资源简介

(共46张PPT)
主题二 任务一
智慧校园新手段
（桂科2025版）八年级
下
1
核心素养目标
3
活动目标
5
练习提升
7
拓展延伸
2
新知导入
4
新知讲解
6
开拓视野
活动日志
8
01
核心素养目标
信息意识
计算思维
数字化学习与创新
信息社会责任
在设置余额预警值时平衡便捷与安全，分析数据传输出错对用户的影响，增强信息安全意识。
利用主控板、RFID设备与mPython搭建物联系统，调试程序实现扣费预警功能。
分解消费系统流程（刷卡→验证→扣费），用流程图设计余额判断算法，修复“负数余额”漏洞。
通过智慧校园卡消费流程，识别个人数据（学号、余额）的存储与传输风险，理解数据校验对隐私保护的意义。
02
新知导入
在我看来，计算机计算机依靠传感器来接收外界的信息。就像我们的眼睛和耳朵一样，传感器可以感知光、声音、温度、压力等各种物理量，并将这些信息转化为电信号。例如，摄像头就是一种图像传感器，它可以将外界的图像转化为数字信号，让计算机能够处理和分析。编码就像是一个神秘的密码世界。它虽然看不见摸不着，却在计算机的世界里起着非常重要的作用。
新学期伊始，壮壮转人新的学校，智慧校园让他大开眼界。物联网技术实现了校园内的信息共享和智能管理，无论是图书借阅、上课签到，还是用餐消费，都可以通过校园一卡通轻松完成。
02
新知导入
为什么刷卡时读卡器要发出射频信号？
射频信号用于激活校园卡内的电子标签，使其传输存储的ID号等身份信息到读卡器，完成身份识别和数据交互。
02
新知导入
思考
主控板连接计算机的Type-C线有什么作用？
在我看来，计算机计算机依靠传感器来接收外界的信息。就像我们的眼睛和耳朵一样，传感器可以感知光、声音、温度、压力等各种物理量，并将这些信息转化为电信号。例如，摄像头就是一种图像传感器，它可以将外界的图像转化为数字信号，让计算机能够处理和分析。编码就像是一个神秘的密码世界。它虽然看不见摸不着，却在计算机的世界里起着非常重要的作用。
Type-C线用于给主控板供电，并将编写的程序代码从计算机传输到主控板，实现硬件控制逻辑。
02
新知导入
在我看来，计算机计算机依靠传感器来接收外界的信息。就像我们的眼睛和耳朵一样，传感器可以感知光、声音、温度、压力等各种物理量，并将这些信息转化为电信号。例如，摄像头就是一种图像传感器，它可以将外界的图像转化为数字信号，让计算机能够处理和分析。编码就像是一个神秘的密码世界。它虽然看不见摸不着，却在计算机的世界里起着非常重要的作用。
校园卡充值需验证卡号有效性（如是否存在）和充值金额合法性（如是否为数字且非负数），防止误操作。
电子标签内嵌的ID号与系统预存的学号、姓名绑定，刷卡时读卡器通过射频信号读取ID完成匹配。
02
新知导入
马上行动
物联网技术在校园中有哪些应用实例？它们在实际生活中都发挥了哪些作用？上网查阅相关资料，将你的发现填入表 2-1-1中。
03
新知讲解
校园物联网应用实例 作用
智能门禁 通过面部识别、指纹识别等，实现进出校园的自动管理，提高校园的安全性
在刷卡设备中加装温湿度传感器，实时监测教室环境。 保障学习环境舒适，高温时自动预警提醒通风。
图书内置RFID标签，学生刷卡自助借还 减少人工管理成本，避免图书丢失，借阅超期自动提醒。
表2-1-1
思考
智慧校园卡是智慧校园建设中的基础组成部分，它集成身份识别、消费支付、信息管理等多种功能于一体。智慧校园卡实现消费支付功能需经历哪些流程？其中可能需要获取哪些数据？
03
新知讲解
智慧校园卡消费支付的流程是：先绑定个人信息和银行卡，给卡充值后，刷卡时系统自动扣钱并记录消费信息。需要的数据包括学生的姓名、学号、卡里余额，以及消费时间、地点和金额，有时还需要密码验证。
探究
请以小组探究的方式，分析智慧校园卡消费系统的基本功能需求，完成以下任务。
1.需求分析及功能实现。在使用智慧校园卡消费的过程中，如何识别使用者身份、记录消费数据和校园卡余额呢？请分析各个环节的功能需求及用到的实验设备、平台，并填写在横线上，完成图 2-1-1。
03
新知讲解
探究
03
新知讲解
温湿度
环境（温、湿度）
RFID身份
物联网服务
OLED屏
卡号
消费记录
温湿度
环境（温、湿度）
探究
