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(共14张PPT)
第四单元第三课
升级数据传输距离
智慧大棚为何拒绝蓝牙？
智慧农业的数据传输挑战：从10米到百米的跨越
智慧农业需求
多传感器、远程管理、高效种植
蓝牙的瓶颈
10米距离限制、无法直连互联网
Wi-Fi的登场
百米覆盖、一跳入云、成本更优
Wi-Fi vs 蓝牙：为何Wi-Fi能一跃百米？
蓝牙
传输距离: 10-30米
接入互联网: 需网关
物联网角色: 近场通信
VS
Wi-Fi
传输距离: >100米
接入互联网: 直接接入
物联网角色: 网络层首选
结论：Wi-Fi在 覆盖、成本、带宽、互联网接入 上全面胜出。
一块主控板看清Wi-Fi
主控板集成了MCU与Wi-Fi射频，是物联网设备的核心。通过观察实物，建立对Wi-Fi模组的直观认知。
核心部件
MCU与Wi-Fi射频芯片，通常被黑色屏蔽罩覆盖。
天线
板载PCB天线或陶瓷天线，负责无线信号收发。
接口
提供GPIO、UART等接口，用于连接传感器和外设。
六维选型，速配应用场景
根据项目需求，从六个维度选择合适的Wi-Fi模块。
功能组合
是否集成BT、GPS、NFC等。
主芯片
不同厂商的芯片方案。
接口类型
UART, SDIO, USB等。
信道带宽
20MHz, 40MHz, 80MHz等。
操作系统
Linux, Android, RTOS等。
生产厂家
品牌与技术支持。
温湿度远程传输器系统蓝图
传感器层 (感知层)
DHT11温湿度、土壤湿度传感器
主控板 (核心处理)
集成Wi-Fi，负责数据采集与协议转换
Wi-Fi网络 (网络层)
通过路由器，将数据无线传输至互联网
物联网平台 (应用层)
SIoT平台接收、存储并展示数据
MQTT流程图补全挑战
请补全流程图中缺失的关键环节。
三步完成传感器接线
1
连接DHT11温湿度
将VCC、DATA、GND对应插入主控板3.3V、D4、GND排母。注意防呆设计。
2
连接土壤湿度
将传感器信号线插入主控板A0模拟接口。检查连接牢固。
3
检查与上电
确认所有连接无误后，轻压排母确保卡扣到位，再通电测试。
Python加载三库秘籍
在编程平台中，必须按顺序添加三个核心库，为程序提供硬件控制、传感器解析和网络通信能力。
1. 主控板库
提供基础GPIO控制功能。
2. DHT11/22库
解析温湿度传感器数据。
3. MQTT-py库
实现物联网Wi-Fi通信，需在 官方库 中查找。
核心代码骨架
网页配网，拿到IP
首次使用，需通过网页配置Wi-Fi，这是打通网络的关键一步。
1
电脑连接主控板AP热点
2
浏览器访问 10.1.2.3
3
输入Wi-Fi名称和密码
4
记录重启后打印的 IP地址
启用SIoT，见证数据流
配置完成后，启用内置的SIoT服务，即可在浏览器中查看实时数据。
1. 启用服务
通过主控板Home键菜单，启用SIoT。
2. 访问平台
浏览器输入 `IP:8080` 访问Web仪表盘。
3. 查看数据
实时查看以卡片形式跳动的传感器数据。
家庭Wi-Fi网络搭建速览
开通宽带
配置路由器
连接设备
设置与优化
延伸思考：为阳台植物监测系统进行网络规划时，需评估哪些因素？
信号死角
路由器带机量
端口映射
三大重难点回顾
技术对比：Wi-Fi vs 蓝牙
核心差异在于 传输距离 和 互联网接入能力 ，这是选型关键。
系统构成：四段链路
牢记“传感→主控→Wi-Fi→云”四段式结构，任何一环出错都会导致数据中断。
实现流程：顺序不可逆
