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
学生在本项目中将以非常熟悉的食堂就餐场景为背景，加上自动结算系统，学习射频识别技术。在熟悉的生活场景中，寻找背后的物联网应用，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，目的是帮助学生理解物联网数据采集的一般过程。并以此为突破口，进一步理解物联网世界中的感知识别技术。
二、学情分析
学生在上一节课通过探究倒车雷达的工作原理，初步了解了物联网传感器的工作过程，进一步激发了学生对于物联网数据采集的兴趣。本节课内容承接上节课的主题， 以智能餐盘为例，带领学生认识物联网射频识别技术。八年级学生在生活中已经接触过比较多的射频识别技术的应用，例如校园卡、公交卡、ETC①等；他们对于本课的话题充满了探究的欲望，但同时他们只了解现象，不明白背后的原理，老师需要提供足够的支架，设计恰当的活动，帮助学生开展探究。
三、教学目标
1．素养目标
在生活场景中，了解射频识别技术的特点，以及在物联网中的应用。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。
2．项目目标
利用射频识别技术，揭秘智能餐盘背后的物联网数据采集技术。
四、教学重难点
1．教学重点
（1）了解射频识别技术在物联网中的应用。
（2）分析智能餐盘的工作过程，了解射频识别技术的特点。
2．教学难点
理解射频识别技术采集数据的方法。
五、教学策略
本项目运用物联网实验设备模拟智能餐盘自动结算的过程，目的是探究 RFID① 阅读器读取电子标签信息的方法。因此，项目实施的重点指向认识并使用射频识别技术，需要先向学生介绍射频识别技术的特点、优势，以及不同场景下该选择什么样的电子标签等基础知识，然后再引导学生围绕模拟智能餐盘的项目开展探究活动，包括搭建智能餐盘系统、编写程序等，在完成项目的基础上，理解射频识别技术采集数据的工作过程，从而达成素养的提升。
六、教学准备
本项目学生需要认识不同的射频识别技术，建议教师准备一些不同类别的标签。项目实施需要用到的器材/设备如下。
器材/设备 数量 作用/功能
主控板 1 块/组 用于执行程序，实现电子餐盘系统的功能
射频识别器（阅读器） 1 块/组 用于读取电子标签的信息
电子标签 不少于 3 块/组 用于模拟餐盘，表示不同的菜品
七、评价建议
1．过程性评价
通过观察各小组项目学习过程和项目实施各阶段的完成进度等，评价各小组的项目实施情况，对小组成员的项目参与度、贡献度进行评价，指向学生素养达成的过程。
2．总结性评价
观察小组项目成果，要求程序演示运行正确，代码模块逻辑结构清晰、合理，能实现数据采集功能，展示汇报时，能总结出射频识别技术的特点和基本工作过程。
八、学习流程
教师创设项目情境，引发讨论，明确学习目标任务，然后学生根据小组分工，在教师提供的项目支持下，按下图所示的流程开展项目学习活动。教师首先通过微视频再现餐厅就餐场景，引导学生猜测智能餐盘背后的技术原理，通过学习了解射频识别技术的特点和应用场景，从理论上验证学生的猜想，对射频识别技术建立一个基本认识；其次通过实验器材搭建智能餐盘模拟系统，编写程序，实现菜品的识别和价格的计算，在动手实践中探究射频识别技术的工作过程；最后总结拓展，实现素养的提升。
九、教学过程
师生活动 设计意图
项 目 情 境 1．视频导入，情境再现 讨论： 围绕单元主题，交流讨论假期出行时在高速服务区就餐的场景。 观看视频：一家快餐店与别处不同，大厅内虽然人流量很大，但井然有序，李明很快拿到一个餐盘，选择了几样自己喜欢的菜品放入盘中，然后将盘子往结账台上一放，便可自动计算出价格，非常快捷。 思考：该餐盘是如何自动计费的呢？ 2．讨论交流，明确目标 小组交流讨论：智能餐盘为什么如此神奇？其中是否应用了物联网感知识别的技术？与上节课传感器是否类似？ 明确本课的学习目标：探究智能餐盘背后的工作原理，了解物联网射频识别技术。 通过视频再现生活 情境，提出问题，激 发学习兴趣。 通过问题讨论，让学 生关注其中的射频 识别技术，聚焦并明 确项目目标。
