RFID助力班級圖書管理（教學(xué)設(shè)計）

《RFID助力班級圖書管理》一、教學(xué)內(nèi)容： 本課內(nèi)容是八年級上冊第二單元《物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集》的第一節(jié)——物聯(lián)網(wǎng)識別技術(shù)。分為兩課時教學(xué)，本課是第一課時，重點講解射頻識別技術(shù)的數(shù)據(jù)采集方法以及其在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用，本課圍繞一個核心問題“如何快速盤點書架上的書籍存量？”展開項目式學(xué)習(xí)。分兩個階段來進行：

（1）分析問題，設(shè)計方案：學(xué)生通過觀看教師與學(xué)生競速盤點書籍的過程， 初步感知RFID的強大功能，產(chǎn)生感性認(rèn)知。通過學(xué)習(xí)微課，進一步 了解射頻識別技術(shù)的基本原理，分析設(shè)計出書籍盤點系統(tǒng)的實施方案。（2）制作項目，實踐探究：利用簡易物聯(lián)網(wǎng)實驗工具，完成書籍盤點系統(tǒng)的硬件搭建和程序控制，在實踐中真切感受射頻識別技術(shù)中數(shù)據(jù)采集的過程與方法，理解其與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系。二、學(xué)情分析：八年級的學(xué)生具備將強的動手能力，對于新鮮事物抱有強烈的好奇心。通過交流訪談，得知多數(shù)學(xué)生知道一些物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用場景，但對于實現(xiàn)萬物互聯(lián)的基本原理知之甚少。大部分同學(xué)有射頻識別設(shè)備使用的生活經(jīng)歷，但是對于其進行數(shù)據(jù)采集基本方法缺少清晰的認(rèn)識。學(xué)生幾乎沒有使用物聯(lián)網(wǎng)實驗工具進行數(shù)據(jù)采集的實踐經(jīng)驗，班級中大部分學(xué)生的計算機編程能力較弱。因此本節(jié)課將適當(dāng)降低編程的難度，著重體驗在物聯(lián)網(wǎng)平臺中使用射頻識別技術(shù)進行數(shù)據(jù)采集的完整過程。三、教學(xué)目標(biāo)： 1.通過觀看微課視頻，認(rèn)識射頻識別技術(shù)中的重要工具及其作用，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)分析信息，辨識信息的能力。2.通過利用射頻識別技術(shù)實驗器材動手設(shè)計和搭建簡易的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，體驗射頻識別技術(shù)中數(shù)據(jù)采集與應(yīng)用的過程與方法，理解射頻識別技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)之間的關(guān)系。 3.通過豐富多樣的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源對比分析射頻識別技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)場景中應(yīng)用，提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)的能力。 4.通過項目制作學(xué)習(xí)感受射頻識別技術(shù)給人類生活帶來的便利，提升學(xué)生將有信息科技應(yīng)用于解決真實生活問題的能力。四、教學(xué)重難點：教學(xué)重點：

1.認(rèn)識射頻識別技術(shù)中的重要工具及其作用。2.通過對比分析深化對射頻識別技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)場景中應(yīng)用的理解。教學(xué)難點：