遵循“硬件接线 → 网页配网 → 编程发布 → 平台验证”流程，是排查故障的基础。第四单元第三课：升级数据传输距离
一、选择题 (共5题)
（容易）1. 【信息意识】 在智慧大棚系统中，需要将上百米外的温湿度数据传回控制中心，下列哪种技术是教材中推荐的网络层传输方案？
A. 蓝牙(Bluetooth)
B. Wi-Fi
C. NFC
D. 红外(Infrared)
答案：B
解析：教材“探索”部分明确指出，Wi-Fi覆盖范围可达百米以上且能直接接入互联网，是当前物联网网络层首选技术，而蓝牙无法满足此距离要求。
（容易）2. 【数字化学习与创新】 在连接本课硬件时，DHT11温湿度传感器、土壤湿度传感器与主控板，正确的数量搭配是？
A. 主控板(2)个，DHT11传感器(1)个
B. 主控板(1)个，DHT11传感器(2)个
C. 主控板(1)个，DHT11传感器(1)个，土壤湿度传感器(1)个
D. 主控板(2)个，土壤湿度传感器(1)个
答案：C
解析：教材“实践-准备硬件”部分括号中明确标注了所需数量：主控板(1)个，DHT11温湿度传感器(1)个，DHT11土壤湿度传感器(1)个。
（中等）3. 【计算思维】 在教材描述的温湿度远程传输系统中，“通过Wi-Fi将传感器数据传到物联网平台”这一过程，主要实现了物联网架构中哪两层之间的连接？
A. 感知层与网络层
B. 网络层与应用层
C. 感知层与应用层
D. 只有网络层内部
答案：B
解析：教材“实践-连接物联网平台”部分说明：传感器获取数据是感知层工作，Wi-Fi传输是网络层工作，物联网平台实现应用层功能。因此，Wi-Fi传输数据连接的是网络层与应用层。
（中等）4. 【信息社会责任】 根据教材，在家中初次使用主控板连接Wi-Fi时，正确的配置步骤是？
A. 直接用数据线连电脑，在编程软件里输入密码。
B. 将主控板连上电脑，在浏览器登录特定地址，在“网络设置”中输入Wi-Fi名称和密码。
C. 在主控板上按按键直接输入密码。
D. 必须使用手机APP扫描配置。
答案：B
解析：教材“实践-连接物联网平台”部分图文详细说明了初次配置步骤：电脑连接Wi-Fi后，主控板连电脑，浏览器登录“10.1.2.3”，在“网络设置”页面中完成配置。
（较难）5. 【综合应用】 在设计一个既要监测环境数据（每秒一次），又要实时查看监控视频的智慧农场系统时，选择Wi-Fi模块最应关注下列哪组参数的差异？
A. 模块颜色和大小
B. 支持的操作系统和生产厂家
C. 接口类型和芯片品牌
D. 支持的信道带宽和是否组合其他功能（如BT）
答案：D
解析：教材“能量加油站”提到，不同场景对Wi-Fi模块功能要求不同，在线播放视频需要高带宽，而仅传输传感器数据则需求较低。参数中“支持的信道带宽”直接影响数据传输能力，“组合的功能”则关乎模块是否满足多任务需求。因此D选项最贴合实际技术选型依据。
二、判断题 (共5题，判断对错并解析)
Wi-Fi技术和蓝牙技术一样，都不能让设备直接接入互联网，需要网关转换。
答案：错
解析：教材“探索”部分明确写道：“Wi-Fi可以直接接入互联网”，这是它与蓝牙的重要区别之一。
教材中提到，主控板上的蓝牙天线和Wi-Fi天线是各自独立、分开的两根天线。
答案：错
解析：教材“探索-做一做”部分指出：“主控板上的蓝牙天线同时也是Wi-Fi天线”，说明是共用天线。
当我们第一次使用主控板连接新的Wi-Fi网络时，必须先用电脑通过网页为其配置网络名称和密码。
答案：对
解析：教材“实践-连接物联网平台”部分详细描述了该步骤，这是主控板初次接入新Wi-Fi网络的必要配置流程。