2.算法分析及流程图完善。将图2-1-2中空缺的部分补充完整，并从中选择合适的模块在右边绘制出完整的流程图。
03
新知讲解
探究
03
新知讲解
RFID身份
温湿度
环境（温、湿度）
OLED屏
相关数据
服务平台
小贴士
RFID 系统的基本组成包括电子标签和读卡器。电子标签是RFID 系统中的真正数据载体，通常嵌入在智慧校园卡中。电子标签包含唯一的识别码（如ID号），用于标识持卡人的身份。读卡器是读取或写入标签信息的设备，属于接收端。当智慧校园卡靠近读卡器时，读卡器会发出射频信号，激活校园卡中的电子标签，并读取或写入标签中的信息。
03
新知讲解
做中学
模拟实现智慧校园卡消费系统功能。
03
新知讲解
做中学
1.硬件清单：主控板 x1、电子标签 x1、RFID 读卡器 x1、4Pin 线 x1、Type-C数据线 x1、带有热点功能的计算机 x1。
03
新知讲解
做中学
2.连接设备。用 4Pin 线将主控板和RFID 读卡器连接起来(见图 2-1-3)，并通过Type-C数据线接入计算机。
03
新知讲解
小贴士
读卡器的接口要与主控板对应的接口相匹配。如图2-1-4所示，读卡器对应的接口是“GND VCC SCL SDA”，所以应该连接主控板对应的“GND VCC SCL SDA”接口。
03
新知讲解
做中学
3.程序编写。
（1）将使用的主控板和计算机通过 Wi-Fi接入互联网，完成网络配置。
（2）进入物联网服务平台，添加项目，获取主题名称信息，如图 2-1-5 所示。
03
新知讲解
做中学
（3）进入设备管理界面，添加设备，输入设备名称，获取client_id和User/Password信息如图2-1-6所示。
03
新知讲解
做中学
（4）打开 mPython 软件，依次选择“扩展”“添加”“网络应用”“MOTT 物联网”，添加网络应用，如图 2-1-7 所示。
03
新知讲解
做中学
（5）在mPython软件中，依次选择“扩展”“添加”“传感器”“RFID”，添加传感器如图2-1-8所示。
03
新知讲解
做中学
（6）初始化 MQTT 参数，如图 2-1-9 所示。
03
新知讲解
做中学
（7）编写获取个人身份信息、消费记录和余额的代码，如图2-1-10所示。
03
新知讲解
做中学
（8）编写将智慧校园卡序列号、消费记录和余额显示在OLED屏上的代码，如图2-1-11所示。
03
新知讲解
做中学
（9）通过 指令将数据上传至物联网服务平台，完整代码如图2-1-12所示。
03
新知讲解
做中学
03
新知讲解
做中学
4.程序测试。运行程序，查看结果，如图2-1-13所示。
03
新知讲解
思考
观察智慧校园卡消费系统的最终输出效果，你发现了什么？为什么会出现这样的情况？
03
新知讲解
我发现刷卡机显示余额变成负数了！比如小明的卡号是“202305”，买了15元的文具，余额显示“-5元”。这应该是因为刷卡时没检测卡里钱够不够，系统直接扣钱导致的。可能程序里漏了“如果余额不足就禁止消费”的判断条件，或者充值记录没及时更新。
讨论
在实际使用智慧校园卡的时候，有可能出现余额不足的情况。我们能否给智慧校园卡消费系统设置一个提示余额不足的功能？请小组讨论预警值设置为多少合适，并完成以下填空。
03
新知讲解
小组讨论认为，预警值设为10元比较合理。比如食堂一顿饭大约10-15元，余额低于10元时提示，既能提醒充值，又不影响单次消费（如果金额刚好够的话）。如果设太高（如50元），可能频繁提醒；太低（如2元）可能来不及充值就欠费了。
讨论
在实际使用智慧校园卡的时候，有可能出现余额不足的情况。我们能否给智慧校园卡消费系统设置一个提示余额不足的功能？请小组讨论预警值设置为多少合适，并完成以下填空。
03
新知讲解
当 <= 时，执行
当 > 时，执行
讨论
在实际使用智慧校园卡的时候，有可能出现余额不足的情况。我们能否给智慧校园卡消费系统设置一个提示余额不足的功能？请小组讨论预警值设置为多少合适，并完成以下填空。
03
新知讲解
当 卡内余额 <= 10元 时，执行提示“余额不足，请及时充值”
当 卡内余额 > 10元 时，执行 正常扣除消费金额
思考
