传感器与传感网技术应用 教案 项目五 基于WI-FI技术的智能热水器

《传感器与传感网技术应用》课程教案《《传感器与传感网技术应用》授课教案授课教案北京新大陆时代教育科技有限公司《传感器与传感网技术应用》课程教案《传感器与传感网技术应用》课程教案2020学年度第一学期课程名称Wi-Fi模块设置授课教师授课时间课时4授课类型新授课授课班级课题名称Wi-Fi模块设置教学目标知识目标学习并掌握Wi-Fi模块的烧写方法，并能通过AT命令配置Wi-Fi模块的工作模式，完成两个Wi-Fi模块的无线组网；能力目标在给出任务要求后，能选取合适的通讯模块并完成设备连接通过动手实践了解模块的烧写和配置过程在确定任务后，学生能迅速的根据任务资讯和产品资料制定任务规划。情感目标1.通过对短距离无线通信应用场景的学习，激发学生的创新意识；2.通过组队完成硬件的烧写、配置和组网，培养学生的协作精神及动手能力；3.通过项目中的程序逻辑训练，锻炼学生的思维能力和表达能力。教学重点1.短距离无线通信技术的概念理解；2.WI-FI模块的烧写、配置和组网步骤掌握。教学难点通过AT命令配置Wi-Fi模块的工作模式。教法学法讲授法、任务驱动法、讨论法等。教学手段及资源PPT、任务检查评价单、实操演示。学情分析各院校可根据自己学生学情进行填写使用教材自编教材板书设计无教学环节（时间分配）教学内容及教师活动学生活动教学意图教学手段课前准备（10min）了解课程结构(5min，PPT1-4)让学生明白这节课的主要学习任务就是了解短距离无线通信技术的概念和典型应用，并且WI-FI应用的学习是通过项目的实践来完成的。讲解课堂分数及考核机制(5min，PPT3)积分可从课堂任务互动过程中获得课堂分数将会直接和期末成绩挂钩，每一节课上的任务检查评价单成绩也会直接影响期末的成绩。按分组坐好，了解课堂规则分组讨论任务检查评价单，熟悉相关要求为接下来的授课做好准备明确本次任务目标和要求PPT任务检查评价单任务资讯：短距离无线通信技术学习（25min）一、短距离无线通信技术(5min，PPT5-8)了解短距离无线通信的概念和常见技术的特点和应用，引出应用较多的三种技术：Wi-fi、Zigbee、蓝牙技术(Bluetooth)注意：短距离无线通信技术还有RFID、NFC等，可简单介绍其特点及局限。二、Wi-Fi技术及ESP8266(5min，PPT9-12)通过家用路由器的特点和应用，引出Wi-Fi技术Wi-Fi技术的标准发展及性能比较ESP8266芯片介绍三、蓝牙技术(5min，PPT13-15)通过蓝牙耳机，引出蓝牙技术蓝牙技术的发展及各版本比较蓝牙技术的应用四、Zigbee技术(5min，PPT16-18)以智能家居为例，讲解Zigbee技术在其中的应用Zigbee技术的标准发展Zigbee技术特点及应用场景五、AT指令(5min，PPT19-20)AT指令的概念；WI-FI模块常用AT指令介绍；听讲及分组讨论（你知道哪些短距离无线通信技术的应用）分组讨论（家里路由器有什么优点和缺点）分组讨论（你用过哪些耳机？蓝牙耳机如何配置？）通过目前日新月异的无线通信技术应用来激发学生的学习热情，再通过具体的实例介绍增加学生对知识的掌握，并引出本节WI-FI模块的学习。PPT、教师各组巡视指导AT指令简单演示任务计划与决策（20min）一、任务分析(10min，PPT21-23)团队讨论并确定：任务的主要目标是什么？团队如何分工？实现任务目标需要哪些步骤？二、设备与资源准备(10min，PPT24-25)1、任务要用到哪些硬件设备？2、设备是否有故障？3、设备选型是否最优，有没有不同方案？