资源简介

项目2 手机扫码骑行共享单车——物联网工作过程
教学设计
一、内容分析
本项目是“物联网实践与探索”模块的第二个项目，在该项目的学习过程中，学习者通过手机扫码解锁共享单车的实际操作，认识物联网的逻辑架构，进而对物联网的工作过程形成认识。本项目是继认识物联网后，让学生通过扫码骑行共享单车的体验，了解共享单车的系统组成，引导学生按数据处理的流程，逐步分析，从而了解物联网的工作过程。
二、学情分析
本节课的学习主体是八年级的学生，他们好奇心重，观察力、分析能力及自主学习能力较强，对生活中的实际情境兴趣浓厚，乐于从实际问题入手进行学习和探究，动手能力强并且对动手操作富有热情。在之前的学习中，学生已经对物联网建立了基本认识， 了解了物联网概念以及与互联网的区别，但对物联网的工作原理缺乏认识。因此，学生还需要在教师的引导和支持下，通过项目学习的方式进行探索。学生可以通过网络搜索、实验探究等多种形式，了解物联网的工作环节，建立对物联网工作流程的认识。
三、教学目标
1．素养目标
（1）体验共享单车开锁流程，了解共享单车系统组成。
（2）通过对共享单车开锁过程的分析，了解物联网的工作过程。
（3）能运用物联网中感知、传输和应用三层逻辑结构， 了解物联网系统的工作过程。
2 ．实验目标
通过探究使用共享单车，了解其开锁过程。
四、教学重难点
1．教学重点
体验身边的物联网应用，认识物联网的逻辑结构。
2．教学难点
（1）能够将物联网工作流程与物联网的三层结构相对应。
（2）通过实验探究，激发学生对物联网的学习兴趣。
五、教学策略
创设数字化的学习环境，以生活情景式问题为驱动展开教学。学习环节中，鼓励学生大胆猜想，并针对猜想展开实验探究，从而认识共享单车车锁、了解二维码的工作应用，建立物联网的逻辑结构。教学过程中，数字化的评价方式为即时评价提供了可能性，教师根据学生提交的评价数据，及时调整教学节奏，针对性讲解，节省出更多课堂时间给学生自主学习。
六、教学准备
本项目教学活动，教师可以准备如下表所示的实验器材，其中智能手机可以使用教师的手机，让学生参与体验。
器材/工具 数量 作用/功能
智能手机 4 部 用于体验手机扫码骑行共享单车功能
连接互联网的计算机 30~60 台 用于查询信息
智慧平板 4 台 小组答题、评价
纸质任务单 60 份 用于记录实验数据
投屏设备 1台 用于活动演示
七、评价建议
1．过程性评价
学生能合作完成项目任务，完成每次实验活动中的功能目标，积极参与小组活动，参与度高，能积极发表自己的一些看法或认真听取同伴发言，为小组提供所需资源。
2．总结性评价
以素养达成为导向，原理运用能力为准绳，展开自评和互评。
通过本项目的学习，学生能对身边真实应用场景中物联网的应用进行分析，了解物联网的工作过程。在项目的学习过程中，要注意关注学生的思维培养，运用观察、实验等方式， 借助数字化平台、项目手册等方式记录学生过程性学习数据，教学及时点评。
评价指标 评价标准 评价结果
小组合作 分工明确，主动探究，实验记录单有专人记录，操作有专人负责 ☆☆☆☆☆
信息意识 通过使用共享单车，理解物联网在生活中的应用，以及尝试使用物联网的方式解决问题 ☆☆☆☆☆
计算思维 能对共享单车开锁过程进行分析，从工作流程出发，分层探究共享单车究竟是如何开锁的，从而分析出可能导致单车开锁失败的原因 ☆☆☆☆☆
数字化学习与创新 通过手机扫码解锁骑行共享单车，理解物联网工作流程及原理，从而创新地去思考生活中还有哪些方面可以应用物联网 ☆☆☆☆☆
信息社会责任 能正确树立安全防范意识，理解物联网系统的工作过程，并建立起安全、合理应用物联网的意识 ☆☆☆☆☆
八、学习流程
课堂的教学中，教师创设以关爱学生的家访活动为背景，以共享单车异常教师无法使用为主线展开教学。在整个教学环节中，学生们带着老师用车存在问题的疑问，不断探究以共享单车为例的物联网世界，从而了解物联网的组成、认识物联网的工作过程。在教学完成后，学生们在教师的引导下，成功找出了共享单车无法开锁的原因，解决了问题。整个教学活动以 3 个紧密相连的问题展开，采用实验教学的形式，让学生在实践中学习、在探究中成长。
