开源硬件搭建应用系统（课程设计）.docx

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1、我的小家变聪明了基于Arduino开源硬件搭建应用系统一、教学内容：本课是八年级第六单元物联网创新应用的活动2搭建应用系统。重点讲解开源硬件以及其在物联网中智能家居的应用，选择不同的传感器作为本课一个核心问题“如何根据设计需求做相应的硬件准备和搭建工作？”展开项目式学习。本课时分四个阶段来进行：1 .构思需求阶段：此阶段在上一个课时已完成，明确了设计方案。2 .准备阶段：课前让同学们学习微课，学生进一步认识了开源硬件的功能，除此之外，根据设计方案选择不同的传感设备。3 .实施阶段：本阶段共分为两个环节：1.根据设计方案要求，组内讨论思考,完成传感设备与房屋模型的搭建工作；2.根据测试报告中安装

2、清单，完成Arduino主板与传感器等电子设备连接工作。4 .测试运行阶段：检测主板、传感器等硬件设备是否可以正常使用，获取传感器取值范围，为下节课的编写程序打下基础。二、学情分析：八年级的学生具备较强的动手能力，对于新鲜事物具有强烈的好奇心。学生在前期课程的学习中已了解物联网的工作过程，认识各类传感器。虽然学生在生活中有物联网应用场景的体验，但是对物联网的结构、功能没有清晰的认识。同时大部分学生没有接触过开源硬件，对其使用和编程更是知之甚少。三、教学目标：1.学科目标(1)理解物联网的概念与结构，学会开源硬件与常见的传感器的使用。(2) .学会合理搭建智能家居场景。(3) .学会使用Ardu

3、ino主板与传感器等硬件设备的连接与测试。2.核心素养(1) .信息选择与加工意识的培养。感受物联网对社会生活的价值，创设需求情境，利用信息系统解决实际问题。(2) .计算思维的培养。学生在项目实施过程中，通过判断、分析语综合各种信息资源，运用合理的思路形成解决问题的方案。(3) .创新能力的培养。开放式作品设计过程中启发了学生的思维，学生在实践过程中激发出新的思路。四、教学重难点：教学重点：1 .理解物联网的概念与结构。2 .学会开源硬件与常见的传感器的使用。教学难点：1 .根据设计方案合理搭建智能家居场景。2 .Arduino主板与传感器等硬件设备的连接与测试。五、教学方法：利用CDlO工

4、程教育模式即构思(Conceive).设计(DeSign)、实现(Implement)和运作(OPerate),进行项目式学习。学生采用小组合作，进行探究式学习。六、教学过程:教学环节教师活动学生活动设计意图视频导入明确设计需求播放智能家居设想视频，综合上节课学生的设计方案，教师给出三种可实现的方案，请学生选择一种方案来实现。第一种：智能风扇第二种：智能窗户第三种：智能门禁小组讨论，交流想法确定设计方案通过视频导入，快速进入情境。明确设计方案。项目实施准备硬件设备1 .将学生分组：3人一组。2 .教师按组发放已经搭好的小家模型、主板、传感器、电机和USB线等硬件设备，布置学生自学开源硬件介绍的

5、微课。3 .教师提问：智能小家的聪明大脑在哪里？学生回答。4 .布置学生选择硬件设备。展示学生测试报告【回答问题】学生认为聪明的大脑就是Arduino主板，而各种传感器就是辅助大脑的各种外界感官。就像人的眼睛、鼻子。根据设计方案合理选择硬件，完成测试报告中的硬件清单选择。让学生认识开源硬件和传感器的功能与区别。项目实施设备搭建阶段任务一：1 .教师提问：传感器应该放在房屋模型的什么位置？为什么？2 .教师总结，安装位置应结合设计方案合理搭建。任务二：1.教师提问：传感器与主板如何连接？学生组内讨论，确定传感器安装位置，学生汇报。学生组内讨论，根据测试报告进行连接。学生在讨论当中结合了生活当中的

6、现象考虑问题，真正做到了在做中学。2.布置学生根据测试报告、微课开源硬件使用指南将选择的传感器与主板连接。自学微课开源硬件使用指南，完成连接。项目测试运行程序测试任务三：硬件测试。1 .教师演示传感器测试。2 .教师提问：LCD上显示的数据从哪而来？如何结合你的设计，修改这段测试代码？（此环节除了项目测试报告之外还提供开源硬件使用指南微课辅助指导学生。）3 .教师提问：硬件测试的目的是什么？4 .下发测试程序的模板，指导学生使用MagicBlock软件打开程序。教师作相应指导辅助学生读懂代码。布置学生完成硬件测试。5 .展示各组学生的测试报告。【回答问题】LCD显示的数据就是我们所选择的传感器

7、获取的数据。在程序中找到传感器代码段，修改LCD显示的数据为传感器获取的数据。【回答问题】一方面是为了确保硬件的正常使用，另一方面是将测试后得到的数值记录下来，为下一步的程序编写提供依据。学生打开测试程序的模板。观看演示，并自己动手尝试代码修改，烧录运行。学生汇报测试结果通过学生自己亲手搭建测试的硬件设备，更加直观的体验开源硬件使用的过程和原理，了解数据传输以及数据处理时发挥的作用。通过修改代码，烧录运行，让学生进一步理解程序代码在功能实现中的作用。项目评价拓展总结任务四：物联网探究讨论1 .教师提问：结合物联网的概念，实现了设计方案的聪明小家属不属于物联网的应用？2 .布置学生分组讨论并汇报讨论结果。【回答问题】学生A:我认为这不是真正的物联网，这只是单纯的人工智能，自动化控制。学生B：我认为这就是物3.教师实物演示通过手机APP互联操作家居的实例，引导学生再次认知物联网的结构：感知层、网络层与应用层联网，通过设备将物品连接，并通过传感器设备感知控制设备运行，就是物联网。通过实物展示，让学生加深对物联网的认识。通过物联网探究讨论环节，让学生深刻理解物联网结构。学生完成评价问卷。4.布置学生在安徽省信息技术辅助平台完成项目学习评价问卷。5.教师及时收集学生学习的掌握情况并及时评价反馈。学生听课，观看视频。意图激发学生继续学习的兴趣。6.总结本节课收获,播放畅想2050视频。