1.理解射頻識別技術(shù)的工作原理。2.通過組裝搭建簡易物聯(lián)網(wǎng)平臺，實現(xiàn)利用射頻識別技術(shù)進行數(shù)據(jù)采集的 功能。五、教學(xué)策略：本課教學(xué)中將采用項目式學(xué)習(xí)作為教與學(xué)的方法，以小組為單位，為學(xué)生準(zhǔn)備用于探究練習(xí)的物聯(lián)網(wǎng)實驗工具，包括高頻電子標(biāo)簽，陶瓷天線，高頻讀寫器和掌控板等硬件器材，計算機中安裝mPython軟件，并提前在搭建好云端服務(wù)器中的圖書管理系統(tǒng)，將電子標(biāo)簽與圖書事先做好映射關(guān)聯(lián)。六、教學(xué)過程：教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖一、提出問題創(chuàng)設(shè)情境為了給班級營造出濃烈的閱讀氛圍，每個班級都布置了圖書角，里面擺滿了琳瑯滿目的書籍，小軒同學(xué)是班級圖書管理員，需要定期清點書架里的圖書存量，以便提醒老師及時補充書籍。如何既準(zhǔn)確又快速的清點這么多書成了小軒同學(xué)的煩惱。如果是你，你有什么好辦法嗎？接下來老師來跟幾位同學(xué)比一比，看看誰最先把這個書架的書籍存量信息統(tǒng)計出來。小組討論，交流想法A：找?guī)孜煌瑢W(xué)幫老師一起數(shù)2位學(xué)生跟老師一起競速統(tǒng)計開門見山，拋出問題，在競速統(tǒng)計游戲中學(xué)生遭遇失敗，初步感知射頻識別技術(shù)的功能強大。二、初步感知分析項目教師：很多同學(xué)都向我投來了驚奇目光，這是什么“黑科技”呢？【教師展示設(shè)備】老師先賣個關(guān)子，請一位離老師最近這位同學(xué)簡要描述一下老師剛才的操作過程。在老師剛才的操作過程中，我并沒有將這個裝置與書進行接觸，就獲取了相關(guān)信息，這種非接觸式的自動識別技術(shù)就是我們今天解決圖書管理的法寶——RFID，讓我們共同走進今天的項目學(xué)習(xí)?！净卮饐栴}】把一個裝置靠近書籍，就能獲得書籍存量的信息了。教師展示RFID設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集的方法，促進學(xué)生形成直觀的感性認(rèn)識，通過舉例讓學(xué)生初步感知射頻識別技術(shù)。三、微課學(xué)習(xí)規(guī)劃項目想要完成出這個項目，首先我們需要明白RFID的工作原理。請各位同學(xué)認(rèn)真觀看微課，完成項目活手冊中的項目規(guī)劃任務(wù)?！窘處熖釂枴浚?/p>

1.RFID由哪幾部分組成？（板貼）2.讀寫器和電子標(biāo)簽之間溝通的“語言” 是什么？（板貼）

3.RFID最大的優(yōu)勢是什么？（板貼）4.具備以上基礎(chǔ)知識后，請大家小組討 論一下，本項目的制作思路應(yīng)該如何 呢？【觀看微課】完成項目規(guī)劃部分內(nèi)容填寫1.電子標(biāo)簽、天線、讀寫器、數(shù) 據(jù)管理系統(tǒng)。2.電磁波。3.穿透性強。4.小組討論，匯報思路借助微課，幫助學(xué)生在感性認(rèn)識基礎(chǔ)上形成對射頻識別技術(shù)的理性認(rèn)知。四、動手實踐實施項目在明確了制作思路后，同學(xué)也就成功解鎖了實驗工具箱，請各小組利用工具箱中的物聯(lián)網(wǎng)實驗器材，對照項目活動手冊的內(nèi)容，組內(nèi)合理分工，動手搭建RFID數(shù)據(jù)采集裝置。打開工具箱，找到對應(yīng)的工具，操作與連接【小組合作】

為書籍張貼標(biāo)簽在理性認(rèn)識上，通過操作，獲得親身體驗，加深對射頻視頻技術(shù)數(shù)據(jù)采集工具的認(rèn)識?！疽?、為書籍張貼標(biāo)簽】

將書籍和匹配對應(yīng)的標(biāo)簽進行粘貼

【二、連接天線與讀寫器】

將天線與讀寫器的接口連接

【三、連接讀寫器與掌控板】

考慮到實際使用過程中的便捷性，今天我們使用一個微型計算機——掌控板充當(dāng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)?！窘處熖釂枴吭谫N放電子標(biāo)簽的時候，為什么不能隨意貼放？教師為同學(xué)講解書籍和電子標(biāo)簽是如何做到一一對應(yīng)的。【四、開機測試讀取信息】

