2020-2021学年闽教信息技术2020版八年级下册 第13-14课时 《应用广泛的物联网》
第13－14课时 
应用广泛的物联网
教学内容分析
本课主要针对物联网进行系统介绍，让学生利用物联网模块将开源硬件接入互联网，并设计智能门禁等实用型创客作品。学生在学习第一单元后，已经初步认识开源硬件，并能用 MakeCode和Mind＋对 micro：bit进行编程控制。在这个阶段，学生已经能比较熟练地连接micro：bit主控板和扩展板，能区分扩展板不同引脚的作用，能用图形化编程平台进行编程，通过数据线将代码上传到主控板，实现定的实用功能，设计出简单的创客作品。本节课为动手实践课，需要学生动手接人物联网模块，并通过WiFi接入互联网，因此，实施本课教学前需要对电脑机房的无线联网承载能力进行测试。
教材首先让学生了解生活中的物联网，从交通、家电等多个方面让学生知道物联网早已深入生活的方方面面。特别是在5G时代，我们便捷的生活，离不开物联网。然后，让学生思考物联网的具体应用，例如远程监测蔬菜大棚的温度和湿度、孩童房间的环境情况等，通过物联网模块实现信息的接收和发送。
在实践活动中，学生需设计物联网温度警报器和智能门禁系统。其中，物联网温度警报器作为基础案例，引导学生了解物联网模块端口及指示灯信息，了解物联网模块的工作原理及通信方式，一步一步将物联网模块接人主控板，并登录物联网平台。学生初步了解物联网模块编程的应用，能获取WiFi信息及物联网平台信息，填写初始化参数，将开源硬件接入物联网，与互联网互通数据，测试是否联网成功。如果联网测试成功，则写入程序，读取温度传感器数据，每隔一段时间自动将读取的数据发送到物联网平台。如果学生学有余力，则鼓励学生改进程序，在特定条件发生时，自动发警报信息到物联网平台。
实践活动二则需要结合舵机等硬件和其他辅助材料，设计较为完整的智能门禁系统。学生需了解舵机的连接方式和编程调试方法，将舵机作为智能门锁的模拟门芯，实现开闭功能。在物联网平台成功收到门铃信息的基础上，学生通过物联网平台向开源硬件发送指定信息，如果收到的信息经过比对和开门指令相同，则用舵机模拟门锁开启。门锁的自动关闭，则可结合学生对智能门锁的认知，自主设计。
通过本课学习，学生有了物联网知识的基础，可以编写程序让开源硬件实时发送数据或者接收远程控制指令，更加精细和动态地管理硬件设备。学生结合多样化材料设计创客作品，有助于培养学生动手能力和思考能力，进一步完善学生关于开源硬件的认知体系，也为后续综合活动做了必要的铺垫。
教学对象分析
在前面的活动中，学生已经学会连接micro：bit和主控板，能根据线缆颜色将传感器接人扩展板，能用Mind＋、MakeCode等图形化编程平台对micro：bit进行编程，结合各种传感器制作简单的创客作品。本课旨在进一步巩固学生所学技能，较为深入地了解物联网，体验物联网在现实生活中的应用，从而认识物联网模块，并用物联网模块设计创客作品。
从学生年龄角度分析，他们对物联网已有一定感知，但普遍认识比较片面，八年级学生经过多年信息技术学习，信息获取能力较强，可以课前布置收集物联网资料的课题，让他们在课上从不同角度展示他们所认知的物联网。在本课中，让他们理解物联网是新一代信息技术的重要组成部分，它能通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将物品与互联网相互联，并进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
学生要有一定的手工制作能力，能用纸盒等材料设计智能门锁和智能门铃所需的门框或房屋，这部分内容可根据学生实际情况，在课上完成或者课前合作完成，也可以跨学科合作，进行合理的美工设计。
由于学生已有基础不同，硬件搭建和程序编写能力会有所差异，可以通过微课学习、课本自学、教师引导示范等方式，让多数学生在体验中获得成功的喜悦。学生已有较丰富的硬件搭建经验和编程经验，接入物联网和使用舵机不会成为多数人的难点。针对操作存在困难的学生，可以充分发挥小组的力量，帮助这部分学生解决搭建和编程中存在的问题。对于学有余力的学生，则鼓励他们灵活应用已有硬件，探究设计功能更强大的智能装置。
