资源简介 (共17张PPT)之引爆月球无线通信移山计划无线通信是物联网最常见的传输方式，负责将感知层获取的信息，安全可靠的传输到应用层。物联网无线通信蓝牙Zig-BeeNFCWiFi生命监测系统连接1、现有设备2、传输方式3、需要获取的数据有哪些设计分析蓝牙技术是一种开放的近距离无线通信技术。音响 耳机 鼠标 智能手环等很多设备通用蓝牙与手机连接。方案构思0102生命监测系统连接1、现有设备2、传输方式3、需要获取的数据有哪些设计分析蓝牙技术是一种开放的近距离无线通信技术。音响 耳机 鼠标 智能手环等很多设备通用蓝牙与手机连接。方案构思生命监测系统蓝牙连接方案呈现010203生命监测系统蓝牙连接实时关注航天员心率状态小组评价 组员综合评分 0-5分宇航员心跳 组员A月球温度 组员B月球湿度 组员C遇到的问题 组员D解决方法 组员D小组贡献奖 组员E远程核弹引爆距离远 稳定需求分析方案筛选0102优势 劣势 最远距离蓝牙WiFiZigBeeNFC远程核弹引爆距离远 稳定需求分析方案筛选0102优势 劣势 最远距离蓝牙 低功耗、低成本、高安全性 通信距离短，传输速率慢 10mWiFi 设备覆盖范围大、传输速率块 数据安全性不高 500mZigBee 低耗电、低成本、支持大量网络节点、快速、可靠、安全 成本高，稳定性不高 400mNFC 低成本、极高安全性 通信距离短，传输速率慢，稳定性不高 3m知识拓展WiFi技术适合大范围、大规模的数据传输，在我们生活中已经广泛应用，但安全性不高，是一种基于802.11标准的通信技术。802.11标准目前最新的是802.11be，俗称WiFi7，最高速率为30Gbps，可以轻松应对云计算 VR AI等高吞吐量的应用。远程核弹引爆距离远 稳定需求分析方案筛选通过Microbit硬件WiFi连接，远程引爆核弹方案实施010203优势 劣势 最远距离蓝牙 低功耗、低成本、高安全性 通信距离短，传输速率慢 10mWiFi 设备覆盖范围大、传输速率块 数据安全性不高 500mZigBee 低耗电、低成本、支持大量网络节点、快速、可靠、安全 成本高，稳定性不高 400mNFC 低成本、极高安全性 通信距离短，传输速率慢，稳定性不高 3m方案实施演示方案实施月球端代码控制中心代码引爆撞针安装参考舵机代码任务评价评价 应用举例无线通信调查表 0-5分 蓝牙控制端程序编写 0-5分 WIFI接收端程序编写 0-5分 Zig-Bee引爆装置安装 0-5分 NFC遇到的问题解决方法地球ONLY ONE移山计划之引爆月球——《无线通信》教学设计【课标内容要求】通过对物联网中无线通信设备的观察，了解物联网中各种通信技术的应用，理解网络通信是物联网数据通信的基石，初步掌握物联网的通信方法。【教学内容分析】本课系浙教版2022信息技术八下第二单元物联网中第四课内容。物联网中，网络层作为纽带连接感知层和平台层，相当于人的神经中枢系统。无线通信是物联网中最常见的传输方式，负责将感知层获取的信息，安全可靠地传输到应用层。本课有蓝牙、WiFi、通信的实现三部分内容，主要让学生了解常见的数据传输技术，初步了解物联网的通信方法。主要让学生了解常用的无线通信技术，初步掌握物联网的通信方法。本课通过引爆核弹的实践操作任务，结合了前课中传感器、舵机、掌控板的相应知识和操作技能，也为后课人工智能、机器人等内容打好基础。【教学目标】通过生命监测系统（智能手环）的蓝牙连接任务，掌握蓝牙设备配对连接的方法。（信息意识）通过小组合作查询网络资料，对无线网络通信设备有基础认知，并能辨析各项技术的优劣势。