资源简介

3.1 设计无线遥控翻页笔—— 物联网通信技术
教学设计
一、学习内容
通过本项目的学习，学生能设计并完成无线遥控翻页笔，并理解物联网中数据传输的常用技术的特点及其应用场景。根据本项目的活动内容，结合实验教学能够为学生提供更直观更具体的操作体验的特点，本课教学方式设计为实验教学，注重培养学生的创新思维和实践动手能力。
二、学习基础
本节课的教学对象是八年级学生，他们好奇心强，具备一定的观察能力、分析能力和自主探究学习能力，他们对生活中的真实情境充满兴趣，愿意从实际问题出发进行学习和探究。通过前面两个单元的学习，他们已经对物联网的概念有了清晰的理解，知道了物联网的工作过程以及物联网中数据采集的设备及过程，但他们对物联网中数据传输的过程还不甚了解，缺乏实践操作经验。
本课通过设计无线遥控翻页笔的项目让学生在实践中掌握数据通信技术的应用方法，提高他们的技术应用能力和创新思维。
三、问题梳理
1．项目问题
（1）班级电脑如何通过蓝牙连接翻页笔？
（2）翻页笔如何通过蓝牙控制课件翻页？
（3）如何实现课件的翻页控制功能？
2．素养问题
（1）常用的物联网通信技术有哪些，它们有什么样的特点？
（2）蓝牙技术是如何工作的？
四、学习目标与重难点
1．学习目标
项目目标
选择合适的物联网通信技术，设计并实现课件翻页器。
素养目标
认识物联网数据通信技术，了解常用的物联网数据通信技术特点，能够理解蓝牙连接与数据传输的过程。
2．学习重点和难点
（1）学习重点
对无线通信原理和物联网通信技术的理解。
（2）学习难点
设计与实现翻页笔的无线通信功能。
五、学习策略
以提出需求、设计方案、解决问题、实现目标为主线，设计实验流程，引导学生深入理解和掌握蓝牙翻页笔的设计与实现过程，提升他们的综合实践能力和创新能力。
六、环境与资源
本项目教学活动，教师需准备如下表所示的实验器材，制作无线遥控，准备好编程软件mPython，通过软件进行图形化编程实现蓝牙连接并为课件翻页功能。
七、学习评价
1．过程性评价
评价学生在实验过程中能和其他学生合作完成项目任务，积极参与小组活动，根据项目需要，给小组提供所需资源。
2．总结性评价
评价学生能否完成无线翻页笔的设计与制作，实验展示环节汇报是否清晰，有无作品展示，能否达到实验目标等。
八、学习过程
学习
环节 学习内容 学习支持 设计意图
情境 导入 明确 目标 1．提出问题，创设情境 根据老师提出的红外翻页笔的问题在小组内讨论，并提出新翻页笔的设计需求，回答老师问题。 学生实践过程：思考、讨论，聚焦情境问题。 2．明确实验目标 学生实践过程：根据自主思考，小组讨论得到的结论，如：翻页笔或无线鼠标的接收器容易丢失，有线鼠标的距离不够等……明确本节课学习目标，即利用物联网技术制作无线遥控翻页笔，控制课件。 创设情境，引导学生思考问题。 引导学生发现问题。 揭示课题：设计无线遥控翻页笔——物联网通信技术。明确实验目标。 引入情境问题，激发学生的学习兴趣。 引导学生思考教师提出问题，项目准备活动做铺垫。
规划 设计 确定 方案 1．理解实验原理 学生活动：结合老师的讲解，了解常见物联网传输技术及其特点。选择合适翻页笔的物联网通信技术 思考问题：你设计的无线遥控翻译笔是通过什么技术来与计算机连接呢？通过交流为课件翻页笔选择一种恰当的物联网传输技术，并完成“填一填”。 2．规划实验步骤 实验内容：在学习了无线通信技术特征的基础上，结合设计性实验的内容分析。根据老师提供的实验器材，规划实验步骤，确保实验能够验证物联网传输技术的有效性，并满足无线遥控翻页笔的设计需求。 步骤1 连接主控板和计算机 步骤2 编程实现控制功能 步骤3 实验过程：准备实验器材，小组合作制定实施方案。根据老师提供的实验步骤，完成步骤3填空 实验小结：小组汇报员分享本组所选择的无线通信技术和规划的实验步骤。 结合生活实际讲解常见物联网传输技术的特点。 与学生共同分析各类传输技术的特点，引导学生选择合适的传输技术。 帮助学生规划实验方案与步骤。 在学生完成任务的过程中，巡视辅导，完成任务后，请学生分析规划方案。 小组讨论，思考问题，梳理无线传输技术的特点等原理知识，鼓励学生独立完成任务，培养学生的自主学习能力。
