資源簡介

(共17張PPT)
之引爆月球
無線通信
移山
計劃
無線通信是物聯網最常見的傳輸方式，負責將感知層獲取的信息，安全可靠的傳輸到應用層。
物聯網無線通信
藍牙
Zig-Bee
NFC
WiFi
生命監測系統連接
1、現有設備
2、傳輸方式
3、需要獲取的數據有哪些
設計分析
藍牙技術是一種開放的近距離無線通信技術。
音響 耳機 鼠標 智能手環等很多設備通用藍牙與手機連接。
方案構思
01
02
生命監測系統連接
1、現有設備
2、傳輸方式
3、需要獲取的數據有哪些
設計分析
藍牙技術是一種開放的近距離無線通信技術。
音響 耳機 鼠標 智能手環等很多設備通用藍牙與手機連接。
方案構思
生命監測系統藍牙連接
方案呈現
01
02
03
生命監測系統藍牙連接
實時關注航天員心率狀態
小組評價 組員綜合評分 0-5分
宇航員心跳 組員A
月球溫度 組員B
月球濕度 組員C
遇到的問題 組員D
解決方法 組員D
小組貢獻獎 組員E
遠程核彈引爆
距離遠 穩定
需求分析
方案篩選
01
02
優勢 劣勢 最遠距離
藍牙
WiFi
ZigBee
NFC
遠程核彈引爆
距離遠 穩定
需求分析
方案篩選
01
02
優勢 劣勢 最遠距離
藍牙 低功耗、低成本、高安全性 通信距離短，傳輸速率慢 10m
WiFi 設備覆蓋范圍大、傳輸速率塊 數據安全性不高 500m
ZigBee 低耗電、低成本、支持大量網絡節點、快速、可靠、安全 成本高，穩定性不高 400m
NFC 低成本、極高安全性 通信距離短，傳輸速率慢，穩定性不高 3m
知識拓展
WiFi技術適合大范圍、大規模的數據傳輸，在我們生活中已經廣泛應用，但安全性不高，是一種基于802.11標準的通信技術。
802.11標準目前最新的是802.11be，俗稱WiFi7，最高速率為30Gbps，可以輕松應對云計算 VR AI等高吞吐量的應用。
遠程核彈引爆
距離遠 穩定
需求分析
方案篩選
通過Microbit硬件WiFi連接，遠程引爆核彈
方案實施
01
02
03
優勢 劣勢 最遠距離
藍牙 低功耗、低成本、高安全性 通信距離短，傳輸速率慢 10m
WiFi 設備覆蓋范圍大、傳輸速率塊 數據安全性不高 500m
ZigBee 低耗電、低成本、支持大量網絡節點、快速、可靠、安全 成本高，穩定性不高 400m
NFC 低成本、極高安全性 通信距離短，傳輸速率慢，穩定性不高 3m
方案實施演示
方案實施
月球端代碼
控制中心代碼
引爆撞針
安裝參考
舵機代碼
任務評價
評價 應用舉例
無線通信調查表 0-5分 藍牙
控制端程序編寫 0-5分 WIFI
接收端程序編寫 0-5分 Zig-Bee
引爆裝置安裝 0-5分 NFC
遇到的問題
解決方法
地球
ONLY ONE移山計劃之引爆月球
——《無線通信》教學設計
【課標內容要求】
通過對物聯網中無線通信設備的觀察，了解物聯網中各種通信技術的應用，理解網絡通信是物聯網數據通信的基石，初步掌握物聯網的通信方法。
【教學內容分析】
本課系浙教版2022信息技術八下第二單元物聯網中第四課內容。物聯網中，網絡層作為紐帶連接感知層和平臺層，相當于人的神經中樞系統。無線通信是物聯網中最常見的傳輸方式，負責將感知層獲取的信息，安全可靠地傳輸到應用層。
本課有藍牙、WiFi、通信的實現三部分內容，主要讓學生了解常見的數據傳輸技術，初步了解物聯網的通信方法。主要讓學生了解常用的無線通信技術，初步掌握物聯網的通信方法。
本課通過引爆核彈的實踐操作任務，結合了前課中傳感器、舵機、掌控板的相應知識和操作技能，也為后課人工智能、機器人等內容打好基礎。