（数字化学习与创新能力）通过小组讨论分析引爆核武器任务的需求，选择合适的无线通信方案。（计算思维）通过小组合作完成引爆核武器任务，掌握掌控板无线对接的网络配置方法，实现数据传输。对舵机控制，实现引爆任务。了解网络通信的工作原理，提升物联网技术的学习积极性。（计算思维、信息社会责任）重点：根据具体需求选择合适的网络通信方案解决实际问题。理由：根据新课标中课程理念，深化初中阶段信息科技原理认识，探索利用信息科技手段解决问题的过程与方法。学生按需求选择合适的方案的前提是对网络通信技术有全面了解，并能辨析需求和现有技术间的联系，经此学生实现从知其然提升到知其所以然。难点：无线通信设备连接设置（蓝牙、WiFi）理由：本课中设置蓝牙、WiFi两个实践操作环节，由于经费限制，用于配对的手机和智能手环不能保证为统一型号，连接设置略有区别，需要学生自主探究，操作上有一定难度，需要小组合作探究，集思广益解决问题。WIFI连接环节中涉及Python程序、舵机控制、掌控板硬件连接等内容，任务量较大，通过小组合作方式分解各个子项目，解决出现的意外情况，均是本课实践操作中的难点。【核心素养指向】1.信息意识信息意识是指个体对信息的敏感度和对信息价值的判断力。具备信息意识的学生，具有一定的信息感知力，熟悉信息及其呈现与传递方式，善于利用信息科技交流和分享信息、开展协同创新；能根据解决问题的需要，评估数据来源，辨别数据的可靠性和时效性，具有较强的数据安全意识；具有寻找有效数字平台与资源解决问题的意愿，能合理利用信息真诚友善地进行表达；崇尚科学精神、原创精神，具有将创新理念融入自身学习、生活的意识；具有自主动手解决问题、掌握核心技术的意识；能有意识地保护个人及他人隐私，依据法律法规合理应用信息，具有尊法学法守法用法意识。2.计算思维计算思维是指个体运用计算机科学领域的思想方法，在问题解决过程中涉及的抽象、分解、建模、算法设计等思维活动。具备计算思维的学生，能对问题进行抽象、分解、建模，并通过设计算法形成解决方案；能尝试模拟、仿真、验证解决问题的过程，反思、优化解决问题的方案，并将其迁移运用于解决其他问题。【学情分析】本课对象为八下学生，该年龄段学生思维能力发展较快，已经成初步的抽象思维，应培养其在真实情境中发现问题，对问题抽象分解建模的能力。学生已掌握基本Python程序设计能力，并对开源硬件也已有简单认知，能在教师引导下进行项目分析设计实施，对完成物联网项目实验有非常大的激情。物联网的网络设备种类繁多，应用领域也非常广泛，通过蓝牙配对连接、WiFi连接控制舵机的任务，学生可以体验物联网的简单应用，了解其中奥秘。但该任务实施过程中涉及传感器、舵机、掌控板的相应知识和操作技能，任务量较大，故安排小组合作探究进行项目式学习。【设计构想】整体设想以《流浪地球2》电影情节作为整体情境，设置生命监测系统蓝牙连接、掌控板硬件WiFi连接两个动手实践项目。首先了解物联网无线通信的含义，主要技术，根据情境通过小组合作探究完成智能手环蓝牙配对连接；再以引爆核武器任务为切入，引导学生自主探究各种无线通信技术，并辨析实际需求和现有技术的关系，确定解决问题的方案；最后学生通过动手实践创建掌控板硬件间WiFi连接，并通过编写程序控制舵机最终使撞针撞击气球模拟核弹爆炸。教法学法a.讲授法:无线通信使用属于新授课，所以只能采用教师讲授的传统方法比较高效。b.任务驱动法：以‘引爆月球’为任务引导学生理解和掌握无线通信的概念和使用。c.