问题 1：共享单车车锁由哪些部分组成？
教师引导学生找出普通车辆与共享单车的区别，并及时捕捉学生的好奇心——智能车锁的组成与机械车锁会有哪些不同？为了解共享单车的工作过程，教师为学生提供实验基础，借助智慧课堂的分类互动，展开探究性实验一——“探究智能车锁的组成”，在学生不断尝试和获取知识的过程中，了解物联网设备的基本组成模式，即通信模块、定位模块、控制模块。
问题 2：手机与共享单车是如何交流的？
在学生已经完成智能车锁组装、初步认识物联网的基础上，教师通过进一步提出问题——手机与共享单车是如何交流的—激活学生的思维；学生会根据实验一找出手机与共享单车的沟通入口—二维码。有了这样的前提，教师再次为学生提供实验需要的设备进行探究性实验二—“探究沟通桥梁二维码”。学生在完成实验探究后，能将上节课所学知识和本节课的车锁组装知识进行迁移、应用，顺利找出扫描二维码可能存在的问题。
问题 3：共享单车是如何实现开锁的？
了解二维码可能存在的问题以及作用之后，引导学生进一步思考：获取信息后要使用共享单车还需要哪些后续流程。物联网的数据在云端传输对于学生较为抽象，教师采用实验探究的方法，将理论知识转换成实践的目标。课堂教学中，学生通过微课了解物联网的工作流程，并结合流程图分析，展开探究性实验，如手机摄像头模糊、车锁电量不足等问题都会导致共享单车无法开锁，网络异常也可能导致物联网连接失败。随着学生探究的不断深入，物联网的整体工作流程将具体呈现。
九、教学过程
教学流程 学习过程 教师活动 设计意图
情境导入明确目标 1．创设情境 韩梅梅同学是一个乐观开朗的好孩子，可是她已经两天没有到校上学了，电话也打不通，李雷老师决定骑共享单车去韩梅梅同学家家访。李老师来到共享单车旁边，不知道什么原因，对很多共享单车进行扫码后，都无法骑行。 2． 明确目标 明确本活动的学习目标，即共享单车实现解锁的原理是什么。 故事导入描述问题， 代入情境，激发学生 思考单车无法解锁的 原因。 揭示课题“手机扫码 骑行共享单车”，让 学生明确项目目标。 让学生回忆日常场景 ，感受师生之情，并激发学习动机。
实验一： 探究智能车锁 的组成 1．实验情境 共享单车与普通自行车相比，最大的区别在于共享单车有一把神奇的智能锁。同学们可以查阅资料，完成智能车锁的组装。 配件表 1 . 摄像头 2. 定位模块 3 . 通信模块 4 . 二维码 5 . 电池 6 . 蓝牙 7 . 控制模块 8 . 机械车锁 9 . 密码控制锁 10 . 网络通信模块 11 . 车锁感应器
组装区 引导学生从普通的机 械锁出发，关注共享 单车车锁的特别之 处，进而思考物联网 设备的构成。 教师提供各配件的功 能说明书，发布智慧 课堂分类活动，让学 生通过平板互动，将 配件表中的配件拖至 分类区，完成智能车 锁的组装。 出示实验流程与学生 一起了解实验目的， 准备实验器材，通过 这样细致的前期工 作，为学生能够高效 开展实验做好充分的 准备。 让学生亲身实 践，激发学习 动机。学生根 据已有认知和 学习资料展开 实验活动，培 养探究精神。 创设数字化学 习环境，学生 分小组讨论， 展开想象 ，探 索物联网设备 的组成，激活 课堂。 实验探究可以 验证假设的正 确性，培养学 生的动手能力 和实践操作技 巧，激发学生 的好奇心和学 习兴趣，提升 他们自主探索 和解决问题的 能力。
可通信 可定位 可控制
2．实验要求 【实验目的】探究智能车锁的组成及配件作用。 【实验准备】小组分工、微课、任务单（表 1）、评价量表（表 2）。 【实验器材】互联网电脑、智慧课堂教学环境。 3．实验过程 步骤 1：组长分工，档案员、记录员、操作员。 步骤 2：组员在组长的组织下，自主探究，通过查阅资料、观看微课等方式，讨论选择哪些配件完成智能车锁的组装。
教学流程 学习过程 教师活动 设计意图
实验一： 探究智能车锁 的组成 (
配
) (
己件名称
配件功能
二维码
用户扫码