制定方案， 培养学生的自主探究学习和小组合作的能力。
搭建 设备 测试 验证 实验步骤1：连接主控板和计算机 根据前面的实验分析与规划，连接实验设备，实验步骤如下： （1）了解翻页笔工作过程 （2）实现蓝牙连接 实验内容：打开mPython编程软件，在无线传输技术中选择蓝牙模块，设计人机交互模式，并为蓝牙设备起个名字。 实验过程：老师演示，完成蓝牙模块设置。 实验步骤2：编程实现控制功能 通过编写程序，实现对课件播放的控制。 （1）实验内容：通过导学案的自主学习，参考老师提供的源程序，完成 “屏幕显示”程序。 （2）实验内容：参考示例按键A程序，通过编程实现各个控制键功能。 实验过程：通过导学案的自主学习，小组合作，添加“控制按键”程序。完成后将程序“刷入”连接的主控板中。 实验步骤3：测试翻页笔使用效果 实验内容： （1）通过导学案的自主学习，小组合作，将计算机通过蓝牙连接主控板，控制导学案课件，测试主控板的各个按键功能是否正常。 （2）根据测试结果记录测试数据。 拓展实验：小组讨论，开发其它按键 实验记录：本小组准备拓展的功能键有 （再选择2个）。 根据鼠标与键盘功能，迁移导主控板功能设置。 组织学生小组合作，提供“蓝牙模块连接”的微课，让学生自主学习。 组织学生学习主程序，明确控制键功能，为下一步编程实现做好准备。 组织学生在小组讨论与思考后，合作编程实现控制键功能，鼓励学生思考问题，积极创新。 实验过程中时刻关注学生，对学生提出的问题及时给予补充与反馈。 组织学生小组合作，根据测试过程中遇到的问题，合作交流解决方法，并回答教师提出的问题。 对于学生不能自行解决的问题给与及时指导，做好技术保障。 让学生自主学习知识点，按照要求，完成主控板与计算机的连接，培养学生的自主学习能力。学生自主学习的能力和协作意识。 让学生编程实现翻页笔功能，培养他们的创新意识和自主学习能力。 让学生编程实现控制键功能，在编程时让各个小组相互学习，鼓励能力强的学生充当“小老师“，帮助其他基础差的学生共同进步。培养学生协作能力。 通过测试程序，记录数据，验证结果等实验环节，培养学生的观察能力以及科学探究能力。
汇报 展示 评价 交流 总结汇报：展示交流项目成果，简单介绍功能实现过程，遇到的问题以及解决问题的情况。 实验完成后，请学生展示制作成果，并简单介绍翻页笔功能实现的过程。 通过交流与展示，提高学生的创新能力和语言表达能力； 通过互评、自评，培养学生分析问题解决问题的能力。
拓展 评价 素养 提升 拓展评价： 1.项目完成情况； 2.随着校园信息化的发展，物联网应用越来越普遍，找一找生活中的物联网设备，了解它们使用了什么传输技术，是如何进行数据传输的。 素养提升：和老师共同总结本节课所学知识点： 1.蓝牙连接一般需要一个主设备和多个从设备。主设备的蓝牙打开，并搜索从设备，可进行配对，建立一对一或一对多的连接。 2.区分物联网传输技术的应用场景，根据实际需求，选择合适的物联网传输技术，填写表中内容。 教师对本节课的学习情况与实验效果进行综合评价 对课堂所学知识点进行归纳总结，比较常用的物联网通信技术的特点，填写表中内容。 帮助学生总结梳理知识结构、强化重难点。 培养学生的观察能力和总结能力，实现素养提示。
九、学习反思
实验过程中学生兴趣极强，他们能够合作讨论教师提出问题，共同制定项目实施方案，展现了自主探究和团队合作的能力；成果展示环节，学生们能够清晰地表达自己的创意和想法，并接受评价和建议，优化自己的学习成果。当然在教学过程中，也有一些不足之处，需要改进。在教学过程中，只注重了终结性评价，没有对学生进行过程性评价，只有结合终结性评价和过程性评价，教师才可以更全面地了解学生的学习表现和发展情况，为他们提供更有效的学习支持和指导；在展示评价环节，由于时间有限，没有针对一些具有共性的问题进行详细的点评和讨论，在这个环节，如果可以对一些具有代表性的问题进行分析和评价，则可以更好地帮助学生理解本课的知识内容，改进自己的学习成果。

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