在“温湿度Wi-Fi远程传输器”项目中，DHT11传感器属于物联网系统的“应用层”。
答案：错
解析：根据教材“实践-连接物联网平台”部分的系统分层描述，传感器负责数据采集，属于“感知层”。
只要主控板连接上了Wi-Fi，就一定能成功将数据传到物联网平台，不需要其他设置。
答案：错
解析：连接Wi-Fi只是网络层连通。根据教材“设计”与“实践”部分，还需在编程平台正确编写程序（如添加MQTT库、设置主题等），并确保物联网平台服务已启用，才能成功传输数据。教学教案设计
总第 16 课时
课 题 名 称 升级数据传输距离
学习目标 （包含学科核心素养） 信息意识：能对比Wi-Fi与蓝牙的技术特点，理解远距离数据传输的实际需求与技术选型依据。 信息意识：能对比Wi-Fi与蓝牙的技术特点，理解远距离数据传输的实际需求与技术选型依据。 数字化学习与创新：能动手搭建并调试温湿度Wi-Fi远程传输系统，在实践中掌握利用数字工具解决真实问题的方法。 信息社会责任：能认识物联网技术在智慧农业中的价值，并了解家庭网络搭建的基本常识，形成安全、负责任地使用网络与数据的意识。
问 题 类 型 学生问题 Wi-Fi和蓝牙有什么区别？为什么智慧大棚不用蓝牙而要用Wi-Fi？ 怎么把温湿度传感器采集的数据通过Wi-Fi传到手机或电脑上？ 如果家里没有现成的Wi-Fi，我能不能自己搭建一个网络来传输数据？
学科问题 Wi-Fi模块有哪些类型？如何根据应用场景选择合适的Wi-Fi模块？ MQTT协议在物联网数据通信中起什么作用？如何通过编程实现MQTT数据发布？ 物联网系统通常分为感知层、网络层和应用层，本课中的温湿度远程传输系统各层分别对应哪些硬件与软件？
教师问题 1.如果我们想同时监测多个大棚的数据，应该如何设计这个系统？Wi-Fi网络应该如何布置？ 2.除了温湿度，你觉得智慧大棚还可以监测哪些环境数据？这些数据如何通过Wi-Fi传输并发挥作用？
问题系统 （星号标出核心问题） 1.Wi-Fi模块有哪些类型？如何根据应用场景选择合适的Wi-Fi模块？ 2.MQTT协议在物联网数据通信中起什么作用？如何通过编程实现MQTT数据发布？ 3.物联网系统通常分为感知层、网络层和应用层，本课中的温湿度远程传输系统各层分别对应哪些硬件与软件？
问题探究流程 导（问题引导）、学（自主探究）、探（合作探究）、测（课堂检测）、拓（知识拓展）
导（问题引导）： 情境创设：教师播放一段“智慧农业大棚”短视频，展示传感器自动监测、数据实时上传至手机、远程控制灌溉等场景。随后提问：“如果大棚距离管理办公室有200米，蓝牙还能稳定传输数据吗？” 现场小实验：教师用手机蓝牙向教室后排同学传输一张图片（故意失败），再用同一Wi-Fi网络下的局域网传输工具（如“飞鸽传传”）瞬间成功。 聚焦问题讨论： 学生问题1：“Wi-Fi和蓝牙有什么区别？为什么智慧大棚不用蓝牙而要用Wi-Fi？” 学（自主探究）： 任务驱动：【任务一：认识Wi-Fi模块——观察与发现】 聚焦观察：学生独立观察教材第1页的Wi-Fi模块图片（media/image1.png），完成以下任务： 在笔记本上画出你认为最常见的Wi-Fi模块外形。 思考：这些模块有什么共同特点？（提示：寻找天线、接口等） 探（合作探究）： 组，填入其“启动蓝牙客户端”命令中，完成配对。 【阶段一：协同设计——补全算法流程图（对应教材“设计”部分）】 任务启动：教师展示教材第3页不完整的“温湿度Wi-Fi远程传输器算法流程图”。 合作“写一写”： 小组讨论：流程图中的空白处应该填入什么关键步骤？结合教材“设计”部分的文字描述进行讨论。 共同补全：小组在任务单上绘制并补全流程图。