【教學目標】
通過生命監測系統（智能手環）的藍牙連接任務，掌握藍牙設備配對連接的方法。（信息意識）
通過小組合作查詢網絡資料，對無線網絡通信設備有基礎認知，并能辨析各項技術的優劣勢。（數字化學習與創新能力）
通過小組討論分析引爆核武器任務的需求，選擇合適的無線通信方案。（計算思維）
通過小組合作完成引爆核武器任務，掌握掌控板無線對接的網絡配置方法，實現數據傳輸。對舵機控制，實現引爆任務。了解網絡通信的工作原理，提升物聯網技術的學習積極性。（計算思維、信息社會責任）
重點：根據具體需求選擇合適的網絡通信方案解決實際問題。
理由：根據新課標中課程理念，深化初中階段信息科技原理認識，探索利用信息科技手段解決問題的過程與方法。學生按需求選擇合適的方案的前提是對網絡通信技術有全面了解，并能辨析需求和現有技術間的聯系，經此學生實現從知其然提升到知其所以然。
難點：無線通信設備連接設置（藍牙、WiFi）
理由：本課中設置藍牙、WiFi兩個實踐操作環節，由于經費限制，用于配對的手機和智能手環不能保證為統一型號，連接設置略有區別，需要學生自主探究，操作上有一定難度，需要小組合作探究，集思廣益解決問題。WIFI連接環節中涉及Python程序、舵機控制、掌控板硬件連接等內容，任務量較大，通過小組合作方式分解各個子項目，解決出現的意外情況，均是本課實踐操作中的難點。
【核心素養指向】
1.信息意識
信息意識是指個體對信息的敏感度和對信息價值的判斷力。具備信息意識的學生，具有一定的信息感知力，熟悉信息及其呈現與傳遞方式，善于利用信息科技交流和分享信息、開展協同創新；能根據解決問題的需要，評估數據來源，辨別數據的可靠性和時效性，具有較強的數據安全意識；具有尋找有效數字平臺與資源解決問題的意愿，能合理利用信息真誠友善地進行表達；崇尚科學精神、原創精神，具有將創新理念融入自身學習、生活的意識；具有自主動手解決問題、掌握核心技術的意識；能有意識地保護個人及他人隱私，依據法律法規合理應用信息，具有尊法學法守法用法意識。
2.計算思維
計算思維是指個體運用計算機科學領域的思想方法，在問題解決過程中涉及的抽象、分解、建模、算法設計等思維活動。具備計算思維的學生，能對問題進行抽象、分解、建模，并通過設計算法形成解決方案；能嘗試模擬、仿真、驗證解決問題的過程，反思、優化解決問題的方案，并將其遷移運用于解決其他問題。
【學情分析】
本課對象為八下學生，該年齡段學生思維能力發展較快，已經成初步的抽象思維，應培養其在真實情境中發現問題，對問題抽象分解建模的能力。學生已掌握基本Python程序設計能力，并對開源硬件也已有簡單認知，能在教師引導下進行項目分析設計實施，對完成物聯網項目實驗有非常大的激情。
物聯網的網絡設備種類繁多，應用領域也非常廣泛，通過藍牙配對連接、WiFi連接控制舵機的任務，學生可以體驗物聯網的簡單應用，了解其中奧秘。但該任務實施過程中涉及傳感器、舵機、掌控板的相應知識和操作技能，任務量較大，故安排小組合作探究進行項目式學習。
【設計構想】
整體設想
以《流浪地球2》電影情節作為整體情境，設置生命監測系統藍牙連接、掌控板硬件WiFi連接兩個動手實踐項目。首先了解物聯網無線通信的含義，主要技術，根據情境通過小組合作探究完成智能手環藍牙配對連接；再以引爆核武器任務為切入，引導學生自主探究各種無線通信技術，并辨析實際需求和現有技術的關系，確定解決問題的方案；最后學生通過動手實踐創建掌控板硬件間WiFi連接，并通過編寫程序控制舵機最終使撞針撞擊氣球模擬核彈爆炸。