分组讨论任务计划并确定各小组队长分组讨论方案并选择硬件，同时对硬件进行简单故障检测让学生了解Wi-Fi模块的不同工作模式，并懂得如何根据场景需求去做选择；在确定任务目标后，通过团队讨论确定分工和步骤，并明确所需设备资源。PPT、教师各组巡视指导，在各小组确定队长后，明确队长要求（汇报进度、沟通难点等）。任务实施（110min）一、Wi-Fi模块烧写（30minP26-32）1．确认Wi-Fi模块烧写需要的硬件和软件。（注意硬件型号和软件版本）2．按照任务书要求连接硬件（注意硬件拨码开关和平台通讯模式）3.根据文档提示利用烧写工具完成烧写（注意软件烧写设置）4.分组确认烧写结果（时间允许时，分组内交换分工各做一遍）二、配置AP模式（30minP33-36）1．确认配置AP模式需要的硬件和软件（注意硬件型号和软件版本）2．按照任务书要求连接硬件（注意硬件拨码开关和平台通讯模式）3.利用串口工具完成配置（注意串口工具设置）4.分组确认配置结果（时间允许时，分组内交换分工再做一遍）三、配置station模式（30minP37-40）（本小节要求和上节AP模式相似）1．确认配置station模式需要的硬件和软件2．按照任务书要求连接硬件3.利用串口工具完成配置4.分组确认配置结果（时间允许时，分组内交换分工再做一遍）四、WI-FI模块无线组网（20minP41-44）1．确认WI-FI模块无线组网需要的通讯模块和软件2．按照任务书要求连接硬件3.根据文档提示完成配置并验证。4.分组确认配置结果（时间允许时，分组内交换分工再做一遍）分组实操，在每阶段任务开始前，确认各步骤的硬件拨码开关和平台硬件通电要求，避免操作不当造成硬件损坏；在每阶段任务完成后，要根据任务检查评价单进行核查。通过实操让学生对Wi-Fi模块的知识有更深的理解。在实践中实践允许时，可让学生对其他AT命令进行练习。PPT、教师演示、任务检查评价单任务检查与小结（15min）任务小结（15minP45-47）1．完成任务检查评价单2．巩固任务中涉及的知识点：短距离无线通信技术（Wi-fi、Zigbee、蓝牙技术）和AT指令3．分析技能实践中容易导致任务失败的关键点：通讯模式、软件端口等填写评价单、分组打分任务检查评价单可分组相互打分后再由教师点评分组讨论、教师点评课后反思《《传感器与传感网技术应用》授课教案授课教案《传感器与传感网技术应用》课程教案2020学年度第一学期课程名称基于Wi-Fi的智能热水器授课教师授课时间课时4授课类型新授课授课班级课题名称基于Wi-Fi的智能热水器教学目标知识目标学习并掌握温度传感器、wi-fi通讯模块等硬件的选型及使用，完成基于Wi-Fi的智能热水器的硬件系统搭建和软件安装及全系统联调运行；能力目标在给出任务要求后，能选取合适的传感、通信、控制等模块连线，并完成设备连接通过动手实践了解系统安装和联调的过程在确定任务后，学生能迅速的根据任务资讯和产品资料制定任务规划。情感目标1.通过对模拟智能热水器应用场景的学习，激发学生的创新意识；2.通过组队完成硬件选配和软件安装调试，培养学生的协作精神及动手能力；3.通过项目中的程序逻辑训练，锻炼学生的思维能力和表达能力。4.通过交流展示培养学生能表达、会表达、善表达等综合能力。教学重点1.温度传感器的概念理解；2.M3主控模块的烧写配置、新大陆云平台项目创建、手机端APK安装设置以及系统联调。教学难点通过WI-FI模块连接云平台，同时通过手机APK远程控制硬件系统。教法学法讲授法、任务驱动法、讨论法等。教学手段及资源PPT、实操演示、任务检查评价单。