关注
0
粉丝
3
帖子
/v。。。
04月21日

教学设计 | 隔离报警器的制作

敬请各位同仁批评指正!

设计依据:

本次新型冠状病毒疫情比较严重,全民都在抗疫,在疫情防控的严峻形势下,个别缺少公德者,却成为了不和谐之音,他们的行径和表现让人大跌眼镜。有些人在隔离期间不主动待在家,外出乱跑。针对此问题,要求设计一款基于物联网的报警系统,只要家里的门被打开,就会激活值班人员的掌控板发出警报声,并播报消息,值班人员可以快速作出应对。

学情分析:

掌控板是创客教育专家委员会、广大一线老师共同提出需求并与创客教育行业优秀企业代表共同参与研发的教具、学具,是一块为教育而生的开源硬件,也是一个公益项目,性价比很高。它集多种传感器、感应器于一身,配备一块OLED屏幕,集成ESP-32高性能双核芯片,支持WiFi和蓝牙双模通信,可作为物联网节点,实现物联网应用。本课编程采用Mind+,它是基于Scratch3.0开发的青少年编程软件,用其和掌控板结合可以很容易的去创造交互式故事情节、动画、游戏,可以大大增加学生的学习兴趣。通过设计生动有趣的实例,让学生在实践中了解Mind+和掌控板,提高学生的学习兴趣。

本课授课对象是学校机器人社团学生,学生人数20人左右。预计课时2-3节课。该班学生从初一开始学习机器人和各类积木式编程,因此对于积木式编程软件比较熟悉,有利于他们很快熟悉Mind+的编程方式。本案例是学生在基于学习Mind+和掌控板简单功能后设计的,内容较多,但都较为简单,很容易掌握,而且接触到物联网远程控制,可以激发学生的兴趣。

二、教学目标:

知识与技能

1. 了解什么是MQTT。

2. 学会中国移动物联网平台onenet的注册和使用方法;

3. 学习Mind+中MQTT模块的添加和使用;学习编程语句如果执行的使用方式;

4. 学习掌控板上按键的使用和编程方式;

5. 利用cad软件设计简单的门结构。

过程与方法

1. 通过提出隔离外出报警系统,让学生思考如何才能解决这个问题的办法,培养学生的探究精神;

2. 通过小组合作的形式,探究编程的方法和掌控板之间的连接原理。

情感态度与价值观

1.培养学生的价值观和社会公德心

2. 培养学生发现问题、解决问题的能力;

3. 培养学生自主探究学习能力、动手实践能力。

建议课时:3课时

器材准备:掌控板,N+扩展板,木板、软件Mind+

教学过程:

(一)、创设情境

教师活动:学生观看一段视频:3月15日北京朝阳区一澳大利亚籍女子,由首都机场入境进京,本应在租住地居家观察的梁某妍,未戴口罩在小区内跑步。

提出问题:我们如何用技术的手段,检测到隔离后私自外出。

学生活动:观看录像。思考作为社会的一个成员,在防疫期间,怎么做是社会公德的体现。学生回答,各抒已见。

(二)、新授课

教师展示已经做好的作品,向学生展示,开门后掌控板报警并亮红灯。引导学生思考作品是怎样做成的,需要解决什么问题?学生根据教师的引导,师生互动探究实现方法。

一、什么是MQTT

MQTTMQTT(Message Queuing Telemetry Transport,消息队列遥测传输协议),是一种基于发布/订阅(publish/subscribe)模式的"轻量级"通讯协议,该协议构建于TCP/IP协议上,由IBM在1999年发布。MQTT最大优点在于,可以以极少的代码和有限的带宽,为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议,使其在物联网、小型设备、移动应用等方面有较广泛的应用。如:机器与机器(M2M)通信和物联网(IoT)。其在,通过卫星链路通信传感器、偶尔拨号的医疗设备、智能家居、及一些小型化设备中已广泛使用。(教师补充学生回答并详细讲述)

二、onenet的注册和使用,教师演示。

OneNET就是MQTT的一种,是由中国移动打造的物联网开放平台。平台能够帮助开发者轻松实现设备接入与设备连接,快速完成产品开发部署,为智能硬件、智能家居产品提供完善的物联网解决方案。

1.注册


(需要手机号,学生基本都带手机或智能手表)

2.使用


首先,添加产品


其次,进入设备列表,添加设备(需添加两个)


最后,添加API KEY,记下产品ID,设备ID以及API KEY。

因为是两个设备相连,需添加两个设备。

教师巡视并指导。

学生根据教师演示注册并添加产品和设备。

三、硬件准备

两块掌控板,一块N+扩展板。



实现过程:发射端和接受端需连接wifi和onenet,发射端开门后发送信息到onenet,onenet接收信息后发送到接收端,接收端发出警报播报语音。

讲解过程,并要求学生画出流程图,并拓展。学生分小组探究。

四、程序实现

我们把设备联网后与云平台的设备连接上。使用两个掌控板,一个用来发送消息给topic0,一个用来接收topic0的消息。

教师简单演示如何调出MQTT模块,如何简单初始化参数(ONENET的设备的TOPIC是用户自己定义的)


1.编写发送端程序(掌控板1)


2.编写接收端程序(掌控板2)


学生按小组分工制作。教师巡视并解决学生编程中遇到的问题。

五、设计门框架

设计一个门框架,用激光切割机切割,拼出一个门的框架,将掌控板发射端固定在门背后。

六、拓展探究

1.实现灯光循环报警。

2.播放语音提示。

3.如果有多块掌控板,如何连接?

4.用这个原理还可以完成什么项目?

七、作品展示

在巡回检查指导学生操作的过程中,发现好的作品,进行展示,师生评价指出优缺点。做好作品后续完善和评价工作。

小结:

以“隔离报警系统”为主题,主要是让学生了解MQTT、 学会中国移动物联网平台onenet的注册和使用方法、学习Mind+中MQTT模块的添加和使用。


参考帖子:https://mc.dfrobot.com.cn/thread-280602-1-1.html?from=singlemessage

1

点赞

268 次阅读2 条评论1 人赞
2条评论