物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用 項(xiàng)目四基于LoRa的廠區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)教案

一、教案首頁(yè)標(biāo)題：基于LoRa的廠區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)時(shí)數(shù)5授課班級(jí)上課時(shí)間上課地點(diǎn)課堂類型：理論課□實(shí)踐課□理論·實(shí)踐課?其他□教學(xué)目標(biāo)能力目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)（思政目標(biāo)）能搭建基于LoRa技術(shù)的開發(fā)環(huán)境2)能夠完成LoRa相關(guān)程序的移植、配置、調(diào)試與下載1)了解低功耗廣域技術(shù)LPWA2)了解LoRa技術(shù)的原理、技術(shù)背景、技術(shù)特點(diǎn)1)培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力2）增強(qiáng)問題解決能力3）團(tuán)隊(duì)協(xié)作與交流能力教學(xué)重點(diǎn)LoRa技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)與技術(shù)特點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)開發(fā)環(huán)境的搭建與程序調(diào)試教學(xué)資源1.物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用，張佐理，電子工業(yè)出版社2.傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)（中級(jí)），陳繼欣主編，機(jī)械工業(yè)出版社教法與學(xué)法講授法、演示法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、討論法、實(shí)踐法等。教學(xué)內(nèi)容導(dǎo)入新課（10分鐘）介紹城市工廠環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要性及現(xiàn)有技術(shù)的局限性。引出低功耗廣域技術(shù)和LoRa技術(shù)的概念，激發(fā)學(xué)生興趣。理論講授（40分鐘）低功耗廣域技術(shù)概述：介紹LPWA技術(shù)的定義、特點(diǎn)、分類及與短距離通信技術(shù)的比較。LoRa技術(shù)詳解：深入講解LoRa技術(shù)的原理、技術(shù)背景、技術(shù)特點(diǎn)及其在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用。實(shí)操演示（30分鐘）開發(fā)環(huán)境搭建：演示如何搭建基于LoRa技術(shù)的開發(fā)環(huán)境，包括軟件安裝、硬件連接等。程序移植與調(diào)試：展示LoRa相關(guān)程序的移植、配置、調(diào)試與下載過程，并解釋關(guān)鍵步驟和注意事項(xiàng)。分組實(shí)踐（80分鐘）學(xué)生分組，每組選擇一個(gè)具體的廠區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)場(chǎng)景（如溫度、濕度、氣體濃度等）。小組討論并設(shè)計(jì)基于LoRa的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案，包括系統(tǒng)架構(gòu)、模塊劃分、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議等。在教師指導(dǎo)下，各組開始搭建系統(tǒng)原型，進(jìn)行程序編寫、調(diào)試和測(cè)試。成果展示與點(diǎn)評(píng)（30分鐘）每組展示其設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原型及實(shí)現(xiàn)效果，分享經(jīng)驗(yàn)和遇到的問題。教師和同學(xué)共同點(diǎn)評(píng)，提出改進(jìn)建議。總結(jié)與作業(yè)（10分鐘）總結(jié)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)LoRa技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景。布置課后作業(yè)教學(xué)反思標(biāo)題：云服務(wù)器配置與數(shù)據(jù)接入實(shí)踐學(xué)時(shí)數(shù)3授課班級(jí)上課時(shí)間上課地點(diǎn)課堂類型：理論課□實(shí)踐課□理論·實(shí)踐課?其他□教學(xué)目標(biāo)能力目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)（思政目標(biāo)）1)能夠配置LoRa網(wǎng)關(guān)和終端節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸與接收2)能在ArduinoIDE中編寫并燒錄程序，調(diào)試傳感器數(shù)據(jù)采集與傳輸代碼1)了解LoRa技術(shù)原理2)了解云服務(wù)器的設(shè)備配置，包括傳感器配置、MQTT協(xié)議使用及HTTP接入方法。1)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和問題解決能力。2)增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神和溝通協(xié)調(diào)能力教學(xué)重點(diǎn)云服務(wù)器配置與數(shù)據(jù)接入教學(xué)難點(diǎn)Arduino編程與調(diào)試教學(xué)資源1.物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用，張佐理，電子工業(yè)出版社2.傳感網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)（中級(jí)），陳繼欣主編，機(jī)械工業(yè)出版社教法與學(xué)法講授法、演示法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、討論法、實(shí)踐法、合作學(xué)習(xí)和反思總結(jié)等。教學(xué)內(nèi)容導(dǎo)入新課（10分鐘）介紹LoRa技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用背景，激發(fā)學(xué)生興趣。簡(jiǎn)述本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)、重點(diǎn)與難點(diǎn)。知識(shí)講解（30分鐘）LoRa技術(shù)原理：詳細(xì)講解LoRa技術(shù)的特點(diǎn)、工作原理及優(yōu)勢(shì)。云服務(wù)器配置：介紹云服務(wù)器的設(shè)備配置方法，包括傳感器配置、MQTT協(xié)議使用及HTTP接入流程。RESTfulAPI應(yīng)用：講解RESTfulAPI的基本概念、請(qǐng)求方法、響應(yīng)格式及其在物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)交換中的應(yīng)用。實(shí)踐操作（60分鐘）環(huán)境搭建：確保計(jì)算機(jī)與LoRa網(wǎng)關(guān)處于同一網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，并配置ArduinoIDE。程序編寫與燒錄：在ArduinoIDE中分別打開終端節(jié)點(diǎn)Arduino和LoRa網(wǎng)關(guān)的工程，編寫并燒錄相應(yīng)的ino程序。數(shù)據(jù)傳輸測(cè)試：通過串口監(jiān)視器查看LoRa終端節(jié)點(diǎn)與LoRa網(wǎng)關(guān)間的數(shù)據(jù)發(fā)送情況，確保數(shù)據(jù)正確傳輸至云服務(wù)器。云服務(wù)器驗(yàn)證：在云服務(wù)器上查看API連