资源简介

项目 1 设计无线遥控翻页笔——物联网通信技术
教学设计
一、项目分析
本单元以智慧班级为背景，在学生最熟悉的教室情境中，运用物联网通信技术提高班级管理的效率和质量。本项目通过寻找老师上课使用翻页笔过程中的几个“痛点”，如 USB 接收器容易丢失、鼠标翻页又不方便等。从真实情境出发，引导学生提出问题、分析问题、运用物联网通信技术解决问题，设计一款无线遥控翻页笔。
二、学情分析
学生上一单元学习了物联网数据采集技术，对于物联网如何感知识别“物”有了一定的了解，能够对身边的物联网现象进行分析。但学生对于物联网的“网”是如何连接的，感知到的数据是如何传输的，物与物之间是如何协同的，充满疑惑，有着强烈的探究欲望。学生在七年级学习过互联网，对于互联网协议、互联网数据的通信过程都有基本的理解，为本课的学习奠定了基础。另外，本节课以智慧班级为情境，学生非常熟悉，也有利于项目的开展。
三、教学目标
1．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．项目目标
选择合适的物联网通信技术，设计教室课件翻页器。
四、教学重难点
1．教学重点
（1）了解常见的物联网数据通信技术及其应用场景。
（2）分析蓝牙翻页笔的工作过程，了解蓝牙技术的特点。
2．教学难点
通过蓝牙技术的分析，对比分析常见的物联网数据通信技术及特点。
五、教学策略
通过设计无线遥控翻页笔的项目，带领学生经历发现问题、分析问题、用物联网设备和技术解决问题的完整过程。首先引导学生观察教师使用传统翻页笔的场景，发现其中存在的问题，在此基础上提出翻页笔设计的需求；然后在教师的指引下学习物联网通信技术，对比它们的特点，找到蓝牙技术来实现翻页笔的功能；在此基础上，编写程序实现功能，再连接主控板与教室的电脑，进行控制测试与展示，完成整个项目。学生在选择物联网通信技术的过程中，对比不同技术的特点和适用范围，建立物联网数据通信的整体认识；在项目拓展中挖掘蓝牙技术的更多使用场景和功能，更加全面深入地理解蓝牙技术。
六、教学准备
本项目在班级环境中，除了需要班级的大屏电脑之外，还需要用于翻页的主控板，建议每小组配备一块。教师需要准备的实验器材及其功能如下。
器材/工具 数量 作用/功能
主控板 1 块/小组 用于执行程序，发送控制命令，实现翻页功能
大屏电脑 1台 通过蓝牙连接到主控板，播放课件，并接受控制
七、教学评价设计
1．过程性评价
教师通过对各小组项目学习过程和项目实施各阶段的完成进度的观察，进行过程性评价。本项目实施过程中应重点关注学生三方面的能力提升。一是在对比物联网通信技术的过程中表现出的自主学习能力；二是在寻找教师使用翻页笔存在问题的过程中表现出来的发现问题与分析问题的能力；三是在编程实现控制功能的过程中表现出的编程能力和创新能力。
2．总结性评价
本项目的结果比较简单，程序能够正常运行，并连接到班级电脑，能够实现课件的翻页，即达到合格水平；能够实现更有创意的控制，达到良好的水平；能够在展示作品的过程中，有意识地考虑其他的物联网数据传输方式，能够阐释蓝牙技术的优点，即为优秀水平。
八、学习方法
（1）记中学：物联网通信技术涉及诸多的专业术语、新的名词概念，以及不同技术之间的异同、适用范围等，需要通过微课视频、图文资料、教师讲解演示等进行理解记忆，并能在具体场景中进行再现和判断。
（2）做中学：本项目需要运用蓝牙技术实现主控板对班级电脑课件播放的控制，在硬件连接、程序编写等过程中，学生需要不断实践探索、试错、总结，在此过程中提升实践动手能力和解决问题的能力。
（3）悟中学：本项目介绍的蓝牙技术只是物联网通信技术中的一种，对其他技术的理解，需要学生运用比较、借鉴、反思等方法，体悟其特点，并在新的场景中选择使用它们。
九、学习过程
环节 师生活动 设计意图