小组合作：以‘小组合作’为主要教法，促使学生间相互交流，共同发展。情境与任务由易到难，学生学习知识逐步深入，以任务驱动为引导，逐步掌握本节课的知识点。学生任务本课设置蓝牙连接，探究各种无线通信技术，掌控板硬件间WiFi连接作为学生小组合作任务。同时在前课知识基础上，对Python程序设计、舵机使用、掌控板编程进行巩固提升。核心素养的落实本节课主要培养学生在信息技术学科中的信息意识以及计算思维。评价设计过程性评价表：通过小组长对生命监测系统蓝牙配对连接任务中各组员的表现以及取得的成果进行评价，促进学生反思，提升学生活动参与积极性。终结评价表：对无线通信技术调查，以及引爆装置程序编写、硬件搭建等环节进行学生自评；对各项无线通信技术应用举例，考核学生对无线通信各项指标的了解，巩固本课重点。为更好地创设情境，月球端宇航员着道具宇航服，并在机房设置灯光星空顶，使学生沉浸在科幻主题中。【教学活动设计】学习任务 学习过程 设计意图学生活动 教师活动课前分组 根据表格示意学生自由组建各国航天员中队，并选出队长，领取“移山计划”任务单。 器材准备：每小组智能手机或PAD一台、智能手环一个、掌控板加扩展板及数据线二套、舵机一个、气球回形针若干,BXY Python Editor软件。 引导学生分组进机房就坐（PPT）课程导入 学生听讲 同学们，欢迎来到2045年，这里是联合政府部署的太空控制中心，月球马上就要撞击地球了，我们正在月球部署核武器，计划将月球引爆，从而保护地球，该计划名为“移山计划”。 视频：航天员在月球部署核武器。莫斯：“警告，航天员与控制中心通信连接中断，现在需要实时监测航天员的身体状态，如果出现问题，马上派出备份航天员。” 板书 移山计划之引爆月球 控制中心与航天员的生命监测系统连接中断，是物联网技术中的网络通信出现了问题。 引用《流浪地球2》情境，点燃学生求知欲，激发学习兴趣 通过视频发布课程任务，使学生科幻体验更加真实，侧面影响学生对人工智能与社会发展关系的理解，提升信息意识新课讲授， 无线通信 学生思考，控制中心和航天员之间的通信方式。 生答：无线 引导学生回答常见的物联网通信技术 生答：蓝牙，WiFi 物联网中，网络层的数据传输方式有有线和无线两种，大家觉得现在控制中心和航天员之间的通信应该用那种呢？ 无线通信是物联网最常见的传输方式，负责将感知层获取的信息，安全可靠的传输到应用层。（PPT） 板书 无线通信 请说一说你所知道的无线通信技术 ，教师补充（PPT） 板书 蓝牙，WiFi，Zig-Bee，NFC 无线通信的定义由教师简单带过，避免过度的概念解释，提升课堂效率 学生思考生活中常见的物联网通信技术，引导学生观察生活，认识到物联网、人工智能对社会发展的影响，提升学生信息意识生命监测系统蓝牙连接 生思考设计分析，了解任务需求，进行设计分析： 现有设备智能手环、手机、掌控板硬件 传输方式为无线传输 获取宇航员心率 体温数据 小组讨论得出结论，使用智能手环监测宇航员心跳，手环一般使用蓝牙与手机连接 生答：音响 耳机 鼠标 智能手环 学生活动一： 使用控制中心的手机和宇航员的智能手环进行配对连接，并比一比哪个队伍速度最快 设计分析 在解决生命监测系统连接之前我们先进行一下设计分析： 1现有设备 2传输方式 3需要获取的数据有哪些（PPT） 方案构思 引导学生阅读课本，找出合适的无线连接方式。 蓝牙技术是一种开放的近距离无线通信技术。但在初次使用时，需要对设备和手机进行配对操作。 生活中常见的蓝牙设备有哪些呢？ 方案呈现 蓝牙连接指导视频：智能手环蓝牙配对操作。 