在模拟实现智慧校园卡消费系统功能的编程过程中，如果初始化 MQTT 参数和发送至平台服务器的数据没有和前期从设备中获取到的参数信息对应上，会出现什么样的结果？
03
新知讲解
如果编程时MQTT参数和数据没对上，刷卡信息可能“送错地方”或“传错内容”。比如：
服务器收不到正确的卡号，导致无法记录是谁刷的卡。
消费金额传成乱码，余额可能扣错钱（比如该扣10元，结果扣了100元）。
系统会提示“发送失败”或显示一堆错误代码，就像发消息发错人一样，整个功能都用不了啦！
简单总结： 参数不对应会让数据“迷路”或“变样”，系统就没法正常工作啦！
任务拓展
智慧校园卡除了拥有消费功能，还必须具备充值功能，请在本节课的基础上为系统新增充值功能。
03
新知讲解
设计思路：
充值方式：手机扫码充值（如家长用微信转账）+ 校内充值机投币
核心步骤：
输入卡号 → 输入金额 → 验证是否为有效数字（如不能是负数）
更新卡内余额 → 发送“充值成功”提示到手机和校园卡系统
举个栗子：小明用充值机塞入50元现金，系统自动给卡里加50元，刷卡时就能用了！
04
拓展延伸
硬件功能扩展
环境监测集成：
为校园卡/读卡器添加温湿度传感器，刷卡时同步显示环境数据（如教室温度过高提醒）。
生物识别升级：
在现有RFID基础上增加指纹识别模块，实现“刷卡+指纹”双重验证（防冒用）。
04
拓展延伸
硬件功能扩展
NFC手机联动：
加入NFC模块，允许用手机模拟校园卡功能（如安卓手机触碰刷卡）。
低功耗报警模块：
为电子标签添加微型蜂鸣器或LED灯，余额不足时自动闪烁/响铃提醒。
04
拓展延伸
硬件功能扩展
显示屏扩展：
在刷卡机加装OLED屏，实时显示消费详情、余额及充值二维码。
运动健康监测：
在校园卡内嵌入计步传感器，记录学生运动数据（如体育课刷卡统计步数）。
07
活动日志
活动日志 班级：XX 姓名：XX
活动名称 智慧校园新手段
活动环节 1了解校园卡基本功能 口 2熟悉校园卡基本流程 口
（在对应环节画V）
活动完成内容 完成校园卡消费系统的流程图设计
活动完成度 口口口口口口口口口(100%)
活动小结 问题与反思：语法错误、编辑错误。
改进的方法：加强对校园卡系统的理解。
08
板书设计
智慧校园新手段
1.进行新知引入
2.了解工作流程
3.设计基本流程
4.完成课堂练习
5.进行知识拓展
09
课后作业
01
根据本课内容，设计一个校园网充值系统。
09
课后作业
02
学完本节课，和同学们讨论如何增加充值功能。
09
课后作业
1、智慧校园卡消费时显示余额为负数，最可能的原因是？（ ）
A. 读卡器射频信号太弱 B. 电子标签ID号重复 C. 程序未检查余额是否充足 D. Type-C数据线未连接
2、使用4Pin线连接主控板与读卡器时，必须确保接口匹配的是？（ ）
A. GND、VCC、RX、TX B. GND、VCC、SCL、SDA C. VCC、GND、DATA、CLK D. 3.3V、5V、SCL、SDA
3、预警值设为10元的主要原因是？（ ）
A. 系统最大充值限额为10元 B. 读卡器只能处理10元以下交易 C. 家长微信转账最小金额为10元 D. 满足单次消费需求并提前预警
4、电子标签中存储的关键数据是？（ ）
A. 唯一ID号和持卡人姓名 B. 学生家庭住址和电话号码 C. 校园卡制作日期和有效期 D. 食堂菜单和消费记录
B
C
D
A
09
课后作业
6、请简述为智慧校园卡新增充值功能时需要设计的核心步骤。
7、读卡器的GND接口可以随意连接到主控板的任意接口。（ ）
8、预警值设为50元会比10元更实用，因为能更早提醒充值。（ ）
9、电子标签的ID号重复会导致系统误判身份信息。（ ）
输入卡号：通过扫码或手动输入确认待充值的校园卡ID；
验证金额合法性：检查充值金额是否为有效数字且非负数；
更新余额：在系统中将充值金额累加到对应卡号的账户余额；
反馈结果：向用户发送“充值成功”提示，并同步更新物联网平台数据。
例如，小明在充值机投入50元现金后，系统自动完成上述流程，确保刷卡时余额正确显示。
错
对
错
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine

展开更多......

收起↑