课程教育研究CourseEducationResearch2021年第34期信息窑动态对中学物联网教学项目的探究与实践渊福建省连江县教师进修学校福建福州350500冤揖摘要铱为更好地完成中学信息技术课程中物联网部分的教学内容袁让学生通过了解常见的传感器及其工作原理尧控制机制以及物联网的通信技术等知识袁从而进一步理解信息系统与外部现实世界的连接方式袁培养学生的信息意识和计算思维遥本文提出了在校园内组建物联网袁教师通过项目设计与教学探索袁利用传感器智能测试温度尧湿度与光照袁从而实现自动浇灌遥实践探索的结果表明袁教师在校园内引领学生动手操作进行物联网组网及程序编写调试袁有利于信息技术教师的专业成长和提高物联网相关知识与技能的教学实效袁能有效完成物联网部分的教学任务遥揖关键词铱物联网信息技术传感器计算思维教学实效揖中图分类号铱G633.67揖文献标识码铱A揖文章编号铱2095-3089渊2021冤34-0067-021.引言物联网作为新一代信息技术的重要组织部分袁其相关知识与内容已悄然出现在了中学信息技术教科书中遥如何实现对物联网相关知识与技能进行有效教学袁很有现实意义袁也值得每一位中学信息技术教师深入思考与探索遥设计与实践[1]袁目的是起到一个抛砖引玉的作用袁与中学信息技术教师共同探索物联网知识与技能的有效教学遥2.物联网教学项目的设计本项目以实现野校园智能浇灌冶为例袁为有效实施本物联网教学项目袁同时兼顾教学成本袁项目选用开源的硬件野虚谷号冶[2]遥2.1项目设计思路渊1冤本项目有别于面向农田尧园林尧设施农业等领域本文通过探究野校园智能浇灌冶物联网教学项目的黄春云分别用于测试日照光线强度尧空气的温度与湿度以及土壤的温湿度遥渊3冤开源的硬件野虚谷号冶10块袁其相当于一个无显渊4冤无线网络渊wifi冤及相应的网络设备袁用于构建物示器的迷你电脑主机袁用于通过程序控制传感器工作和收集相关数据遥理联接遥渊5冤电脑一台袁用于操作相应的网络连接与配置尧采集与查看相应的设置与数据遥渊6冤Windows系统加Python3.8集成开发环境遥相应的硬件如图1所示院的日常灌溉控制和管理系统袁主要是从实验的角度袁满足教学及学生探究的需要袁充分体现以学生为中心的教学理念袁通过教师的引导让学生能动手体验物联网相关软硬件的联接袁从而理解物联网相关概念与工作原理遥供十组学生进行操作的空间遥可在校园内选择一户外大约100平方米的植物园或是空地袁能容纳50个学生分10个小组进行实验操作遥的实验场景袁也是该野校园智能浇灌冶物联网教学项目的一个节点遥考虑到花盆需要防水尧防腐尧耐用袁还要美观袁可采用铝合金花盆袁大小为800伊400伊600渊单位院毫米冤遥2.2软硬件环境渊1冤校园内约100平米的植物园或空地上种植本地渊3冤采用大盆景花卉种植袁每一盆景作为一个小组渊2冤以十组植物花卉为例袁既要有种植空间袁又要有图1所用硬件3.物联网教学探究与实践本项目是物联网知识的一个实践活动袁可与劳动实践教育活动相结合[3]遥通过开源硬件卡片计算机渊野虚谷号冶冤尧传感器搭建智能花卉养护系统袁实现实时采集空气温湿度袁土壤温度袁光照强度等数据袁从而实施自动浇灌遥采用Python语言设计袁完成各环节的控制遥3.1系统环境搭建渊2课时冤渊1冤花卉种植院从实验成本的角度考虑袁通常选择当地常见且易于种植的花卉品种袁如杜鹃尧朱槿尧一串红尧栀子花等袁各选两到三组方便对照遥也要因地制宜袁根据花盆所在位置光照不同选择花卉遥常见的花卉植物10盆袁并且要通电通水遥渊2冤光照尧空气温湿度尧土壤温湿