设计，培养学生利用数字化资源与工具，创造性的解决问题的能力。学习环境：多媒体机房，每台电脑都要确保能够接入互联网, Micro:bit板及相应教学套件。建议课时：3课时教学活动设计教学环节教学过程设计意图情境导入导入1：展示“家庭远程灯光控制系统”展示物联网搭建成果，激发学生的学习积极性和目的性新课一.系统前期分析提出问题1：该“家庭远程灯光控制系统”有哪些组成部分？学生观察，并给出答案硬件资源：传感器模块、硬件中间件、执行器模块、USB连接线、无线AP、服务器、电灯软件资源：使用Python编写的程序提出问题2：本系统中各软硬件资源所起的作用是什么？（教师讲解）二.系统架构设计分析物联网C/S模式结构图，理清“家庭远程灯光控制系统”工作流程，对系统中的各部件进行归类。通过实例分析，让学生能够更加清晰地了解物联网的组成，明确搭建一个物联网所需的软硬件资源。          通过实例分析，帮助学生进一步了解物联网的组成。实践体验1硬件搭建 教师演示，学生小组实践（两人一组）1连接Micro:bit与扩展板、OBLOQ模块、亮度传感器及继电器进行连接。2.计算机及网络通信设置通过实践，让学生对物联网组成及部件有更具体的理解，初步培养学生搭建物联网的意识和能力。实践体验1软件编写  1. 介绍利用网站http://python.microbit.org网站编写程序的基本过程2.利用“客户端.py”介绍“家庭远程灯光控制系统”客户端程序3. 利用“服务端.py”介绍“家庭远程灯光控制系统”服务端程序通过软件设计，理解系统工作原理实践体验1系统调试学生以小组为单位，测试“家庭远程灯光控制系统”，解决系统中的软硬件问题。1.通过Micro:bit串口显示器测试传感器数据有无正确获取，改变传感器环境数据是否会改变来检查接口是否接正确及程序是否正确。没有获取传感器数据或者是串口选错等等。如果没有连接及程序上的错误，串口显示器上应该显示获得传感器数值。2.通过Micro:bit串口显示器显示有无连接到路由器、服务器，网络通讯是否联通，控制指令是否有返回等等。通过系统调试实践，掌握常用的调试方法，巩固物联网组成及工作原理问题分享与讨论分享硬件搭建、软件编写、系统调试过程中发现的问题及解决办法引发学生思考课堂小结1、搭建物联网的基本流程2、3.“家庭远程灯光控制系统”中各组成部件的作用 有了实际的体验过程，还需要对知识进行归纳和总结，纳入原有知识结构，实现知识的升华。作业布置基础作业（面向所有学生）完成教材思考与练习1. 物联网系统的基本组成。2. 搭建简易物联网系统的基本过程。3. 设计一个智慧农业大棚物联网系统，并分析其实现的主要功能。课后作业是课堂学习的延伸，是巩固和升华知识点的有效途径。根据学生的基础和能力设置不同难度的作业，以满足不同层次的学生需求。教学设计思路本模块设计3课时：前期分析、架构设计及硬件搭建1课时,软件开发1课时,系统测试与调试1课时，共计3课时。课前准备：相关的硬件模板建议学生人手一套，如果实在条件限制可以小组合作使用一套。这一套件不光在新课过程当中需要学生用到，在之后复习强化过程当中也是必不可少的，通过搭建物联网实践，给学生更深刻直接的认知体会。以小组合作学习方式进行活动组织，降低了学习任务的难度，让每个学生生都有完整的实践体验。本节内容硬件架构的核心模块是Micro:bit板，教师先演示关于该模块的控制方式，然后由学生根据要求，对照提示完成硬件架构的过程。软件开发部分难度较大，让学生自己完成尚有难度，教师就关键性的代码进行分析讲解，大部分辅助代码直接提供给学生。就本节内容而言，主要是给学生过程性的体验为主，在实践体验中落实核心素养培养。针对核心素养培养的设计考虑信息意识：落点在“能够根据解决问题的需要，自觉、主动地寻求恰当的方式获取与处理信息。通过“家庭远程灯光控制系统”的前期设计及系统调试，理清物联网的软硬件组成，培养学生主动发现信息的能力，落实信息意识的培养。以小组为单位进行物联网硬件连接及软件开发，降低了学习的思维难度，培养学生协作学习、交流分享的意识和能力。数字化实践与创新：落点在“通过评估并选用常见的数字化资源与工具，创造性地解决问题”。通过体验“家庭远程灯光控制系统”的硬件搭建及软件设计，培养学生利用数字化资源与工具，创造性的解决问题的能力。计算思维：落点在“针对给定的任务进行需求分析，明确需要解决的关键问题；能提取问题的基本特征，进行抽象处理，并用形式化的方法表述问题”。通过案例分析，培养学生运用、对问题抽象建模，设计合适的系统结构，并利用程序语言描述算法。