关键步骤提示（参考教材）： 开始 → 初始化Wi-Fi连接 → （？：判断是否连接成功）→ 初始化传感器与MQTT → 读取传感器数据 → （？：通过什么方式发送？）→ 延时等待 → 返回继续读取数据。 “议一议”：小组内讨论，如果Wi-Fi连接失败，程序应该怎么办？（引导学生思考增加判断与提示的环节） 【阶段二：系统搭建与程序实现（对应教材“实践”部分）】 任务分工：每组3-4人，角色可划分为： 硬件工程师：负责按照教材连接主控板与DHT11传感器。 网络配置员：负责按照教材图文步骤，为一块主控板配置Wi-Fi网络，并记录IP地址。 程序员：负责在编程平台中，参照教材第5页（media/image5.png）的提示，编写Python程序，添加必要的扩展库，并输入网络配置员提供的IP信息。 合作实践流程： 各角色按教材步骤同步开展工作。 硬件连接完成后，共同检查。 网络配置成功后，程序员将IP地址写入程序。 小组共同运行程序，观察主控板指示灯与串口监视器信息。 连接与验证： 所有组员共同操作，按照教材步骤，在电脑浏览器中输入主控板IP地址，启用并打开SIoT物联网平台页面。 成功标志：在平台上看到本组传感器实时上传的温湿度数据。 【阶段三：问题排查与总结（融入“能量加油站”思想）】 教师提供一份简化的“常见问题检查单”，若小组遇到问题，参照检查单讨论： Wi-Fi连接失败？检查密码、名称是否含特殊字符。 平台无数据？检查MQTT主题设置是否与程序发布主题一致。 传感器读数异常？检查接线是否松动。 小组总结：我们成功实现了哪个层次（感知/网络/应用）到哪个层次的数据联通？ 四（课堂检测）： 1.选择题：在完成本课“温湿度Wi-Fi远程传输器”的实践项目中，将传感器数据发送到远端物联网平台，主要依靠以下哪个步骤实现？ A. 通过蓝牙串口将数据发送到手机。 B. 在主控板编程中添加并正确配置MQTT库，通过Wi-Fi网络发布数据。 C. 使用数据线直接拷贝传感器存储的数据。 D. 将数据先保存在主控板的SD卡中，再人工读取。 正确答案：B 解析：依据教材“实践-编写程序”部分，需要添加MQTT-py库并通过MQTT协议在Wi-Fi网络下发布数据，这是实现数据远程上传至物联网平台的核心编程步骤。 五、拓（知识拓展）： 情境：调查任务（基于教材“拓展”部分）： 请学生回家后观察家里的“光猫”（调制解调器）和“无线路由器”。 设置家庭网络wifi。
板 书 设 计 升级数据传输距离
一、为什么升级？ 蓝牙：距离近（约10米） 智慧大棚需求 Wi-Fi：距离远（>100米）、可上网 二、如何实现？ 1. 硬件：主控板 + DHT11传感器 + Wi-Fi模块 2. 网络：配置Wi-Fi连接 → 获取IP地址 3. 程序：初始化 → 读取数据 → MQTT发布 → 平台显示 三、系统分层理解： 感知层（传感器采集） ↓ 网络层（Wi-Fi传输） ↓ 应用层（物联网平台显示与控制）
教 学 反 思
重难点突破策略有效：通过“传输距离实测对比”直观呈现蓝牙与Wi-Fi差异，结合流程图补全任务，有效化解了“理解物联网数据流”这一难点。 教材资源运用充分：严格遵循教材图文步骤开展合作实践，学生通过“角色分工”完成硬件连接、网络配置与编程，降低了操作难度，提升了课堂完成度。 素养落地可进一步深化：课堂检测显示学生对技术选择（信息意识）掌握较好，但在“网络配置中的安全考量”（信息社会责任）方面，未来可增加情景辨析讨论，促进责任意识内化。
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