由于手环、手机型号不统一，配对连接方式有细节区别，需要学生自主探究。 使用运动健康APP进行心率监测（PPT） 板书 生命监测系统蓝牙连接 按照设计分析-方案构思-方案呈现的设计一般过程去完成任务，让学生在真实情境中发现问题，提取问题特征，对问题进行抽象、分解、建模、制定设计方案。提升学生计算思维 以小组合作方式开展讨论，并完成任务，进行完成时间的比赛，促进学生提升团队合作意识 学生尝试使用信息科技手段解决问题，掌握数字设备的基本使用方法，体验生活中的信息科技应用，树立学习和使用信息科技的意识。过程评价 学生互评： 中队长对组员在生命监测系统中连接任务中表现做评价 教师点评：各国都建立了蓝牙连接，实时监测宇航员的心率和体温，其中连接速度最快的前三名是X x x 国航天员中队。（PPT） 通过过程性评价，了解学生在任务过程中的表现，以及解决问题的能力，促进学生反思发展。自主探究合适的无线连接方式 学生活动二： 学生通过网络自行了解各种无线通信技术，并通过小组合作完成调查表 并请四位同学简要介绍四种无线通信技术 引导学生回答：符合需求 视频：50岁以上出列 莫斯：“由于各国核武器密码无法统一，只能通过宇航员近距离引爆，300名宇航员就只能在月球和核武器一起自爆了，同学们是否可以寻找一种稳定的远距离连接无线通信方式，这样我们可以通过在太空控制中心引爆这些核弹，宇航员就不需要牺牲了。 板书： 需求分析：距离远 稳定 我们刚刚了解了常用的无线通信技术有蓝牙、WiFi、Zig-Bee、NFC，请同学们通过网络查找，自主探究这些通信技术有何优缺点，哪种更适合做为引爆核武器的无线通信方案呢？（PPT） 展示1-2组学生完成的调查表 大部分航天员中队同意使用WiFi来作为无线通信的连接方式，理由是什么呢？ 方案筛选 WiFi WiFi技术适合大范围、大规模的数据传输，在我们生活中已经广泛应用，但安全性不高，大家在公共场合使用WiFi时要注意信息安全，私密信息建议采用安全性更高的中国5G通信。 知识拓展802.11标准目前最新的是802.11be，俗称WiFi7，最高速率为30Gbps，可以轻松应对云计算 VR AI等高吞吐量的应用。 以无线通信帮助解决核弹引爆问题为例，使学生体悟技术可以保护人的生命，提升学生技术意识 引导学生通过网络查找资料，合理运用信息科技获取学习资源，解决学习问题提升学生数字化学习与创新能力，同时提升学生团队合作意识 学生通过自主查询资料，小组讨论，分析应用需求，选择合适的无线通信方案，以此解决本课重点：能根据需求选择合适的无线通信方案 从课堂回归生活，提示学生注意信息安全，预防个人隐私泄露，提升学生信息意识建立WiFi连接，引爆核弹 学生活动三： 利用掌控板建立月球与控制中心的WiFi连接。BXY Python Editor软件进行代码编写及烧录。 控制中心代码如下： 月球端代码如下： 舵机控制代码： 月球端按图搭建引爆舵机及撞针 方案实施 接下来，我们利用两块掌控板硬件建立月球与控制中心的WiFi连接，并进行远程核弹引爆。 注意提示学生IP地址不能重复，需要1对1配合。 给出完整代码，需要学生将控制中心和舵机控制代码整合 视频：远程引爆核弹（演示） 有搭建困难的航天员可以请已经搭建完成的中队协助 为了使核爆的威力达到最大，请各小组搭建完成进行技术试验后，等待统一指令同时引爆核弹 学生可能会去尝试将无线频道重复，试图控制其他小组的舵机。此时应引导已经完成任务的同学大胆探索。 