资源简介

项目2 搭建商品溯源系统
——物联网原型系统搭建
教学设计
一、项目分析
根据本单元项目1的规划设计，本项目是在实验室环境下，借助物联网技术实现商品溯源，采集、传输、存储和查看需要溯源的信息。本项目将应用实验设备搭建物联网原型系统，模拟商品溯源系统的工作过程。具体来说，是用RFID 电子标签模拟商品“身份号码”、RFID阅读器和主控板模拟采集信息端的电脑，主控板通过Wi-Fi接入网络，并编写程序，实现商品溯源系统的功能。
二、学情分析
（ 1 ）心理特征：八年级学生的好奇心强，喜欢动手实践，但对复杂系统的理解与设计能力有限。
（2）知识水平：已具备基本的物联网知识、计算机操作技能和简单的编程知识。
（3）个体差异：学生在逻辑思维、创新能力和动手操作方面存在差异。
三、教学目标
1．素养目标
能根据需求搭建模拟商品溯源系统，解决实际问题，并解释其工作机制，提升学生的计算思维。
2．项目目标
完成模拟商品溯源系统的实验设备组建，并编写程序进行验证。
四、教学重难点
1．教学重点
完成模拟商品溯源系统的实验设备组建，并编写程序进行验证。
2．教学难点
能根据商品溯源系统的工作机制，合理搭建系统并完成编程实现。
五、教学策略
采用项目式学习和合作学习相结合的策略，鼓励学生分组讨论、协作解决问题。
六、教学准备
商品溯源系统需要网络服务器支持，模拟商品的电子标签信息被读取后，相关数据都会通过网络传输、存储在网络服务器中，供追溯查询。
1．选择实验器材
根据各环节的功能需求和实验室的条件，选择合适的实验器材，为搭建模拟商品溯源系统做准备。
(
实验器材
数量
电脑
1
主控板
1
RFID
阅读器
3
RFID
电子标签
3
程序下载线
1
数据线 若干
)
2．准备网络数据库
溯源所涉及的数据都需要存储在网络服务器中，本项目选用的是TinyWebDB免费服务器，通过共享账号（用户名和密码都是share）直接登录即可。
七、评价建议
评价内容 评价标准
完成溯源系统的硬件搭建，以及网络服务器的设置。 能够合理选择和使用相关实验设备，完成模拟商品溯源系统的硬件搭建。
编程实现溯源系统的功能，完成实验测试。 能够熟练编写溯源系统的程序，并对程序进行运行和调试。
实现各项实验目的，深刻理解物联网原型系统的相关原理和功能，并能迁移使用。 理解物联网原型系统的组成和功能，可以利用物联网系统解决生活中的其他问题。
八、学习流程
本项目不仅需要完成模拟商品溯源系统的硬件搭建，在网络环境下连接相关设备，包括模拟商品物流传输过程要经历的各个站点，还需要编程实现在系统中查询、删除、添加商品信息等各项操作，最后对溯源系统进行调试。本项目教学，可以从以下四个环节展开：
九、教学过程
教学环节 学生活动 教师活动 设计意图
项目情境明确目标 1．创设情境 学生观看商品溯源视频，了解溯源系统的工作过程。 2．引发思考 □是否能够模拟商品溯源系统的硬件组成？ □是否能够理解系统各设备的网络环境设置？ □是否可以编写程序实现商品溯源功能？ 3．明确目标 完成模拟商品溯源系统的实验设备组建，并编写程序进行验证。 播放视频及图片，创设情境，引导学生思考问题。 引入课题“搭建商品溯源系统”，让学生明确项目目标。 聚焦情境问题，激发学生的学习兴趣。 迁移至本项目的问题解决。
项目准备分析规划 活动 1：选择实验器材1．分组讨论 根据各环节的功能需求和实验室的条件，选择合适的实验器材，为搭建溯源系统做准备。 2．完成手册 根据讨论结果，想一想需要哪些实验器材。 实验功能实验所需器材 采集数据□ 主控板 □ RFID 阅读器 □ RFID 电子标签 □ 其他