)步骤 3：记录员记录所需要的配件，操作员将所有使用的配件拖至组装区，提交作答。 步骤 4：小组汇报实验结论。 步骤 5：组长使用平板提交实验评价。 表 1 实验记录单 探究智能车锁 表 2 实验评价量表（智慧课堂发布） 评价内容评分项 功能实现A 积极查阅资料 , 了解各配件功能 ,组装的智能车锁功能完善 B 初步了解配件功能 , 完成智能车锁组装 C 功能不完整 小组合作A 组长分工明确 , 讨论充分 , 实验记 录单记录完整 B 组长未分工 , 实验记录单记录完整C 单独学习 , 实验记录单记录不完整
4．实验结论 智能车锁由 配件组成。它们的作用分别是： 。 教师巡视辅导，明确 实验要求，提供必要 的实验条件，组织学 生开展实验，及时指 导学生记录实验数 据。 组织学生分享实验结 论，介绍不同的车锁 设备在物联网中的作 用，并引导学生结合 评价量表完成评价。 实验的开展需 要教师提供充 足的资源。这 些资源不仅包 括实物材料， 还涵盖了实验 手册、微课等 指导性文档， 确保资源的充 足性和实用 性。 在线评价系统 通过实时监控 和反馈机制， 显著提高了实 验教学的安全 性和互动性， 同时为学生提 供了即时的学 习支持，确保 实验教育富有 成效。
教学流程 学习过程 教师活动 设计意图
实验二： 探究沟通桥梁二维码 1．实验情境 李老师来到共享单车旁，他发现每辆车上都有一个二维码，于是就拿出手机，打开具备扫码功能的APP，扫描了二维码。 2．实验要求 【实验目的】分析扫描二维码失败的原因、了解二维码采集信息的作用。 【实验准备】小组分工、任务单、车锁二维码图片。 【实验器材】安装扫码 APP 的手机、智慧课堂环境、马克笔。 3．实验过程 步骤 1：组长明确分工。扰乱员负责使用马克笔和信息屏蔽仪，操作员操作手机，记录员填写任务单。 步骤 2：小组成员自主探究，小组讨论手机在当前扫码环节中可能存在的问题，记录员负责将讨论后的结果记录到任务单。 步骤 3：小组汇报实验结果。 步骤 4：组长使用平板提交评价。 表 3 事件一与二维码的交流 播放预先录制的情景视频，让学生更生动地代入情景中，随后引导学生基于上节知识、本节智能车锁的组装知识，大胆想象，如互联网、车锁、摄像头等原因会不会对扫码产生影响，开展实验探究。 提供微课、提供纸质 任务单（表 3），为 学生开展实验做好准 备，并发布智慧课堂 在线评价（表 4）， 收集实验中的过程性 评价。 学生实验的过程中， 巡视辅导。关注实验 评价，规范实验流程。 为实验创设情境，能够有效 提升实验的效果和参与者的体验。 知识迁移，活学活用。 让学生动手使用手机扫描共享单车二维码，并不断思考在真实场景中可能会出现的故障问题，体验物联网中的信息交流。 过程性育人评价，规范实验流程、培养良好习惯。
活动事件 现象记录 探究结果
扫描二维码 扫码失败 二维码被涂抹
表 4 实验评价量表（智慧课堂发布）
(
内容
)评价内容 评分项
功能实现 A 主动探究 , 记录多种情况 B 完成探究 , 发现记录少于 3 种情况C 发现2 种情况及以下
教学流程 学习过程 教师活动 设计意图
提出猜想发散思维 小组合作A 井然有序 , 小组合作默契 B 完成目标 , 但有组员未参与C 小组成员不沟通实验过程A 多次实验 , 验证结果 B 一 次实验 , 记录结果 C 使用手机做无关实验的事情
4．实验结论 经过探究，我发现如果二维码存在 情况，如果手机存在 情况，就会导致扫码识别错误或失败，导致共享单车开锁失败。 经过探究，我也发现扫描二维码成功后，手机的反馈有 ，手机和信息处理中心之间实现了沟通，发送了解锁的请求。 5．原理运用 采集车辆信息是共享单车物联网系统中的 层。在该系统中，为确保用户能够顺利采集到车辆信息，必须确保 。 组织学生进行实验结论的交流展示，引导学生从多个维度思考问题，发现问题。 培养学生日常关注物联网设备，维护物联网设备安全。