教法學法
a.講授法:無線通信使用屬于新授課，所以只能采用教師講授的傳統方法比較高效。
b.任務驅動法：以‘引爆月球’為任務引導學生理解和掌握無線通信的概念和使用。
c.小組合作：以‘小組合作’為主要教法，促使學生間相互交流，共同發展。
情境與任務
由易到難，學生學習知識逐步深入，以任務驅動為引導，逐步掌握本節課的知識點。
學生任務
本課設置藍牙連接，探究各種無線通信技術，掌控板硬件間WiFi連接作為學生小組合作任務。同時在前課知識基礎上，對Python程序設計、舵機使用、掌控板編程進行鞏固提升。
核心素養的落實
本節課主要培養學生在信息技術學科中的信息意識以及計算思維。
評價設計
過程性評價表：通過小組長對生命監測系統藍牙配對連接任務中各組員的表現以及取得的成果進行評價，促進學生反思，提升學生活動參與積極性。
終結評價表：對無線通信技術調查，以及引爆裝置程序編寫、硬件搭建等環節進行學生自評；對各項無線通信技術應用舉例，考核學生對無線通信各項指標的了解，鞏固本課重點。
為更好地創設情境，月球端宇航員著道具宇航服，并在機房設置燈光星空頂，使學生沉浸在科幻主題中。
【教學活動設計】
學習任務 學習過程 設計意圖
學生活動 教師活動
課前分組 根據表格示意學生自由組建各國航天員中隊，并選出隊長，領取“移山計劃”任務單。 器材準備：每小組智能手機或PAD一臺、智能手環一個、掌控板加擴展板及數據線二套、舵機一個、氣球回形針若干,BXY Python Editor軟件。 引導學生分組進機房就坐（PPT）
課程導入 學生聽講 同學們，歡迎來到2045年，這里是聯合政府部署的太空控制中心，月球馬上就要撞擊地球了，我們正在月球部署核武器，計劃將月球引爆，從而保護地球，該計劃名為“移山計劃”。 視頻：航天員在月球部署核武器。莫斯：“警告，航天員與控制中心通信連接中斷，現在需要實時監測航天員的身體狀態，如果出現問題，馬上派出備份航天員。” 板書 移山計劃之引爆月球 控制中心與航天員的生命監測系統連接中斷，是物聯網技術中的網絡通信出現了問題。 引用《流浪地球2》情境，點燃學生求知欲，激發學習興趣 通過視頻發布課程任務，使學生科幻體驗更加真實，側面影響學生對人工智能與社會發展關系的理解，提升信息意識
新課講授， 無線通信 學生思考，控制中心和航天員之間的通信方式。 生答：無線 引導學生回答常見的物聯網通信技術 生答：藍牙，WiFi 物聯網中，網絡層的數據傳輸方式有有線和無線兩種，大家覺得現在控制中心和航天員之間的通信應該用那種呢？ 無線通信是物聯網最常見的傳輸方式，負責將感知層獲取的信息，安全可靠的傳輸到應用層。（PPT） 板書 無線通信 請說一說你所知道的無線通信技術 ，教師補充（PPT） 板書 藍牙，WiFi，Zig-Bee，NFC 無線通信的定義由教師簡單帶過，避免過度的概念解釋，提升課堂效率 學生思考生活中常見的物聯網通信技術，引導學生觀察生活，認識到物聯網、人工智能對社會發展的影響，提升學生信息意識
生命監測系統藍牙連接 生思考設計分析，了解任務需求，進行設計分析： 現有設備智能手環、手機、掌控板硬件 傳輸方式為無線傳輸 獲取宇航員心率 體溫數據 小組討論得出結論，使用智能手環監測宇航員心跳，手環一般使用藍牙與手機連接 生答：音響 耳機 鼠標 智能手環 學生活動一： 使用控制中心的手機和宇航員的智能手環進行配對連接，并比一比哪個隊伍速度最快 設計分析 在解決生命監測系統連接之前我們先進行一下設計分析： 1現有設備 2傳輸方式 3需要獲取的數據有哪些（PPT） 方案構思 引導學生閱讀課本，找出合適的無線連接方式。 