引导学生提出问题，并尝试根据溯源系统工作流程，选择合适的实验器材。 自主探究，小组讨论并思考商品溯源系统中每个模块的功能， 为搭建商品溯源系统做铺垫。
教学环节 学生活动 教师活动 设计意图
项目准备分析规划 收集学生完成的学习任务单，及时发现和记录存在的问题。 引导学生围绕项目核心问题进行小组汇报，表达自己的观点。 播放视频，突出溯源过程中，服务器对溯源数据管理的作用。 设计表单让学生选一选数据库在商品溯源过程中的作用，并围绕关键词联系实际举出实例。 引导学生进行知识迁移，进一步了 解TinyWebDB服务器。 小组讨论，思考教师提出的问题，梳理商品溯源系统的工作过程，选择搭建系统的实验器材。 引导学生通过知识迁移独立完成任务， 培养学生的自主学习能力。
传输数据 □数据线 □ Wi-Fi □其他
存储数据 □在线数据库系统□其他
3．小组汇报 （ 1 ）为什么选择这些实验器材？ （2）选择的实验器材在数据采集、传输及存储过程中有何作用？ 活动2：准备网络数据库 1．观看视频 溯源系统中的数据库。 2． 自主学习 实现商品溯源为什么需要建立数据库，数据库在商品溯源过程中有哪些作用？ □存储数据。 □记录数据。 □查询数据。 □关联数据。 3．知识链接 在溯源系统中，识别商品的电子标签后，程序会将该产品的产地、物流等数据，通过网络上传、存储到服务器中，供追溯时查询。 TinyWebDB 服务器提供有共享账号，用户名和密码都是share，直接登录即可。 学习过程：思考教师提出的问题，小组合作探究，为项目实施做好准备。
项目实施搭建系统 活动 1：搭建溯源系统硬件结构 根据前面的项目分析与规划，使用实验器材，模拟搭建商品溯源系统。 （ 1 ）模拟搭建：学生使用笔在图中连一连主控板、 RFID 阅读器。
教学环节 学生活动 教师活动 设计意图
项目实施搭建系统 (
RFID
阅读器
RFID
电子标签
) 组织学生开展小组合作，提供搭建商品溯源系统的微课，让学生自主学习。 组织学生合作搭建、调试网络数据库平台。组织学生讨论、交流对数据库知识的理解，例如，数据库就是存储数据的电子仓库。 让学生自主学习 本 知 识 点，按照要求，使用实验器材搭建商品溯源系统， 培养学生的实践操作能力和团队协作意识。 通过构建商品溯源系统， 培养学生的自主探究能力及团队合作意识。
（2）分组搭建：分小组进行商品溯源系统的搭建。 （3）互换检查：小组互换，检查系统搭建结果。学习过程：模拟→尝试→检查，层层深入。 活动2：调试网络数据库功能 （ 1 ）注册账号：分小组注册TinyWebDB 服务器账号，记录用户账号与登录密码等信息。 数据库地址用户账户登录密码
（2）尝试操作：在浏览器中输入TinyWebDB 服务器地址，登录数据库，尝试以下基本操作，将结果填写在任务单中。 基本操作参数更新数据读取数据删除数据查询数据
（3）讨论思考：对数据库进行操作，在商品溯源过程汇总方面能发挥怎样的作用？ 学习过程：通过搭建系统服务平台，思考并积极回答教师提出的问题。小组合作，填写设备及平台信息，并思考这些设备及平台在系统中的作用。
教学环节 学生活动 教师活动 设计意图
项目实施搭建系统 活动3：编写程序上传 采集的数据最终都要存储到网络服务器中。每上传一条数据，网络服务器的数据库中就会增加一条数据记录。 （ 1 ）分析数据流程：以采集“产地”信息为例，分析数据是如何传输至网络服务器的，完成任务单。 环节解决的步骤登录数据库采集数据处理、上传数据
