资源简介

(共14张PPT)
第2单元 物联网系统和反馈控制
项目筹备+第1课 物联网的互联通信
八年级 上册
主要内容
项目筹备
/01
/02
知识探究
/03
习题测试
/04
小节回顾
/05
作业布置
01 准备过程
02 整体结构
03 重点说明
04 名词解释
项目筹备
1.项目情境
学校农植园的植物在生长过程中需要大量的水和土壤营养，作为学生又无法时时刻刻在农植园里进行浇灌，这也导致学校农植园的都植物无法健康地生长。
01 准备过程
02 整体结构
03 重点说明
04 名词解释
项目筹备
2.项目任务
为了解决这个问题，请你组建一个小组，应用物联网系统和反馈控制的知识，搭建一个智能农植园，实现远程就能进行浇灌的功能，进一步思考用这些知识可以解决哪些问题？
根据以下格式，参考范例，完成项目方案。
学习知识 实施步骤 预期成果
（1）学习物联网通信的相关知识 （2）了解常见的物联网输出模块 （3）了解常见的物联网平台 （4）学习相关软件的安装方法 （1）研究学校智能农植园的项目需求，提出项目设计方案 （2）研究物联网的通信、控制等技术，选择适合项目实施的通信方案和输出设备 （3）研究并选择合适的方案，搭建物联网系统 （4）项目实现：连接硬件、编程实现智能农植园项目 （5）撰写项目实施报告 （1）学校智能农植园的项目需求分析报告
（2）学校智能农植园的项目功能设计报告及硬件需求列表
（3）项目实施报告（硬件连接方案、算法设计、程序编写代码、项目运行效果……）
根据以下格式，参考范例，完成小组分工。
小组名
姓名 角色 职责
学生A 组长 负责项目统筹、监督与管理。
学生B 成员 进行项目规划的文档撰写
学生C 成员 负责硬件的搭建与外观
学生D 成员 负责硬件编程，实现功能
01 准备过程
02 整体结构
03 重点说明
04 名词解释
项目筹备
3.汇报交流
汇报你们小组想搭建怎样的一个物联网应用，实现哪些功能？全体成员上台，由一人进行汇报，其他成员可以补充。回答其他小组成员的提问或听取其他小组的建议并进行回应。
01 准备过程
02 整体结构
03 重点说明
04 名词解释
知识探究
项目子任务
收集与物联网通信技术相关的专业知识与工具，来为“智能农植园”作知识储备。
01 准备过程
02 整体结构
03 重点说明
04 名词解释
知识探究
探究内容与要求
（1）方法引导：遵循“概念→应用→原理→......”认知规律
（2）主要内容：
①常见的物联网通信技术有哪些？——物联网通信技术
②常见的物联网通信协议有哪些？——物联网通信协议
③使用MQTT协议与开源硬件通信？——MQTT协议通信原理
01 准备过程
02 整体结构
03 重点说明
04 名词解释
知识探究
知识习得
（1）自主阅读：以书本P37-44为主，网络知识作补充
（2）知识梳理：
①常见的物联网通信技术有____、____、____这几类。
②常见的物联网通信协议有____、____两类，其中，____协议为数据传递而设计，而____协议为文档传输而设计。
③MQTT协议与HTTP协议相比较，____协议的吞吐量比 ____协议大 ____倍。____协议具有非常短的消息头, 最小的报文大小为____字节, 而____协议的报文则要大很多倍。
01 准备过程
02 整体结构
03 重点说明
04 名词解释
知识探究
核心素养培育
（1）学会分析:以“学校智能农植园”为例，它如何实现硬件设备的远程通信？
辅助分析支架：要实现“学校智能农植园”的远程浇灌功能，选择____网络和____协议会更适合实现开源硬件的物联网通讯。
（2）学会解释:哪一种物联网通讯技术和物联网通讯协议更适合物联网项目“学校智能农植园”？
辅助分析支架：物联网项目更适合选择易部署且覆盖范围广的____网络，更适合选择为数据传递而设计的报文小的____协议。
（3）对学科方法、工具或作品进行评价反思
今后在选择物联网项目的通信方面，会注意哪些？
01 准备过程
02 整体结构
03 重点说明
04 名词解释
习题测试
根据你对物联网通讯技术的理解，请选填
（1）通信网络：常见的物联网通信技术有____、____、____等联网方式，物联网系统一般采用____方式进行网络通信。
（2）通信协议：常见的物联网通信协议有____、____，物联网系统一般采用____更大、____更小的，只需要发送简短报文就可维持客户端跟服务器之间____的____协议。
A.MQTT B.有线网络 C.短距离无线网络 D.HTTP
E.吞吐量 F.报文大小 G.长时间连接 H.长距离无线网络
01 准备过程
02 整体结构
03 重点说明
04 名词解释
小结回顾
请同学按照下列提示进行总结回顾：
1.学到了哪些知识与技能？
2.提升了哪些方面的能力？
3.生成了怎样的观点？
01 准备过程
02 整体结构
03 重点说明
04 名词解释
作业布置
1.项目实施作业
请各小组对项目探究的阶段成果进行整理并提交，整理内容：
（1）改造对象、项目方案与小组分工表
（2）常见物联网通信技术和通信协议的优势比较、使用说明及其评价
2.课后挑战作业（书本P44“挑战”部分）单元基本信息
单元教学主题 第二单元 物联网系统和反馈控制 单元课时 6
单元项目情境与任务 学校农植园的植物在生长过程中需要大量的水和土壤营养，作为学生又无法时时刻刻 在农植园里进行浇灌。请你组建一个小组，应用物联网系统和反馈控制的知识，搭建一个智能农植园，实现远程就能进行浇灌的功能，进一步思考用这些知识可以解决哪些问题。
