资源简介

(共20张PPT)
信息意识 · 计算思维 · 数字化学习与创新 · 信息社会责任
信息科技 八年级 上册
第四单元 物联网数据传输——简易温湿度传输系统
第3课
升级数据传输距离
聚焦
探索
设计
实践
拓展
引入情境
现代农业领域的智慧大棚系统通过集成多种传感器和物联网平台，实现了对环境参数和作物生长状态的实时监测，帮助管理者实现远程的、高效的种植管理。而蓝牙技术已经不能满足这种距离较远的数据传输需求，需要使用传输距离更远的通信技术进行升级。
聚焦
探索
设计
实践
拓展
聚焦问题，明确任务
本节课要解决的问题：围绕智慧农业中农业大棚的温湿度数据管理，解决如何实现远程传输温湿度数据的问题，即突破短距离传输限制，实现更远距离的传输。
本节课要完成的任务：掌握Wi-Fi传输基本原理和应用方法，为中控板配置Wi-Fi网络并连接物联网平台，通过算法设计和编程实践实现温湿度数据远程传输。
成果形式：完成“温湿度Wi-Fi远程传输器”的设计与实现，包括绘制规范的算法流程图，以及能正常运行的硬件连接和程序编写成果，实现数据从传感器到物联网平台的传输。
聚焦
探索
设计
实践
拓展
分析问题，探索方法
问题属性：属于物联网传输技术在实际场景中的应用问题，聚焦于数据传输技术的优化，需要综合运用硬件认知、网络配置、编程等知识解决远距离数据传输难题。
解决过程：先通过分析实际需求引出Wi-Fi技术，探究Wi-Fi模块功能及其与蓝牙的差异；再设计传输器实现流程并绘制算法流程图；最后进行硬件连接和程序编写，完成数据远程传输。
概念：涉及Wi-Fi传输技术、物联网常用Wi-Fi模块、MQTT协议等概念，以及物联网系统中感知层、网络层和应用层的协同工作原理。
聚焦
探索
设计
实践
拓展
分析问题，探索方法：探索要求
1.观察下面几个Wi-Fi模块，尝试分辨每个Wi-Fi模块的型号。
和蓝牙功能一样，Wi-Fi功能一般也都会集成在主控板上，主控板上的蓝牙天线同时也是Wi-Fi天线。
聚焦
探索
设计
实现
拓展
分析问题，探索方法：探索要求
2.右下角的线条就是Wi-Fi蓝牙天线，它旁边的正方形模块就是Wi-Fi模块。你能指出来吗？
笔记本电脑和手机里是不是就有这样的Wi-Fi模块？
聚焦
探索
设计
实践
拓展
分析问题，探索方法：点评展示
点评指导
重点帮助学生理解在能够实现Wi-Fi功能的设备上，如笔记本电脑和手机里，都有Wi-Fi模块。能够识别主控板上的Wi-Fi蓝牙天线。
本环节提升升华
市场上的Wi-Fi模块种类非常丰富，根据功能、主芯片、接口、支持的信道带宽、兼容的操作系统、生产厂家等，可分为不同的型号。不同的应用场景对Wi-Fi模块的功能要求通常是不一样的，有的只需要点对点的数据传输，有的需要在线播放视频、音乐或实时交互。我们在购买时应仔细查看它的参数规格。
聚焦
探索
设计
实践
拓展
梳理思路，设计方案
解决思路：在当前环境中布设Wi-Fi网络，将主控板连接到该网络，同时启用主控板的物联网服务。在编程平台中编写程序，即可将温湿度数据通过Wi-Fi传输到远端的物联网平台。
聚焦
探索
设计
实现
拓展
梳理思路，设计方案：设计要求
右图给出了温湿度Wi-Fi远程传输器算法流程图的部分内容，思考一下，将该算法流程图补充完整。（注：SIoT是一款针对学校场景设计的开源免费的MQTT服务器软件。）
聚焦
探索
设计
实践
拓展
梳理思路，设计方案：点评展示