项 目 准 备 1．观察餐厅自动结账过程 观察现象：观察顾客从选菜到结账的过程，顾客只需要把选好的菜品放入餐盘中，再将餐盘放到结账台上，结账台的屏幕上会自动显示出菜品的总价。 提出问题： （1）结账台是根据什么识别不同菜品的？ （2）结账台是如何获取菜品信息的？ （3）结账台是如何计算菜品价格的？ 2．猜想智能餐盘使用设备 提出猜想： 回顾物联网工作过程，明白在智能餐盘中，应该有能让智能餐盘感知到菜品类别的感知设备。 查阅资料：猜想智能餐盘中到底使用了什么样的感知设备？带着问题观看微课、查阅资料，然后在下图中进行勾选，并简要说明理由。 发挥教师在项目学 习中的引领作用， 引导学生回顾、分析 情境中的结账过程； 关注识别菜品和计 算价格这一关键问 题。 项目支持相当于施 工脚手架，适时提供 视频、图文资料，帮 助学生快速补齐知 识基础，为项目实施 做足知识准备。
师生活动 设计意图
项 目 准 备 项目学习的路径设 计，要有学生参与， 教师引导学生共同 规划项目实施方案。 培养学生的规划意 识和组织能力。
猜想 口某种传感器 口条形码或二维码 口摄像头口磁卡 口电子标签 口其他 : 理由 :
3．制定智能餐盘探究方案 整理思路：根据小组的猜想，本项目将采用物联网实验器材，模拟智能餐盘的识别过程，试验该技术能否实现智能餐盘的应用。 提出探究方案： 搭建智能餐盘系统 → 编写菜品识别程序 → 揭秘系统工作过程
项 目 实 施 1．搭建智能餐盘系统 根据小组讨论的项目实施方案，假设智能餐盘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信息，使其能够被识别。运用物联网器材，搭建智能餐盘系统来进行验证。 （1）选择器材：在物联网实验套件中，挑选适当的器材，当作智能餐盘系统中的关键设备。 让学生参与器材的 选择，在选择的过程 中认识和辨析物联 网设备的功能，提升 数字化学习与创新 能力。 引导学生思考智能 餐盘系统各组成部 分与物联网器材的 对应关系，帮助学生 建立系统观，便于理 解物联网系统。 用现实世界与实验 设备的对应，帮助学 生建立物理世界与 数字世界的映射，以 便将这种分析问题 的思路迁移到其他 问题解决之中，培养 计算思维。 学生在实践中关注 物联网连接的规范， 特别是RFID 读写器 四个引脚的含义以
(
主控板
电子标签
射频识别阅读器
)
学生观察智能结账台，思考各部分的功能，将其与物联网器材进行对应，在下面填一填： 主控板：对应 实现 功能； 电子标签：对应 实现 功能； 射频识别阅读器：对应 实现 功能。 （2）连接设备：将主控板与 RFID 读写模块连接起来，模拟结账台，并将电子标签贴在碗底，模拟餐盘。 (
电子标签
(碗底
)
主控板
RFID
射频读写器(结账台)
)
师生活动 设计意图
项 目 实 施 2．编写识别菜品程序 当把餐盘放到结账台后，需要编写程序来识别餐盘中的菜品信息，计算价格，并将其在结账台的屏幕上显示出来，完成模拟支付功能。 （1）尝试识别电子标签信息。 编写如下程序，上传到主控板，将电子标签贴到识别器上，观察输出结果。 及与主控板的正确 连接，电子标签卡的 感应位置等。培养动 手能力，让学生在做 中学、学中创。 通过编写和测试程 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。 教师适当演示程序 编写的过程，介绍射 频识别模块中各个 语句的含义，帮助学 生选择合适的语句， 实现功能。 通过绑定菜品的价 格信息与序列号的 对应，帮助学生理解 编码及数据与客观 世界的对应关系，提 升数字素养。 让学生先体验识别过 程，观察识别结果只 是一个序列号，从而 引发思考，再寻找解 决方案，用列表分别 表示菜品和价格，再 用序列号进行对应， 从而解决问题。培养 学生的计算思维。
