RFID助力班级图书管理（教学设计）

《RFID助力班级图书管理》一、教学内容： 本课内容是八年级上册第二单元《物联网数据采集》的第一节——物联网识别技术。分为两课时教学，本课是第一课时，重点讲解射频识别技术的数据采集方法以及其在物联网中的应用，本课围绕一个核心问题“如何快速盘点书架上的书籍存量？”展开项目式学习。分两个阶段来进行：

（1）分析问题，设计方案：学生通过观看教师与学生竞速盘点书籍的过程， 初步感知RFID的强大功能，产生感性认知。通过学习微课，进一步 了解射频识别技术的基本原理，分析设计出书籍盘点系统的实施方案。（2）制作项目，实践探究：利用简易物联网实验工具，完成书籍盘点系统的硬件搭建和程序控制，在实践中真切感受射频识别技术中数据采集的过程与方法，理解其与物联网的关系。二、学情分析：八年级的学生具备将强的动手能力，对于新鲜事物抱有强烈的好奇心。通过交流访谈，得知多数学生知道一些物联网在现实生活中的应用场景，但对于实现万物互联的基本原理知之甚少。大部分同学有射频识别设备使用的生活经历，但是对于其进行数据采集基本方法缺少清晰的认识。学生几乎没有使用物联网实验工具进行数据采集的实践经验，班级中大部分学生的计算机编程能力较弱。因此本节课将适当降低编程的难度，着重体验在物联网平台中使用射频识别技术进行数据采集的完整过程。三、教学目标： 1.通过观看微课视频，认识射频识别技术中的重要工具及其作用，培养学生系统分析信息，辨识信息的能力。2.通过利用射频识别技术实验器材动手设计和搭建简易的物联网系统，体验射频识别技术中数据采集与应用的过程与方法，理解射频识别技术与物联网之间的关系。 3.通过丰富多样的数字化学习资源对比分析射频识别技术在物联网场景中应用，提升学生自主学习和合作学习的能力。 4.通过项目制作学习感受射频识别技术给人类生活带来的便利，提升学生将有信息科技应用于解决真实生活问题的能力。四、教学重难点：教学重点：

1.认识射频识别技术中的重要工具及其作用。2.通过对比分析深化对射频识别技术在物联网场景中应用的理解。教学难点：

1.理解射频识别技术的工作原理。2.通过组装搭建简易物联网平台，实现利用射频识别技术进行数据采集的 功能。五、教学策略：本课教学中将采用项目式学习作为教与学的方法，以小组为单位，为学生准备用于探究练习的物联网实验工具，包括高频电子标签，陶瓷天线，高频读写器和掌控板等硬件器材，计算机中安装mPython软件，并提前在搭建好云端服务器中的图书管理系统，将电子标签与图书事先做好映射关联。六、教学过程：教学环节教师活动学生活动设计意图一、提出问题创设情境为了给班级营造出浓烈的阅读氛围，每个班级都布置了图书角，里面摆满了琳琅满目的书籍，小轩同学是班级图书管理员，需要定期清点书架里的图书存量，以便提醒老师及时补充书籍。如何既准确又快速的清点这么多书成了小轩同学的烦恼。如果是你，你有什么好办法吗？接下来老师来跟几位同学比一比，看看谁最先把这个书架的书籍存量信息统计出来。小组讨论，交流想法A：找几位同学帮老师一起数2位学生跟老师一起竞速统计开门见山，抛出问题，在竞速统计游戏中学生遭遇失败，初步感知射频识别技术的功能强大。二、初步感知分析项目教师：很多同学都向我投来了惊奇目光，这是什么“黑科技”呢？【教师展示设备】老师先卖个关子，请一位离老师最近这位同学简要描述一下老师刚才的操作过程。在老师刚才的操作过程中，我并没有将这个装置与书进行接触，就获取了相关信息，这种非接触式的自动识别技术就是我们今天解决图书管理的法宝——RFID，让我们共同走进今天的项目学习。【回答问题】把一个装置靠近书籍，就能获得书籍存量的信息了。教师展示RFID设备进行数据采集的方法，促进学生形成直观的感性认识，通过举例让学生初步感知射频识别技术。三、微课学习规划项目想要完成出这个项目，首先我们需要明白RFID的工作原理。请各位同学认真观看微课，完成项目活手册中的项目规划任务。【教师提问】：