学情分析各院校可根据自己学生学情进行填写使用教材自编教材板书设计无教学环节（时间分配）教学内容及教师活动学生活动教学意图教学手段课前准备（10min）了解课程结构(10min，PPT1-2)让学生明白这节课的主要学习任务就是了解温度传感器的概念、了解AndroidStudio和keil5的简单应用，并且温度传感器应用的学习是通过项目的实践来完成的，任务最终要实现基于wi-fi的远程温度获取和控制。按分组坐好，了解课堂规则为接下来的授课做好准备PPT任务资讯：短距离无线通信技术学习（25min）一、温度传感器(5min，PPT3-6)了解温度传感器的概念和本书采用的温度传感器模块的特点，举例日常生活中温度传感器的应用（空调、饮水机、烘干机、冷柜、烤箱等）二、Android(10min，PPT7-10)Android操作系统的发展历程Android与IOS的对比（引申手机操作系统的国家意义、美国对华为的软硬件封锁、华为鸿蒙系统的特点等）三、AndroidStudio(10min，PPT11-13)AndroidStudio的特点AndroidStudio的程序结构（以软件基本操作为重点，模拟器演示时强调界面与代码的联系）讨论：还有哪些设备用到了温度传感器？软件简单练习通过温度传感器在日常生活中的应用引出其在物联网时代的新应用；再通过Android系统的介绍，引出Android软件的开发环境，并最终引出本节借助手机APK远程控制热水器任务的学习。PPT、教师讲解及演示任务计划与决策（20min）一、任务分析(10min，PPT14-16)团队讨论：任务的主要目标是什么？团队如何分工？实现任务目标需要哪些步骤？各步骤有哪些难点和注意事项？二、设备与资源准备(10min，PPT17-18)1、任务要用到哪些硬件设备？2、设备是否有故障？3、设备选型是否最优，有没有不同方案？分组讨论任务计划并确定各小组队长分组讨论方案并选择硬件，同时对硬件进行简单故障检测让学生了解任务的主要目标，并懂得如何根据任务需求去做选择模块等硬件；通过团队讨论确定分工和步骤，并明确所需设备资源。PPT、教师各组巡视指导，在各小组确定队长后，明确队长要求（汇报进度、沟通难点等）任务实施（120min）一、方案设计（20minP19-23）1．熟悉智能热水器的系统方案，明白各模块的作用和相互之间的关联2．尝试制作该方案的拓扑图（动手环节）二、M3程序设计（30minP24-28）1．熟悉M3主程序流程图2．熟悉KEIL5软件界面和程序主文件3.掌握云平台配置文件并尝试修改参数4．熟悉温度控制主程序（本小节在让学生熟悉程序流程基础上，以软件配置和主参数设置为重点）三、APK设计（20minP29-31）1．熟悉手机端APK设计的软件环境2．熟悉手机端APK程序的功能和结构。3.熟悉手机端APK程序的业务流程图4.安装并设置APK。四、云平台设置（20minP32-36）1．登录云平台并注册账户。2．在开发者中心新增项目并添加设备。3.生成。五、程序及模块联调（30minP37-43）1．M3模块烧写软件安装设置并完成模块烧写。（烧写前注意硬件型号和软件版本，确认硬件拨码开关和平台通讯模式；烧写时注意软件烧写设置如端口、波特率等）2．按照接线图提示完成模块安装。3.接通电源，打开云平台确认设备在线情况；打开手机端APK确认数据收发和远程控制。（时间允许时，分组内交换分工再做一遍）分组讨论和实操。本次任务各步骤连贯性较强，在任务开始前，先确认方案拓扑图和各步骤逻辑结构和流程图等；在硬件联调时，确认连线和拨码开关正确后方可上电；通过先熟悉整体方案设计、M3程序设计和apk程序流程，让学生对整个框架的逻辑结构、数据传输等有充分理解和把握后，再通过具体实操让学生