单元学习目标 1.知识技能 （1）知道常见的物联网通信技术和通信协议，并能够使用MQTT协议与开源硬件通信。 （2）知道常见的物联网输出设备，并能够使用代码编程控制输出设备（输出模块）。 （3）知道物联网系统的搭建流程，并能够搭建一个简单的物联网应用。 2.素养指向 （1）信息意识：能够认识到物联网及物联网技术的应用对人类社会的影响，并应用于项目问题的解决。 （2）计算思维：能够根据校园农植园的真实情况，设计出解决问题的方案。 （3）数字化学习与创新：能够通过网络或大语言模型收集、整理与使用相关资料，协同解决相关项目问题。 （4）信息社会责任：能够主动运用物联网技术帮助学生解决学校农植园的远程浇灌问题。
单元教学整体规划 项目活动 对应课题 拟解决的项目子问题或子任务 课时
项目筹备 第1节物联网的互联通信 规划项目实施方案 1
知识探究 了解物联网通信的重要性，以为项目实施储备知识
第2节物联网的控制技术 了解物联网控制技术的重要性，以为项目实施储备知识 1
第3节物联网系统的搭建 了解物联网系统的搭建流程，为搭建物联网系统储备知识 1
整理展示 第4节跨学科活动：智能农植园 科学规范地制作并实施校园项目“智能农植园” 2
项目实施
课题名称 第1课 物联网的互联通信
课时目标 1.合理规划项目实施方案，能够基于小组情况与实验室条件进行规划。 2.知道常见的物联网通信技术，能够说出不同通信方式的优势。 3.知道常见的物联网通信协议，能够说出不同通信协议的优势。
教学准备 网络计算机、有线网与无线网联通、开源硬件、USB数据线、软件mpython
导学过程 意图说明
一、项目筹备 1.展示单元项目情境：略 2.提出单元项目任务：你会如何规划项目方案？ （1）提供项目方案范例 学习知识实施步骤预期成果学习物联网通信的相关知识 了解常见的物联网输出模块 了解常见的物联网平台 学习相关软件的安装方法 研究学校智能农植园的项目需求，提出项目设计方案 研究物联网的通信、控制等技术，选择适合项目实施的通信方案和输出设备 研究并选择合适的方案，搭建物联网系统 项目实现：连接硬件、编程实现智能农植园项目 撰写项目实施报告学校智能农植园的项目需求分析报告 学校智能农植园的项目功能设计报告及硬件需求列表 项目实施报告（硬件连接方案、算法设计、程序编写代码、项目运行效果……）
小组名姓名角色职责学生A组长负责项目统筹、监督与管理。学生B成员进行项目规划的文档撰写学生C成员负责硬件的搭建与外观学生D成员负责硬件编程，实现功能
（2）引导开展自主规划 　　　——要求以小组为单位，基于自身情况进行规划，并将结果填入下表1、表2。 表1 项目实施规划 学习知识实施步骤预期成果
表2 小组合作分工 小组名姓名角色职责
（3）各小组汇报展示交流 　　　——展示小组规划成果，交流规划缘由。 知识探究 1.项目子问题或任务引入 ——收集与物联网通信技术相关的专业知识与工具，来为“智能农植园”作知识储备。 2.探究内容与要求 （1）方法引领：遵循“概念→结构→原理→......”认知规律 （2）主要内容： ①常见的物联网通信技术有哪些？——物联网通信技术 　　②常见的物联网通信协议有哪些？——物联网通信协议 　　③使用MQTT协议与开源硬件通信？——MQTT协议通信原理 3.知识习得 （1）自主阅读：以书本P37-44为主，网络知识作补充 （2）知识梳理： ①常见的物联网通信技术有____、____、____这几类。 ②常见的物联网通信协议有____、____两类，其中，____协议为数据传递而设计，而____协议为文档传输而设计。 ③MQTT协议与HTTP协议相比较，____协议的吞吐量比 ____协议大 ____倍。____协议具有非常短的消息头, 最小的报文大小为____字节, 而____协议的报文则要大很多倍。 4.核心素养培育 （1）学会分析:以“学校智能农植园”为例，它如何实现硬件设备的远程通信？ 辅助分析支架：要实现“学校智能农植园”的远程浇灌功能，选择____网络和____协议会更适合实现开源硬件的物联网通讯。 （2）学会解释:哪一种物联网通讯技术和物联网通讯协议更适合物联网项目“学校智能农植园”？ 辅助分析支架：物联网项目更适合选择易部署且覆盖范围广的____网络，更适合选择为数据传递而设计的报文小的____协议。 （3）对学科方法、工具或作品进行评价反思 今后在选择物联网项目的通信方面，会注意哪些？ 习题测试 1.根据你对物联网通讯技术的理解，请选填 （1）通信网络：常见的物联网通信技术有____、____、____等联网方式，物联网系统一般采用____方式进行网络通信。 （2）通信协议：常见的物联网通信协议有____、____，物联网系统一般采用____更大、____更小的，只需要发送简短报文就可维持客户端跟服务器之间____的____协议。 A.MQTT B.有线网络 C.短距离无线网络 D.HTTP E.吞吐量 F.报文大小 G.长时间连接 H.长距离无线网络 小结回顾 请同学按照下列提示进行总结回顾： 1.学到了哪些知识与技能？ 2.提升了哪些方面的能力？ 3.生成了怎样的观点？ 布置作业 1.项目实施作业 请各小组对项目探究的阶段成果进行整理并提交，整理内容： （1）改造对象、项目方案与小组分工表 （2）常见物联网通信技术和通信协议的优势比较、使用说明及其评价 2.课后挑战作业（书本P44的“挑战”部分） 略 通过范例来帮助学生降低自主规划的难度

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