实验三： 探究开锁流程 1．实验情境 经过探究，李老师下载了共享单车 APP，发送了用车请求，却迟迟没有开锁。学生们继续展开探究。 2．实验要求 【实验目的】探究共享单车解锁过程，了解物联网云端的工作原理。 【实验准备】小组分工、任务单、知识手册、微课。 【实验器材】互联网电脑、智慧课堂教学环境。 3．实验过程 步骤 1：组长明确分工。操作员播放微课，记录员填写任务单。 步骤 2：组长组织大家查阅学生学习手册、观看微课等资料。 步骤 3：组内共同讨论展开探究，并积极寻找判断依据，记录员将讨论的问题记录到任务单。 播放微课，再次设疑。 讲解手机与共享单车 信息中心的关系，分 析流程图展示共享单 车的解锁过程，在理 解的基础上展开对数 据在云端之旅中可能 存在问题的探究。 引发学生好奇 心和求知欲。 流程图更加直 观地展示物联 网工作流程， 教师提供学习 支架，培养学 生解决问题的 能力。
教学流程 学习过程 教师活动 设计意图
实验三： 探究开锁流程 步骤 4：小组汇报实验结果。 步骤 5：组长使用平板提交评价。 巡视指导，引导学生 将实验数据和发现记 录下来，并及时使用 平板完成实验环节的 评价。 学生实验的过程中， 巡视辅导。关注实验 评价，规范实验流程。 学会结合流程 图来猜想生活 中可能遇到的 各种复杂情况 产生的原因， 大胆探究，培 养实践精神。 评价导向，让 学生从多个维 度思考问题， 发现问题。
(
否
)车辆正常 是 否 用户正常 是
图 1 分析解锁过程 表 5 事件二与信息中心交流
现象记录 事件判断 判断依据
提示连接超时 网络不通畅 信息中心无反馈
开锁失败 电池电量低 开锁需要电动
表 6 实验评价量表（智慧课堂发布） (
内容
)评价内容评分项 功能实现A从信息中心 、车辆 、用户三个维度提出可能存在的问题 B 从车辆 、用户两个维度提出可能存在的问题 C 提出 一个维度可能存在的问题小组合作A 井然有序 , 小组合作默契 B 完成目标 , 但有组员未参与C 小组成员不沟通实验过程A 多次实验 , 验证结果 B 一 次实验 , 记录结果 C 使用电脑做无关实验的事情
教学流程 学习过程 教师活动 设计意图
实验三： 探究开锁流程 4．实验结论 共享单车系统是由 判断是否能够开锁，它会对 信息和 信息进行判断，如果出现了用户欠费，或是该车辆已报故障等异常情况，系统会拒绝开锁，并反馈到 。 5．原理运用 在物联网中，进行数据的分析处理，并进行反馈控制的，是 层。 在共享单车系统中，当用户信息和车辆信息发生异常时，就会收到相应的数据处理结果，用户可根据 ，更方便地解决开锁故障。 组织学生进行实验结论的交流展示。
总结反思拓展提升 经过本节课的学习，同学们帮助李老师找到了困惑他的原因，原来是李老师登录的账号没有进行实名认证，在李老师认真录入信息后，果然可以正常使用共享单车了。 1．总结反思 （1）与学生共同总结本节课所学内容，通过三组实验了解物联网的工作流程。 （2）完成智慧课堂平板上的自评与互评。 2．拓展提升 请你选择一件生活中常见的物品，发挥想象，为其添加物联网功能配件，使其变成物联网设备，尝试分析它们的工作流程。 物联网设备我创造 选择物品名称:添加配件设备:设备功能:
教师讲解，引导学生 从探究的角度去解决 生活中可能存在的问 题。 组织学生及时总结， 填写实验过程中的表 现性评价，完成自评 和互评。 引导学生展开想象， 随机选择一件生活中 常见的物品，为其增 加配件，完成小发明、 小创造。 首尾呼应，让 学生学有所 得，学有所用。 巩固知识，学 生总结收获。 让学生对物联 网的工作流程 形成概念模 型，加深印象， 加深对物联网 数据构成的认 识。
十、板书设计
十一、教学反思
学生对共享单车的使用并不陌生，但对物联网的工作流程是非常模糊的。本节课通过不断探究的方法展开实验教学，不断地引导学生自主探究和团队合作。在教学实施过程中，注重过程性评价对实验过程的影响，强调关注实验过程的功能以及合作等因素，并及时通过智慧课堂反馈给学生。但在总结性评价时，没有对学生进行很好的引导。由于本节课的内容限制问题，无法让学生亲自动手参与实验，更多的是基于理论进行探究，而教师在组织这些环节中，给予的指导不够充分，学生在很多问题上没有达成深入思考的目标。

展开更多......

收起↑