资源简介

项目2 智能餐盘自动计费——物联网射频识别
教学设计
一、项目分析
本项目以“智能餐盘自动计费”为主题，重点介绍物联网射频识别技术。通过分析智能餐盘的工作过程，理解射频识别采集数据的方法。本项目涉及的核心概念有“射频识别”和“数据采集”，以餐厅智能餐盘自动结算系统为背景，在学生熟悉的生活场景中，寻找物联网应用，揭秘智能餐盘背后的射频识别技术。通过物联网实验设备模拟智能餐盘，实现自动结算功能，理解物联网数据采集和处理的一般过程。
二、学情分析
1．认知特点
本项目面向的是八年级学生，通过上一课时的学习，他们对物联网的基本概念有了初步的了解，但对射频识别技术的具体应用和工作原理尚缺乏深入认识。学生具备基本的观察能力和分析能力，能够在教师的引导下，通过实验和实践活动逐步构建对射频识别技术的理解。
2 ．学习动机
学生对将理论知识应用于解决实际问题表现出浓厚的兴趣，特别是当学习内容与他们的日常生活紧密相关时，他们渴望通过实践活动来验证自己的猜想，从而获得成就感和满足感。
3 ．学习特征
八年级学生通常更倾向于通过动手操作和小组合作来学习知识，这种学习方式能够增强他们的交流能力和团队协作精神。学生通过实验探究，搭建智能餐盘自动结算系统，能帮助自己深入理解物联网射频识别技术，并提升实践能力和创新思维。
三、教学目标
1．素养目标
（1）了解射频识别技术的特点和优势。
（2）通过实验，探究射频识别采集数据的过程。
2．项目目标
探究智能餐盘背后的射频识别技术。
四、教学重难点及对策
1 ．重点
（1）了解射频识别技术采集信息的一般过程。
（2）掌握使用射频识别设备实现自动计费的功能。
解决对策：提供主控板、射频识别（RFID）读写器及若干电子标签，学生通过实验手册探究射频识别阅读器是如何读取电子标签信息的。
2．难点
设计并完成智能餐盘自动计费实验。
解决对策：提供实现自动计费的半成品程序代码，通过自动识别及自动结算完善代码功能，测试并验证射频识别的工作过程。
五、教学设计思路
本项目针对智能餐盘如何自动计费这一真实问题，引导学生在认识射频识别工作原理的基础上，利用物联网射频识别实现自动结算，适合采用探究性实验开展教学，鼓励学生通过实际操作和实验来探索未知现象，提出问题，做出假设，并通过实验来验证这些假设。
该实验的核心问题是“射频识别”，围绕“如何识别→ 如何读取→ 如何计费”展开探究，具体实验步骤如下。
● 提出问题：智能餐盘是如何自动计费的？它是如何读取到菜品的价格信息的？
● 做出假设：假设智能餐盘使用射频识别技术读取电子标签的菜品价格并进行结算。
● 设计实验：设计模拟智能餐盘自动计费的实验来验证假设。
● 进行实验：按照设计的实验方案进行实验，收集数据。
● 得出结论：根据实验数据和观察结果，得出结论验证假设。
● 交流讨论：交流实验成果，讨论射频识别技术在生活中的应用。
六、实验教学准备
本实验需要准备如下表所示的器材，模拟智能餐盘自动计费系统。通过图形化编程软件mPython 实现识别菜品及自动计费功能。另外，提供实验相关微课、视频等学习支架。
类型 器材/工具 作用/功能
硬件 主控板 执行程序，实现电子餐盘系统的功能
射频识别（RFID）读写器 读取电子标签的信息
电子标签 模拟餐盘，表示不同的菜品（不少于 3 个）
磁卡，实现电子钱包扣费功能（1 个）
软件 mPython 编写程序验证实验
学习支架 实验手册 实验操作要点、实验过程记录、实验结论撰写
视频、微课资源 “智能餐厅自动结账 ”“射频识别技术 ”
七、评价建议
1．过程性评价
（1）个人：考查学生课堂表现，贯穿教学过程始终，以激励性口头表扬为主。
（2）小组：考查学生合作学习能力，以实验项目、展示汇报等方式开展。
2．总结性评价
（1）个人：考查学生实验成果，实验报告完整，实验结论准确，程序演示正确。
（2）小组：考查小组成果展示汇报，汇报时思路清晰、声音洪亮。
评价维度 评价指标 评价结果
实验观察 认真观察实验现象并记录（射频识别读写器读取不同菜品的名称和价格） ☆☆☆☆☆
对数据结果进行分析、归纳（对照识别结果，验证智能餐盘是否正确扣费） ☆☆☆☆☆
实验操作 会连接主控板与射频识别（RFID）读写器 ☆☆☆☆☆
会编程显示不同菜品名称和价格，统计菜品的总价并实现扣费 ☆☆☆☆☆
交流合作 小组合理分工，交流讨论，合作完成“智能餐盘自动计费”实验探究 ☆☆☆☆☆
能够逻辑清晰地展示小组实验成果，总结实验结果，完善射频识别的认知 ☆☆☆☆☆