点评指导
注意算法流程图的每一个步骤的描述，要简洁、准确。
本环节提升升华
设计方案是实现数据采集的“蓝图”，清晰的流程规划能确保后续硬件连接和程序编写有序进行，体现计算思维中的逻辑梳理能力。
聚焦
探索
设计
实践
拓展
运用所学，实现方案
核心任务：依据设计方案，通过硬件连接和程序编写，实现温湿度数据的WiFi传输。
成果要求：每位同学或小组需成功连接硬件、编写程序，运行程序后，感知端采集到的数据能够通过WiFi传输到应用端。
聚焦
探索
设计
实践
拓展
运用所学，实现方案：实现要求
1.准备硬件。
2.参照“硬件设备连接图”，连接硬件。
聚焦
探索
设计
实践
拓展
运用所学，实现方案：实现要求
3.编写程序。
（1）设置MQTT参数。
在“官方库”中查找“MQTT-py库”并添加，从而实现物联网Wi-Fi通信。
（2）获取并发布数据。
连接MQTT（默认参数，可以自行调整，使用默认的“SIoT物联网平台”），获取实时的土壤湿度及环境温度数据，并通过MQTT发布出去。
聚焦
探索
设计
实践
拓展
运用所学，实现方案：实现要求
（3）连接物联网平台。使用计算机连接当前Wi-Fi后，将主控板连接到计算机，登录“10.1.2.3”，在“网络设置”中输入当前Wi-Fi 的名称和密码，并记录IP地址，然后便可拔下与主控板的连接线。之后也可以在主控板的“查看网络信息”中看到所连接的网络IP地址。
聚焦
探索
设计
实践
拓展
运用所学，实现方案：实现要求
做好准备后，通过Home键进入菜单，启用 SIoT 物联网平台。在浏览器中输入配置主控板时记录的IP地址，在“应用开关”的页面中点击“打开页面”，即可成功连接物联网平台。
聚焦
探索
设计
实践
拓展
运用所学，实现方案：实现示范
说明：
编写程序环节的三个步骤，完全让学生自主探究会有困难，老师先通过范例进行示范。
聚焦
探索
设计
实践
拓展
运用所学，实现方案：点评展示
点评指导
分步骤带学生进行操作和设置，理清步骤之间的前后关联。关注学生每一个步骤的设置和操作集中出现的问题，前置提醒。
本环节提升升华
通过实践加深对Wi-Fi技术的理解，数字化学习与创新能力得到锻炼。动手实践能力和解决问题的能力有所提升。
聚焦
探索
设计
实践
拓展
评价交流，拓展练习
家庭Wi-Fi网络是如何搭建的呢？首先要开通家里的宽带或光纤服务，并
配置一个无线路由器，然后连接接口并进行相关的设置，记住账号和密码。设
置完成后，家里的Wi-Fi就可以供多个电子设备使用了。
请上网查阅具体操作方法，尝试自主搭建家庭Wi-Fi网络，并考虑如何提高Wi-Fi网络的安全性。
聚焦
探索
设计
实践
拓展
全课总结提升
全课总结提升
总结Wi-Fi技术在物联网中的优势及应用方法，强调通过实践锻炼综合运用物联网技术解决实际问题的能力，引导学生将知识迁移到其他场景。
核心素养体现：算法设计和编程实践锻炼计算思维；对Wi-Fi技术优势的理解和应用选择巩固信息意识；用技术对智慧农业等领域助力表现出信息社会责任；在硬件操作和程序编写等实践中锻炼数字化学习与创新能力。
课后学习指导与作业
回家自主搭建家庭Wi-Fi网络，记录过程中的问题与解决方法并分享；可尝试拆解家用无线路由器，了解其内部结构和Wi-Fi模块，以巩固所学知识。
谢 谢

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