藍牙技術是一種開放的近距離無線通信技術。但在初次使用時，需要對設備和手機進行配對操作。 生活中常見的藍牙設備有哪些呢？ 方案呈現 藍牙連接指導視頻：智能手環藍牙配對操作。 由于手環、手機型號不統一，配對連接方式有細節區別，需要學生自主探究。 使用運動健康APP進行心率監測（PPT） 板書 生命監測系統藍牙連接 按照設計分析-方案構思-方案呈現的設計一般過程去完成任務，讓學生在真實情境中發現問題，提取問題特征，對問題進行抽象、分解、建模、制定設計方案。提升學生計算思維 以小組合作方式開展討論，并完成任務，進行完成時間的比賽，促進學生提升團隊合作意識 學生嘗試使用信息科技手段解決問題，掌握數字設備的基本使用方法，體驗生活中的信息科技應用，樹立學習和使用信息科技的意識。
過程評價 學生互評： 中隊長對組員在生命監測系統中連接任務中表現做評價 教師點評：各國都建立了藍牙連接，實時監測宇航員的心率和體溫，其中連接速度最快的前三名是X x x 國航天員中隊。（PPT） 通過過程性評價，了解學生在任務過程中的表現，以及解決問題的能力，促進學生反思發展。
自主探究合適的無線連接方式 學生活動二： 學生通過網絡自行了解各種無線通信技術，并通過小組合作完成調查表 并請四位同學簡要介紹四種無線通信技術 引導學生回答：符合需求 視頻：50歲以上出列 莫斯：“由于各國核武器密碼無法統一，只能通過宇航員近距離引爆，300名宇航員就只能在月球和核武器一起自爆了，同學們是否可以尋找一種穩定的遠距離連接無線通信方式，這樣我們可以通過在太空控制中心引爆這些核彈，宇航員就不需要犧牲了。 板書： 需求分析：距離遠 穩定 我們剛剛了解了常用的無線通信技術有藍牙、WiFi、Zig-Bee、NFC，請同學們通過網絡查找，自主探究這些通信技術有何優缺點，哪種更適合做為引爆核武器的無線通信方案呢？（PPT） 展示1-2組學生完成的調查表 大部分航天員中隊同意使用WiFi來作為無線通信的連接方式，理由是什么呢？ 方案篩選 WiFi WiFi技術適合大范圍、大規模的數據傳輸，在我們生活中已經廣泛應用，但安全性不高，大家在公共場合使用WiFi時要注意信息安全，私密信息建議采用安全性更高的中國5G通信。 知識拓展802.11標準目前最新的是802.11be，俗稱WiFi7，最高速率為30Gbps，可以輕松應對云計算 VR AI等高吞吐量的應用。 以無線通信幫助解決核彈引爆問題為例，使學生體悟技術可以保護人的生命，提升學生技術意識 引導學生通過網絡查找資料，合理運用信息科技獲取學習資源，解決學習問題提升學生數字化學習與創新能力，同時提升學生團隊合作意識 學生通過自主查詢資料，小組討論，分析應用需求，選擇合適的無線通信方案，以此解決本課重點：能根據需求選擇合適的無線通信方案 從課堂回歸生活，提示學生注意信息安全，預防個人隱私泄露，提升學生信息意識
建立WiFi連接，引爆核彈 學生活動三： 利用掌控板建立月球與控制中心的WiFi連接。BXY Python Editor軟件進行代碼編寫及燒錄。 控制中心代碼如下： 月球端代碼如下： 舵機控制代碼： 月球端按圖搭建引爆舵機及撞針 方案實施 接下來，我們利用兩塊掌控板硬件建立月球與控制中心的WiFi連接，并進行遠程核彈引爆。 注意提示學生IP地址不能重復，需要1對1配合。 給出完整代碼，需要學生將控制中心和舵機控制代碼整合 視頻：遠程引爆核彈（演示） 有搭建困難的航天員可以請已經搭建完成的中隊協助 為了使核爆的威力達到最大，請各小組搭建完成進行技術試驗后，等待統一指令同時引爆核彈 學生可能會去嘗試將無線頻道重復，試圖控制其他小組的舵機。