本环节为学生实践操作环节，激发学生自主探究、实践操作能力，以建立WiFi连接，引爆核弹为任务，使学生在科幻体验中将学习成果进一步落地。突破本课难点：无线通信设备连接设置 学生需要进行代码修改后才能进行烧录，培养学生计算思维 本环节不设置比赛，旨在培养学生良好的协作意识与习惯，乐于帮助他人进行信息活动，提升信息社会责任意识终结评价 各中队讨论自评 互评 引导各中队完成终结评价表 通过自评互评结合的终结性评价，了解各组在任务实施中的表现。通过无线通信技术应用举例再次落实本课重点：能根据需求选择合适的无线通信方案解除危机，展望未来 按动引爆按钮，控制核武器引爆 视频：莫斯：“各国航天员中队均完成了引爆试验，请月球端航天员返回控制中心，3 2 1 引爆…… 视频：引爆月球，地球危机解除 感谢大家使用现代通信技术，实现了核武器远程控制，挽救了航天员的生命。网络通信是物联网数据通信的基石，如何在蓝牙、WiFi、Zig-Bee、NFC中选择合适的应用方案，值得大家思考。智能交通、智能家居等物联网技术将会使我们的生活更加便捷。 统一引爆核弹，使课堂达到高潮，让学生体验成功的喜悦，体悟沉浸式学习的乐趣 呼应主题网络通信是物联网数据通信的基石，促使学生理解信息科技对生活的影响，提升学生信息社会责任意识板书设计案例启示本课以《流浪地球2》科幻电影情节作为情境主线，使学生沉浸体验科幻情节，符合八年级学生年龄特征，能够激发学习学习兴趣。蓝牙连接、WiFi连接建立在情境任务中，但实际是生活中常见问题，课程旨在引导学生通过信息技术手段解决生活中实际问题，提升学生信息意识。在两个实践动手任务中，均以设计的一般过程对任务各环节进行梳理，引导学生能在真实情境中发现问题，提取问题的基本特征，对问题进行抽象、分解、建模、制定解决方案，最后结合前课知识，通过小组合作解决实际问题，无形中培养学生计算思维。附件：学生任务单移山计划之引爆月球学生任务单无线通信是物联网最常见的传输方式，负责将感知层获取的信息，安全可靠的传输到应用层。任务一：生命监测系统蓝牙连接(打开手机运动健康APP，点击添加设备选项按钮)控制中心：智能手机(2、选择正确的手环型号)月球端：智能手环如果设备列表中无目标设备，可点击手动添加，选择正确的目标设备型号，点击开始配对。如果设备列表中无目标设备，可点击扫一扫 ，扫描手环上的二维码。非华为手环、手机配对连接类似，请查阅手环说明书自主探索。配对成功后，测量月球端宇航员心率状态，并由小组长完成评价表。(无线通信技术调查表)任务二：自主探究合适的远程引爆无线通信解决方案。通过网络自行了解各种无线通信技术，并通过小组合作完成无线通信技术调查表。依据设计的一般过程，解决问题：需求分析->方案筛选->方案实施任务三：建立连接，引爆核弹打开桌面移山计划文件夹，参考掌控板的Python代码，使控制中心和月球端建立掌控板间WiFi连接。注意：月球端IP地址不能重复，详见IP地址分配表月球端宇航员还需完成舵机及撞针安装(如右图)，舵机连接掌控板：灰线GND，红线VCC,黄线pin1。月球端程序编写。全部项目完成后，进行技术试验（模拟引爆）最后完成自己终结评价表： 展开更多...... 收起↑ 资源列表 八下无线通信教学PPT.pptx 八下无线通信教案含学生任务单.docx 导入 MOS警告.mp4 引爆核弹任务.mp4 引爆演示.mp4 手环连接_20230205_16511388.mp4 结局.mp4
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