所有設(shè)備連接完成后，打開掌控板，嘗試掃描書籍，看看采集到了哪些信息吧?！疚?、作品展示，答疑解惑】連接天線與讀寫器連接讀寫器與掌控板嘗試采集書籍信息，發(fā)現(xiàn)采集到的數(shù)據(jù)中只有UID學(xué)生提問：如何根據(jù)采集到的UID信息得到書籍信息呢？操作結(jié)果：設(shè)置陷阱，引發(fā)學(xué)生失敗，引發(fā)學(xué)生對采集數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)之間關(guān)系的思考。五、萬物互聯(lián) 項目展示【教師講解】如何根據(jù)UID來得到書籍的存量信息呢？教師講解射頻識別技術(shù)與物理網(wǎng)之間的關(guān)系。而要將UID發(fā)送至圖書管理系統(tǒng)中，則需要修改掌控板中的控制程序?！窘處熝菔救绾卧趍Python軟件中導(dǎo)入程序，刷入運行】為進行網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通和數(shù)據(jù)交換，我們就需要使用一段新代碼替代原先存放在掌控板中的程序代碼，mPython軟件可以幫助我們實現(xiàn)這個功能。聽講理解觀看演示，并自己動手嘗試代碼的導(dǎo)入，刷入運行。1.添加程序后，再次體驗，在實踐基礎(chǔ)上，理性認(rèn)識進一步加深

2.對比添加程序前后采集到的數(shù)據(jù)，促進學(xué)生對程序作用的理解項目實踐三：舉一反三

開拓視野【教師引導(dǎo)】RFID在物聯(lián)網(wǎng)中還有很多有價值的應(yīng)用，例如我們的小區(qū)門禁系統(tǒng)，高速公路上的不停車收費系統(tǒng)（ETC），請左邊的小組利用拓展資源包學(xué)習(xí)ETC的工作原理，右邊的小組利用拓展資源包學(xué)習(xí)門禁系統(tǒng)的工作原理，結(jié)合今天這節(jié)課學(xué)習(xí)的內(nèi)容描述出RFID在該系統(tǒng)的中是如何工作的，嘗試總結(jié)RFID技術(shù)還有什么特點與優(yōu)勢。RFID技術(shù)還有怎樣的優(yōu)勢呢？學(xué)生分層練習(xí)，完成拓展任務(wù)：1.描述門禁系統(tǒng)的工作原理，不同點在于門禁系統(tǒng)一次只需要識別一張卡，識別距離較近。2.描述ETC系統(tǒng)的工作原理，不同點在于ETC中使用的是有源電子標(biāo)簽，可以主動發(fā)射信號，識別距離更遠。讀取正確率高，可高速移動讀取拓展至生活中更多應(yīng)用，且富有變化，根據(jù)理性認(rèn)識來理解實踐，從而豐富理性認(rèn)識，形成感性到理性認(rèn)識的再循環(huán)。項目評價總結(jié)反思師生總結(jié)回顧項目：

1.射頻識別技術(shù)進行數(shù)據(jù)采集的基本方 法是什么？2.射頻識別技術(shù)的特點和優(yōu)勢是什么。3.你覺得RFID技術(shù)還可以應(yīng)用于什么場 景？回答問題，總結(jié)本節(jié)課的學(xué)習(xí)體驗。根據(jù)項目評價表，完成自評積極創(chuàng)想射頻識別技術(shù)在解決生活中其他現(xiàn)實問題的使用。總結(jié)本項目制作過程中學(xué)習(xí)到的知識內(nèi)容。七、板書設(shè)計：八、教學(xué)反思：本節(jié)課的過程中我尊重學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，從感性體驗到理性認(rèn)知，理論與實踐循環(huán)往復(fù)，任務(wù)難度層層遞進，利用項目學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，在此過程中學(xué)習(xí)知識，掌握