度传感器各10个袁窑67窑信息窑动态课程教育研究CourseEducationResearch2021年第34期渊2冤布置水电院电管采用DN15的PVC管袁总电源通过漏电保护开关后进入数据采集中心防水盒袁然后通过开关连接至各花盆端口处遥电线采用户外防水安防电线袁总线单线面积2.5平方毫米袁支线单线面积1.5平方毫米遥水管采用DN15的UPVC给水管袁进水处安装总闸袁每出口处加装三角阀遥水尧电管埋于地下10厘米深处袁保持一定距离并行至花盆处袁出口高出地面30厘米遥渊3冤建立数据采集中心院由于本系统采用无线模式进行数据传输袁所以各花盆与采集中心相对位置要合适袁如果采集中心在室外还要考虑防水尧防高温及无线信号传递问题遥3.2虚谷号开源硬件的安装与调试渊2课时冤图3自动浇水代码渊1冤安装设备防水盒遥在花盆旁的水电管出口处安装固定170伊220伊110渊单位院毫米冤的带透明盖防水盒袁用来放置虚谷号主控板及对应的掌控板遥并事先根据传感器的线路打好对应的进出孔遥渊2冤安装浇灌套件遥打开进水总闸袁连接电磁阀套件并安装好雾化滴喷套件袁打开三角阀袁测试连接处是否图4订阅数据代码有漏水现象遥若无漏水方可安装下一个端口袁十组全部完成后关闭进水总闸袁进入下一步遥3.4环境数据的采集与系统调试运行渊2课时冤渊3冤安装控制套件遥在防水盒内适当位置固定主控板袁安装掌控板袁继电器模块袁连接各种传感器和电磁阀套件遥渊4冤调试设备遥十组设备均安装完成后袁上电调试主系统袁配置好网络袁连接路由器遥安装好数据采集分析软件遥渊2冤接入所有终端袁采集数据遥将可正常运行的终端系统复制到其他终端袁分别进行测试袁若正常就接入服务器袁待全部终端接入服务器后检查数据的采集是否正常袁与安装调试好的终端进行通信测试袁上传采集数据遥渊3冤导出数据遥一段时间后袁测试导出相关数据遥渊4冤运行维护遥4.结束语渊1冤架设服务器遥连接好显示器尧键盘尧鼠标袁安装好控板遥启动虚谷号袁导入系统袁再导入相应的传感器调试代码袁逐一测试遥若正常再接入电磁阀电源袁打开三角阀袁进行浇灌测试遥渊5冤准备连接服务器遥设置好本机无线网络配置袁准备连入服务器遥安装好的硬件如图2所示院学内容中的物联网教学项目进行教学探索[5]袁将劳动实践与信息技术学科教学相结合袁对充分体现以学生为中心袁让学生通过真实情境的体验袁从而达到对物联网相关知识和物联网相关软硬件的工作原理的理解具有现实意义遥参考文献院以项目化教学设计与实施理念对中学信息技术教[1]祝智庭,樊磊.高中信息技术渊必修1院数据与计算冤.北京:人民教育出版,2019图2安装好的硬件3.3Python语言编程与调试渊1课时冤[2]卢华军袁谢作如.开源智慧农场项目支持下的高中物联网课程设计[J].中国信息技术教育,2021(15):18-20.让学生了解pingpong库的使用袁能够根据监测的土壤湿度进行自动浇水袁这也是学习物联网的第一个程序渊附python源代码如图3所示冤[4]遥scribe功能渊附部分Python源代码如图4所示冤遥渊2冤学习通过sfarm来进行消息的订阅袁掌握sub鄄渊1冤学习如何使用Python语言编写自动浇灌程序遥[3]黄春云.项目驱动的信息技术课程教学改革[J].福建电脑,2020(12):219-220[4]谢作如.用Python写一个基于Web的物联网应用程序[J].中国信息技术教育,2021(9):78-80.窑68窑[5]PBL项目式学习是什么.https://www.zhihu.com/question/21033333