1.RFID由哪几部分组成？（板贴）2.读写器和电子标签之间沟通的“语言” 是什么？（板贴）

3.RFID最大的优势是什么？（板贴）4.具备以上基础知识后，请大家小组讨 论一下，本项目的制作思路应该如何 呢？【观看微课】完成项目规划部分内容填写1.电子标签、天线、读写器、数 据管理系统。2.电磁波。3.穿透性强。4.小组讨论，汇报思路借助微课，帮助学生在感性认识基础上形成对射频识别技术的理性认知。四、动手实践实施项目在明确了制作思路后，同学也就成功解锁了实验工具箱，请各小组利用工具箱中的物联网实验器材，对照项目活动手册的内容，组内合理分工，动手搭建RFID数据采集装置。打开工具箱，找到对应的工具，操作与连接【小组合作】

为书籍张贴标签在理性认识上，通过操作，获得亲身体验，加深对射频视频技术数据采集工具的认识。【一、为书籍张贴标签】

将书籍和匹配对应的标签进行粘贴

【二、连接天线与读写器】

将天线与读写器的接口连接

【三、连接读写器与掌控板】

考虑到实际使用过程中的便捷性，今天我们使用一个微型计算机——掌控板充当数据管理系统。【教师提问】在贴放电子标签的时候，为什么不能随意贴放？教师为同学讲解书籍和电子标签是如何做到一一对应的。【四、开机测试读取信息】

所有设备连接完成后，打开掌控板，尝试扫描书籍，看看采集到了哪些信息吧。【五、作品展示，答疑解惑】连接天线与读写器连接读写器与掌控板尝试采集书籍信息，发现采集到的数据中只有UID学生提问：如何根据采集到的UID信息得到书籍信息呢？操作结果：设置陷阱，引发学生失败，引发学生对采集数据与物联网之间关系的思考。五、万物互联 项目展示【教师讲解】如何根据UID来得到书籍的存量信息呢？教师讲解射频识别技术与物理网之间的关系。而要将UID发送至图书管理系统中，则需要修改掌控板中的控制程序。【教师演示如何在mPython软件中导入程序，刷入运行】为进行网络联通和数据交换，我们就需要使用一段新代码替代原先存放在掌控板中的程序代码，mPython软件可以帮助我们实现这个功能。听讲理解观看演示，并自己动手尝试代码的导入，刷入运行。1.添加程序后，再次体验，在实践基础上，理性认识进一步加深

2.对比添加程序前后采集到的数据，促进学生对程序作用的理解项目实践三：举一反三

开拓视野【教师引导】RFID在物联网中还有很多有价值的应用，例如我们的小区门禁系统，高速公路上的不停车收费系统（ETC），请左边的小组利用拓展资源包学习ETC的工作原理，右边的小组利用拓展资源包学习门禁系统的工作原理，结合今天这节课学习的内容描述出RFID在该系统的中是如何工作的，尝试总结RFID技术还有什么特点与优势。RFID技术还有怎样的优势呢？学生分层练习，完成拓展任务：1.描述门禁系统的工作原理，不同点在于门禁系统一次只需要识别一张卡，识别距离较近。2.描述ETC系统的工作原理，不同点在于ETC中使用的是有源电子标签，可以主动发射信号，识别距离更远。读取正确率高，可高速移动读取拓展至生活中更多应用，且富有变化，根据理性认识来理解实践，从而丰富理性认识，形成感性到理性认识的再循环。项目评价总结反思师生总结回顾项目：

1.射频识别技术进行数据采集的基本方 法是什么？2.射频识别技术的特点和优势是什么。3.你觉得RFID技术还可以应用于什么场 景？回答问题，总结本节课的学习体验。根据项目评价表，完成自评积极创想射频识别技术在解决生活中其他现实问题的使用。总结本项目制作过程中学习到的知识内容。七、板书设计：八、教学反思：本节课的过程中我尊重学生的认知规律，从感性体验到理性认知，理论与实践循环往复，任务难度层层递进，利用项目学习，引导学生发现问题，解决问题，在此过程中学习知识，掌握