项 目 准 备 1．情境引入，发现问题 情境：翻页笔是教师在教学演示时常用的教学工具，有了它，教师可以走下讲台，一边与学生交流，一边切换课件页面，既方便了老师，也提升了教学效率，所以深受师生们的欢迎。教师拿来传统翻页笔，却找不到 USB 接收器，引发学生的思考。 讨论：该接收器很小，特别容易弄丢，而且计算机上的 USB 接口数量也十分有限，有时会没有多余的接口来连接 USB 接收器。怎么办呢？ 引出课题：设计无线遥控翻页笔——物联网通信技术 2．提出翻页器的设计要求 随着学校信息化水平的提升，许多老师热衷用课件讲课，而演示文稿是最常见 的课件形式。老师上课是如何使用演示文稿的？有哪些“痛点”呢？活动 1：了解老师使用翻页器的场景 按下表，小组讨论，说一说各科老师使用大屏电脑演示课件上课的频率如何？老师是如何使用的？操作是否方便？ 试着思考一下原因是什么。 学科控制演示方式存在哪些问题原因分析口用有线鼠标操作 在触摸屏上操作口用无线鼠标操作口由学生协助口操作方便 口操作不方便 口使用了翻页器 口未使用翻页器口USB 接收器丢失口翻页笔没电了 口鼠标悬空不方便口USB 接口不够用
活动 2：明确翻页器设计的需求 教师在学生讨论的基础上，总结传统翻页笔在使用过程中存在的一些问题。引导学生思考：能否用改进的翻页器来解决呢？教室上课的场景下，需要什么样的翻 让学生在身边熟悉的场景中发现问题，并尝试通过学习物联网数据通信技术来解决问题，激发学习兴趣，培养学生的信息意识。 在教师提供的提纲引导下开展讨论，便于聚焦问题、分析问题，达成共识。 让学生经历发现问题、分析问题，并提出设计需求，让学生熟悉产品设计的基本流程，也为下 面的项目实施奠定基础。 学生第一次接触物联网通信技术， 并不熟悉。教师通过选择技术的活动，让学生理解不同技术的特点、应用场景等；这里并不是说传统 翻页笔 的通信技术不好，意在强调技术应用场景不同，最 合适的才 是最好的。引导学生选择蓝牙技术。
页器呢？请明确翻页器的功能，为项目提出设计需求。 设 计 要 求
(
示例：范围要能覆盖整个教室；无线连接，而且要方便、稳定；操作响应速度要快；控制范
围不小于
10 米
；
；
)
活动 3：选择合适的数据通信技术 讨论：物联网通信技术就是在物与物之间实现数据传输，在物联网中，无线传输技术有哪些？普通翻页器采用的是什么技术呢？我们设计的翻页器可以选择哪一种技术呢？ 观看视频：教师播放物联网通信技术微视频，学生观看、思考。 举例：老师列出视频中提到的一些常用的物联网技术，以及它们的传输方式及其特点。请小组成员结合生活中的使用经验各举一个例子。 (
填一填：
)选择：根据前面的需求分析，请为班级使用的课件翻页器选择恰当的物联网通信技术，并说明理由。 □ 移动通信 □ Wi-Fi □ 蓝牙 □ ZigBee □ 其他： 选择理由：
3．规划项目实施方案 明确了技术路线和主要功能需求之后，即可制作课件翻页器。请组内讨论，规 划翻页器制作的过程。
环节 师生活动 设计意图
项 目 实 施 1．连接主控和计算机 活动 1：梳理翻页器工作中的数据通信过程 观察：翻页器通过无线传输技术连接到计算机，通过按键发送相应的命令，模拟鼠标操作，控制课件的播放。 思考：如何用物联网实验设备（主控板）上的按键来替代传统翻页笔的按键，实现对大屏电脑的控制？翻页按键分别发送的是什么指令？ (
其他控制
-
) 活动 2：添加蓝牙模块 操作：打开编程环境，在无线传输技术中选择蓝牙模块，设置为人机交互模式，并为蓝牙设备起个名字，默认是“mpy_hid”，可以修改。 (
设置蓝牙设备的
名称
:
) 选择蓝牙工作模式 模拟键盘 2．编程实现控制功能 活动 1：编写主程序，初始化蓝牙连接 程序启动时首先需要连接大屏电脑，需要初始化蓝牙设备，模拟键盘对象，向电脑发送控制命令（按键），为了方便操作，可以先在屏幕显示操作提示。参考程序如下： 设置模拟键盘模式 设置蓝牙名称 引导学生进 一 步深 入地思考 将传统翻页笔 与主控板连接， 把按键、命令、 功能进行对应， 梳理翻页器工 作中的数据通 信过程。 与互联网建立 连接类似，物联 网设备之 间建 立连接之前，都 需要初始化配 置。 教师让学生填 写自 己的蓝牙 名称，在后面与 计算机配 对时 使用，帮助学生 建立起对物联 网数据通信连 接过程的基本 认识，以及信息 安全意识。