此時應引導已經完成任務的同學大膽探索。 本環節為學生實踐操作環節，激發學生自主探究、實踐操作能力，以建立WiFi連接，引爆核彈為任務，使學生在科幻體驗中將學習成果進一步落地。突破本課難點：無線通信設備連接設置 學生需要進行代碼修改后才能進行燒錄，培養學生計算思維 本環節不設置比賽，旨在培養學生良好的協作意識與習慣，樂于幫助他人進行信息活動，提升信息社會責任意識
終結評價 各中隊討論自評 互評 引導各中隊完成終結評價表 通過自評互評結合的終結性評價，了解各組在任務實施中的表現。通過無線通信技術應用舉例再次落實本課重點：能根據需求選擇合適的無線通信方案
解除危機，展望未來 按動引爆按鈕，控制核武器引爆 視頻：莫斯：“各國航天員中隊均完成了引爆試驗，請月球端航天員返回控制中心，3 2 1 引爆…… 視頻：引爆月球，地球危機解除 感謝大家使用現代通信技術，實現了核武器遠程控制，挽救了航天員的生命。網絡通信是物聯網數據通信的基石，如何在藍牙、WiFi、Zig-Bee、NFC中選擇合適的應用方案，值得大家思考。智能交通、智能家居等物聯網技術將會使我們的生活更加便捷。 統一引爆核彈，使課堂達到高潮，讓學生體驗成功的喜悅，體悟沉浸式學習的樂趣 呼應主題網絡通信是物聯網數據通信的基石，促使學生理解信息科技對生活的影響，提升學生信息社會責任意識
板書設計
案例啟示
本課以《流浪地球2》科幻電影情節作為情境主線，使學生沉浸體驗科幻情節，符合八年級學生年齡特征，能夠激發學習學習興趣。藍牙連接、WiFi連接建立在情境任務中，但實際是生活中常見問題，課程旨在引導學生通過信息技術手段解決生活中實際問題，提升學生信息意識。
在兩個實踐動手任務中，均以設計的一般過程對任務各環節進行梳理，引導學生能在真實情境中發現問題，提取問題的基本特征，對問題進行抽象、分解、建模、制定解決方案，最后結合前課知識，通過小組合作解決實際問題，無形中培養學生計算思維。
附件：學生任務單
移山計劃之引爆月球學生任務單
無線通信是物聯網最常見的傳輸方式，負責將感知層獲取的信息，安全可靠的傳輸到應用層。
任務一：生命監測系統藍牙連接
(
打開手機運動健康APP，
點擊添加設備選項按鈕
)控制中心：智能手機
(
2、
選擇正確的手環型
號
)
月球端：智能手環
如果設備列表中無目標設備，可點擊手動添加，選擇正確的目標設備型號，點擊開始配對。
如果設備列表中無目標設備，可點擊掃一掃 ，掃描手環上的二維碼。
非華為手環、手機配對連接類似，請查閱手環說明書自主探索。
配對成功后，測量月球端宇航員心率狀態，并由小組長完成評價表。
(
無線通信技術調查表
)
任務二：自主探究合適的遠程引爆無線通信解決方案。
通過網絡自行了解各種無線通信技術，并通過小組合作完成無線通信技術調查表。
依據設計的一般過程，解決問題：
需求分析->方案篩選->方案實施
任務三：建立連接，引爆核彈
打開桌面移山計劃文件夾，參考掌控板的Python代碼，使控制中心和月球端建立掌控板間WiFi連接。
注意：月球端IP地址不能重復，詳見IP地址分配表
月球端宇航員還需完成舵機及撞針安裝(如右圖)，
舵機連接掌控板：灰線GND，紅線VCC,黃線pin1。
月球端程序編寫。全部項目完成后，進行技術試驗（模擬引爆）
最后完成自己終結評價表：

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