八、实验教学过程
教学环节 学生活动 教师活动 设计意图
创设情境聚焦问题 1．创设实验情境 观看“智能餐厅自动结账”视频，了解神奇的智能餐厅。在餐厅中，大家排队挑选自己喜欢的菜品放入餐盘中，到结账台，餐盘自动算出总价，非常快捷。 问题 1：说一说，你在生活中体验过智能餐盘吗？ 问题 2：猜一猜，智能餐盘是如何识别不同菜品的？结账台是如何自动计费的？ 学习过程：观看、思考、讨论，聚焦情境问题。 2． 明确实验目标 学习过程：思考并明确本活动的学习目标，即利用物联网技术对“智能餐盘自动计费”进行实验探究。 播放视频，创设 真实情境，引导 学生思考问题。 引入课题“智能 餐盘自动计费”， 让学生明确实验 目标。 引入情境问题， 引导学生对智 能餐厅如何自 动结账进行思 考，激发学生的 学习兴趣，从而 引出本课的实 验探究主题。
实验猜想发散思维 1．猜想智能餐盘感知设备 根据物联网工作过程，猜测在智能餐盘中，应该有能让智能餐盘感知到不同菜品的感知设备。查阅实验手册，观看微课，猜想智能餐盘中到底使用了什么样的感知设备？ 引导学生阅读实 验手册，播放“射 频识别技术”微 课。生活中常见 的感知设备有条 形码/二维码、摄 像头、磁卡、电 子标签等，了解 不同使用场景中 感知设备的特点 引导学生自主学 习，结合生活实 际，讨论并思考 各种感知设备的 特点和优势，以 及使用场景。 小组讨论，思考 教师提出的问
□条形码/二维码 □摄像头 □磁卡 □电子标签 □其他： 理由：
学习过程： 自主学习、查阅资料、分组讨论交流，完成实验手册中的“猜想智能餐盘感知设备”。
教学环节 学生活动 教师活动 设计意图
实验猜想发散思维 2．制定智能餐盘模拟实验方案 智能餐盘能够识别菜品是使用了射频识别技术，在餐盘底部嵌入了电子标签，标签中标记了菜品的价格等信息。根据这个假设，设计一个实验来模拟智能餐盘自动计费的实现过程。请小组讨论实施方案，完善实验手册。 及优势。 以问 题 链 的方 式，引导学生思 考，小组合作制 定 模 拟 实验 方 案。 在学生完成任务 的过程中，巡视 辅导，完成任务 后，请学生上台 演示实验方案。 通过“智能餐盘 设备示意图”， 引导学生分析智 能餐盘结算系统 的组成。对学生 选择的器材进行 反馈和建议。 组织学生小组合 作，按要求连接 实验设备，指导 学生正确操作。 题，梳理智能餐 盘自动计费的 关键问题，培养 学生的自主学 习能力。 围绕“如何识别 → 如何读取 → 如何计费”设计 实验方案，培养 学生的自主探 究学习和小组 合作的能力。 用实验器材对 应真实场景中 的设备，帮助学 生建立数字世 界与物理世界 的联系，培养他 们迁移解决真 实问题的能力。
如何用电子标签表示不同的菜品 如何读取电子标签中的信息
学习过程：思考教师提出的问题，小组合作制定智能餐盘模拟实验方案。 3．准备实验器材，模拟智能餐盘 （1）选择器材。 查阅实验手册，根据“智能餐盘设备示意图”，挑选合适的实验器材。 学习过程：自主学习、交流讨论。 （2）连接设备。 查阅实验手册，将主控板与射频识别（RFID）读写器连接起来，模拟结账台，并将电子标签贴在碗底，模拟餐盘。 学习过程：自主学习，根据实验手册完成设备的连接。
实验探究构建新知 实验 1：如何用电子标签表示不同的菜品？ 查阅实验手册，了解每个餐盘底部贴有电子标签，且该电子标签具有唯一编号。通过程序代码，将菜品名称、价格与电子标签的编号进行一一对应。 提供学习支架，供 学 生自主 学 习。引导学生理解代码含义。 提供半成品代码，解释关键语句，组织学生小组合 作 编 写 程序，使用射频识 让学生自主学习本知识点，培养学生的自主学习能力。 通过编程读取电子标签中的信息，引导学生观察记录射频识别读取到的
(
food
"红烧牛
,
"
番茄炒蛋"米饭"
price
10,5,2
rfid
2736789477,659122074,
1035073674
)
学习过程：仔细观察，了解关键程序代码的含义。
教学环节 学生活动 教师活动 设计意图
实验探究构建新知 实验 2：如何读取电子标签中的信息？ 参考实验手册完善半成品代码，理解程序关键语句，将程序写入主控板。 将贴有电子标签的餐盘靠近射频识别读写器时，会被自动读出 RFID 编号，再通过这个编号，找到对应的菜品名称和价格。观察主控板显示的内容，填入下表中，核对读取的信息是否正确。 餐盘序号电子标签编号名称价格识别结果1号餐盘2736789477红烧牛2号餐盘659122074番茄炒蛋3号餐盘1035073674米饭2