本课的学习能引导学生发现物联网的广泛应用，感受IoT与开源硬件的无缝融合，鼓励他们创新性应用新技术解决已有问题，提高应用能力和创新意识
教学目标
1．了解物联网。
2．了解物联网模块的工作原理。
3．了解开源硬件接入物联网的方法。
4．了解设置物联网模块参数并登录物联网平台。
5．了解简易物联网温度报警器的工作原理及实现方法。
6．了解物联网模块发送和接收信息的方法。
7．了解基于物联网功能设计门禁系统的工作原理及实现方法。
教学重点和难点
1.教学重点。
了解物联网，结合物联网模块实现远程信息收发。
2.教学难点。
登录物联网平台设置物联网模块参数、设计完整的IoT创客作品。
教学方法
1.比较观察法：播放介绍物联网的视频，展示物联网模块的图片，让学生较为深入地认识物联网的发展历史及其应用，了解开源硬件接入物联网的方式。
视频可播放《三分钟了解物联网概念》《十个超酷的物联网项目》等，让学生从多个角度了解IoT及其应用情况，感受IoT的应用价值，思考物联网在具体场景中的应用。
2．讲授法：讲述物联网模块的工作原理，如何登录物联网平台并收发信息，让学生理解物联网的应用价值。
3．任务驱动法：以接入物联网和设计智能门禁为主题，学生根据任务的具体要求，开展小组合作的探究性学习。
4．交流、评价法：展示学生的活动成果，鼓励学生参与评价。
教学准备
1．教学环境：计算机网络教室（可正常联网）、无线WiFi环境、转播控制系统。其中，无线路由器最好使用工业级路由器，以确保多个设备可同时顺利无线联网。
2．资源准备：资源包（视频：《三分钟了解物联网概念》《十个超酷的物联网项目》《战疫AI陪护系统》），有关物联网应用的文字资料、各种物联网模块图片、课件、学生作品模板。
3．实验器材准备：micro：bit、micro：mate扩展板、物联网模块、180°舵机，数据线一条，纸盒等手工材料若干（课前，可用手工材料设计门框或房子，便于固定舵机，模拟门锁开闭）。
| （2）演示学生代表作品，引导其他学生提问，思考如何实现作品设计及解决遇到的问题。学生代表交流在探究过程用到的知识技能及存在的困惑。 （3）演示讲解开源硬件通过接收物联网平台的指定信息，实现门锁的开闭功能，让学生模仿练习。 （4）引导学生思考门锁关闭的不同情况，实现门锁智能闭合。 |
认真观察教师演示，在理解的基础上构思作品功能。 |
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实践创新 | 在原有作品基础上，尝试实现智能门禁更多的功能，例如密码、语音提示等功能，甚至可以结合摄像头，实现面部识别等功能，让智能门禁更智能。 | 小组合作，延伸作品应用场景，讨论设计新的创客作品。 | 突破教学框架，尝试设计原有作品的延伸功能，设计新作品。 |
总结 | 1．总结：通过这节课的学习，你对物联网的认识有哪些改变？ 2．请同学们在课余时间，从因特网、图书馆或书店查找有关资料，提高对物联网的认识。 | 回答问题。
活动向课外延伸。 | 师生一起总结所学知识和技能，进一步理解物联网在生活中的应用。鼓励学生课外学习。 |
教学反思方向
1．对物联网的概念是否理解，是否了解在生活中的物联网实际应用。
2．本活动综合性较强，使用了一定的手工材料，需根据学校条件进行规划，确定所用的材料。机房条件不足，可以让学生在家做好门框或房子模型，再带来。如果无法实现可以适当省略部分外观设计。
3．是否能独立测试物联网的连接状态，尝试解决制作过程中出现的各种问题。
4．是否让学生自学或小组合作进行探究实践和项目总结，在充分交流中解决问题。
5．评价时，是否以项目展示和过程性评价为主，多鼓励学生积极参与并体验动手实践的乐趣。能否引导学生将所学知识，应用到现实生活中，并思考如何用开源硬件结合物联网解决现实中的问题。