（2）编写溯源程序：根据给定的源程序，完善模拟商品溯源系统程序，思考下面程序块在商品溯源过程中的作用？ 尝试对数据库平台进行操作，并记录操作结果。 通过思考，强化学生对数据库在商品溯源过程中的作用的认识。 通过对程序的判断，让学生将程序模块与系统功能建立关联。 组织学生开展小组合作，收集学生在系统测试过程中遇到的问题，解疑答惑、评价点拨。 引导学生编写程序对系统进行验证， 丰富其解决问题的策略与方法。 通过编写商品溯源系统程序、记录数据、验 证结果等实验环节，培养学生 的观察能力及科学探究能力。
①
② ③
（3）上传运行程序：连接主控板和电脑，将编写好的程序上传至主控板运行，用RFID 电子标签经过物流站点采集模拟商品信息。 （4）商品溯源查询：登录TinyWebDB 服务器，根据学习手册提示，查看数据库记录，找一找模拟商品的信息。 学习过程：小组合作交流，测试系统是否能够正常工作，记录实验数据，思考并回答教师提出的问题。
教学环节 学生活动 教师活动 设计意图
展示汇报项目评价 （ 1 ）展示、交流项目成果，简要描述商品溯源系统的搭建和运行环境测试的过程。 （2）学生观看小组展示，与同学讨论交流，对于没有完成的小组分析问题并解决（自评、互评）。选取一到两个小组谈谈实践过程中遇到的问题及解决方案。 （3）教师点评：通过对本项目的学习，你掌握了哪些知识内容？ □ 完成模拟商品溯源系统的实验设备组建。 □ 了解HTTP（hypertext transfer protocol，超文本传输协议）的特点。 □ 能对编写的程序进行运行和调试。 项目展示。 自评、互评、师评。 通过交流与展示，检测学习结果。 通过互评、 师评 和 自评， 培养学生分析问题、解决问题的能力。
总结反思拓展提升 1．总结提升 （ 1 ）根据图示，说一说物联网原型系统的组成部分及其作用？ （2）构建物联网原型系统需要哪些硬件设备？ （3）物联网原型系统中，网络服务器都有哪些功能及操作？ 2．作业设计 利用网络自主学习，了解、比较物联网MQTT （message queuing telemetry transport，消息队列遥测传输）协议、 HTTP，完善下表内容。 本项目 选用的协议特点 MQTT 协议□占用的带宽和资源很少 □可靠性高 □支持异步通信和离线消息 HTTP□支持请求、响应和状态码等操作 □支持各种不同的数据格式 □可靠性高
从项目情境中，归纳、总结学科核 心 概 念 及 知 识。 设置分层的课外作业，进一步对课堂学习的内容进 行 巩 固 与 建构。 帮助学生总结梳理知识结构、突破重难点问题。促进学生素养提升。 帮助学生巩固所学知识。 实施分层教学策略，确保各个水平的学生均能取得进步。
十、教学反思
根据项目活动安排，学生的学习活动可以围绕以上四个环节展开，但需要注意的是，网络服务器的使用与操作应在加深学生理解的基础上进行，否则学生容易从形式上去操作而不知其内在原理。学习活动安排上，可以组织学生讨论、交流对数据库知识的理解，例如，数据库就是存储数据的电子仓库。溯源离不开大量的数据，TinyWebDB服务器是网络存储中的数据库，每个用户可以申请一个甚至多个数据库地址，TinyWebDB服务器中的每一个用户名相互独立，互不影响，数据库的安全性比较高。也可以让学生先进入服务器网站，注册账号，体验如何对数据进行更新、查询、删除、修改等操作，学生熟练掌握网络数据库的相关操作，对网络数据库有深入的理解后，再对模拟商品溯源系统进行测试，会大大提升项目实施的达成度。

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