学习过程：编写程序，自动读取菜品名称和价格，检测是否读取正确。 实验 3：如何统计菜品总价，并进行扣费？ 参考实验手册完善半成品代码，理解程序关键语句，将程序写入主控板，读取磁卡中的电子钱包信息，实现扣费。 学习过程：小组合作，运行程序进行测试，实现自动统计菜品价格，并进行扣费。 别读写器读取每个餐盘的信息。 引导学生观察记 录射频识别读写 器读 取到的 信 息，认真核对是 否正确。 提供半成品代 码，解释关键语 句，组织学生合 作编写程序，实 现自动计费及扣 费功能。 菜品名称和价格，明确射频识别是如何读取电子标签中的信息的。 通过测试程序、 记录数据、验证 结果等实验环 节，培养学生的 观察能力以及 科学探究能力。
实验结论成果分享 1．展示汇报 小组汇报实验成果，简单介绍智能餐盘自动计费功能实现过程，并得出实验结论。 实验完成后，请学生展示成果，并简要描述智能餐盘自动计费功能实现的过程。 通过展示交流，培养学生的语言表达能力。
(
智能餐盘通过
记录菜品的名称和价格，
通过
读取信息，计算出总价后，
读取磁卡
中的
信息，实现扣费。
)
学习过程：完成实验手册中实验结论的填写。
教学环节 学生活动 教师活动 设计意图
实验结论成果分享 (
主控板
) (
读取
信息
)2．实验总结 (
磁卡
)电子标签 (
1号
餐盘
) (
2号
餐盘
)3号餐盘
(
扣费
) 计算总价 显示信息 射频识别(RFID)读写器 学习过程：与老师共同总结本实验所学知识点，填写实验评价量表。 3．作业设计 （1）基础性作业。 射频识别技术（RFID）是物联网中常见的识别技术之一， 它可以将电子标签制作成各种样式，在非接触的状态下，由读取设备读出信息，或将信息写入电子标签。请查阅资料，举例说明射频识别技术在生活中的应用。 （2）综合性作业。 在图书馆借书时会发现，图书背面贴有电子标签，当读者携带图书经过门禁时，系统会判断该图书有没有办理借阅手续，如果没有，则会报警。请结合本课知识，思考在图书借阅过程中射频识别技术的应用，在下图中填写工作过程。 学习过程：课中或课后查阅资料，完成分层作业。 提供及时反馈， 指出实验中的亮 点和需要改进的 地方。对本节课 的学习情况与实 验完成情况进行 综合评价。 对课堂所学知识 点进 行 归纳 总 结。 组织不同层次的 学生完成作业， 让所有学生完成 基础性作业，让 学有余力的学生 完成 综 合 性 作 业。 通过互评、师评 和自评，培养学 生分析问题、解 决问题的能力， 促进相互学习 和进步。 帮助学生总结 梳理知识结构、 强化重难点。 通过布置分层 作业，帮助学生 巩固所学知识， 拓展提升，让不 同层次的学生 都能有所提高。
九、板书设计
(
项目2
智能餐盘自动计费
物联网射频识别
智能餐盘自动计费
实验
如何读取电子标签中的信息
计算总价
读取信息
主控板
射频识别读写器
-
电子标签
显示信息
扣费
如何统计菜品价格,
并进行扣费
如何用电子标签表示不同的菜品
)
十、教学反思
1．教学目标达成情况
本次课程的核心目标是让学生了解射频识别技术的特点和优势，并通过实验探究射频识别采集数据的过程。通过课堂观察和学生反馈，大部分学生能够理解射频识别技术的基本原理，并能够通过实验操作来验证智能餐盘自动计费的过程。然而，仍有少数学生在理解射频识别读写器与电子标签之间的交互上存在困难。
2．教学方法与策略
本节课采用了探究性实验的方法，鼓励学生通过实际操作和实验来探索未知现象。这种教学方法有效地提高了学生的参与度和学习兴趣。学生通过小组合作学习，相互帮助，共同解决问题。但需要进一步关注小组内部的分工是否合理，确保每个成员都能积极参与。
3 ．实验操作
学生在连接设备和动手实验方面表现出色，但在实验过程中，部分程序代码稍难了点，导致部分学生对程序编写不够熟练，影响了实验进度。在实验操作时，要提供形式更丰富的学习支架，帮助学生更快地掌握实验技能。
4 ．学生表现
学生在课堂上表现出了较高的参与度和学习热情。特别是在实验操作和成果分享环节，学生能够积极展示自己的实验成果，并与其他同学进行交流讨论。在未来的教学中，可增加更多的互动环节，鼓励学生提出问题并参与讨论，以提高课堂的活跃度。

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