(
清空
PO
P1
1
1
获取
RFID
卡片序列号
普通
不换行
)
思考：识别出的序列号有什么含义？ （2）绑定菜品类别及价格。 每个餐盘底部都有一个电子标签，且该电子标签只有一个唯一编号，即序列号，需要用列表将电子标签的编号与菜品名称、价格进行对应绑定。
(
food
price
) "蔬菜""豆制品 ," 牛肉" 3 , 5,8 "2300209011 ", "2300209029" "2300209005"
（3）编程自动识别菜品。 餐盘靠近识别器时，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。
(
清空
)—读出序列号 9 找到它在列表中的位置 rfid 第一次 (
元
项
) (
price
第
id
) t—把菜名和价格显示出来
（4）编程实现结算扣费。 计算出价格后，读取学生卡中的电子钱包信息，实现模拟扣款。完整程序请参考教学资源。
(
清空
扣费
num
i
结算成功:
num
普通
不换行
—从电子钱包中扣款
—显示结算结果
)
师生活动 设计意图
展 示 评 价 1．测试智能餐盘系统识别效果 学生将编写好的程序上传到主控板，使用不同的电子标签模拟不同菜品，测试识别结果，填写在下表中。 菜品及价格识别数量识别总价支付结果
2．小组为单位进行展示评价 小组成员根据实际情况完成评价量表的填写。 教师对本节课的学习情况与项目完成情况进行综合评价，学生填写学生学习手册中的评价量表。 用表格记录项目实 施的结果，并交流与 展示，提高学生的创 新能力和语言表达 能力。 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 提 升 1．总结识别过程，揭秘智能餐盘工作原理 观看视频：射频识别系统包括阅读器、电子标签以及计算机组成。电子标签封装在被识别物体上，当其靠近阅读器天线发出的磁场范围时，会被自动识别，读取其中信息，传输给计算机处理。 教师提出拓展问题， 或由学生提出生活 中常见的射频识别 技术应用，分析其工 作过程。 帮助学生总结梳理 知识结构、强化重难 点。 学生将所学知识技 能运用到生活中去， 解释生活中的类似 现象，发现其背后的 原理，从而实现真正 的素养提升。
(
电脑
(主控板)
) 数据传输 程序控制 (
射频识别
阅读器
) 读取 写入 (
电子标签
)
小结：教师在学生总结汇报的基础上进行总结，演示射频识别系统的工作过程，帮助学生建立完整清晰的认知。 2．拓展应用，寻找图书馆里的射频识别技术 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的时候，会判断该图书有没有办理借阅手续，如果没有，则会发出报警声音。请结合本课知识，思考在图书借阅和归还的过程中射频识别技术的应用，在下图填上射频识别系统的组成。
十、板书设计
十一、教学反思
学生对于射频识别技术并不陌生，都有校园卡、门禁卡的使用经验，对于刷卡识别以及结算的过程都有所体验，这些为理解本课核心知识奠定了良好的基础；但学生对于物联网设备不熟悉，编程能力较弱等，这会给智能餐盘系统的搭建和功能实现带来一定的挑战，需要老师进行演示，或者提供半成品的程序、硬件连接的微视频等，帮助学生在课堂有限的时间内完成项目。
各小组基本完成了项目，实现了模拟菜品的识别和价格的结算，并显示结果。学生在学习过程中表现出浓厚的兴趣和强烈的探究欲望，学生对于物联网数据采集有了更深的认识。学生在上一节课传感技术的基础上，了解了全新识别“物”的方式。通过本节课的学习，学生也对生活中射频识别技术的应用有了更为理性的认识，能够运用本课的知识，解释公交卡、ETC、图书馆等场景下射频识别技术的应用，能够用物联网的眼光来观察身边的智慧社会，思考其背后的原理，提升了信息意识和计算思维。

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