环节 师生活动 设计意图
项 目 实 施 活动 2：编写按键控制程序，实现翻页控制 A、B 键翻页程序：翻页器最常用的功能是“上翻”和“下翻”，分别使用主控板上的 A 键和 B 键来实现。 (
r
)A对应向上键 B对应向下键 其他控制功能代码类似，小组讨论需要实现的其他功能，在表中填一填按键及对应的功能，并编程实现。 功能快捷键主控板按键程序
3．测试翻页笔使用效果 活动 1：学习蓝牙连接方式，配对教室计算机 观看微视频：教师演示讲解蓝牙主设备与从设备及其在不同应用场景中的区别。在本项目翻页笔的使用场景中，计算机是主设备，翻页笔是从设备。 一对一 连接 一对多连接 (
从设备 主设备
从设备
主设备
) 蓝牙配对：学生在教师指导下，打开教室电脑设置中的蓝牙开关，并搜索自己小组的蓝牙设备名称，找到自己的蓝牙设备，按下图完成配对连接。 打开蓝牙开关 (
搜索蓝牙设备
连接设备
) 活动 2：测试翻页控制效果，展示项目成果 小组合作，模拟老师上课，在不同的距离执行控制命令，记录测试效果。 距离命令控制效果
教师提供基础 上翻、下翻按键 的程序，学生在 此 基础上对照 PPT 快捷键，完 成更多具有创 意的控制想法。 培养学生的创 新精神。 在适当的时候 介绍 蓝牙的应 用场景，以及主 从设备的关系 等知识，学生正 好需要，更容易 理解；这些介绍 让学生理解蓝 牙应用范围很 广泛，模拟键盘 控制只是其中 之一。 学生在测试的 过程中展示控 制效果，体验解 决问题的乐趣； 鼓励 有创新应 用的按键控制 效果；也接受质 疑，比如连接过 程比较烦琐等。
环节 师生活动 设计意图
总结拓展 (
观察思考
)1．总结：身边的物联网通信技术 蓝牙技术只是物联网通信技术中的一种，查阅相关资料，选择一种物联网通信技术进行研究，在表中填一填。 通信技术应用场景我研究了 技术 wi-Fi家庭与办公室场景 , 与 之间连接。传输速率: 口较低 口较高传输距离: 口很近 口中等 口远距离传输数据量: 口较多 较少功耗: 口高 口低 模块价格: 口很低 口中等移动通信 室外无 wi-Fi环境下 , 与 ___————_之间的连接。蓝牙 近距离 , 与 之间的连接 。zigBee 中等距离 , 与 之间的连接 。
2．拓展：解释身边的物联网数据传输应用 观察：随着校园信息化的发展，物联网应用越来越普遍，请小组成员找一找生 活中的物联网设备，观察它们使用的什么通信技术 思考：这些物联网设备之间是如何进行数据通信的？ > 安防摄像头使用 技术连接到监控室 , 实现远程监控。 > 平板电脑使用 技术连接到班级局域网 。
引导学生关注 身边的物联网 现象，在不同的 应用场景中，辨 析不同的通信 方式，掌握其特 点。 通过观察校园 信息化设备，在 本单元智慧校 园的范围内寻 找更多的案例， 思考其中的物 联网通信技术。
十、自我评价量表
以小组为单位，请你对本项目的学习情况和完成情况进行评价，在图中填一填。
十一、板书设计
十二、教学反思
从本项目的教学效果来看，学生对于编程控制老师的课件播放很感兴趣，学生有许多创意，项目实施的效果也良好。学生体验了发现问题、分析问题、提出需求、设计产品、解决问题的完整过程，获得了知识技能、数字素养的全面提升。同时，学生对于蓝牙技术的其他应用， 比如蓝牙耳机、蓝牙车钥匙、蓝牙鼠标等应用也比较感兴趣，但目前无法通过编程来进行控制。学生对于其他的通信方式了解不多， 比如 ZigBee 等，需要在后续的项目中再进行学习。

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