小五資訊課實作「物聯網偵測土石流預警系統」

      初一來回顧上個學期五年級的資訊課,以實作「物聯網偵測土石流預警系統」進行,謝謝俞呈老師讓我有機會參與教學,以下為回顧圖像。

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※認識土石流
      介紹土石流包含自然氣候、地理狀態與人為建設的多元組合現場之特性,我們可以如何利用物聯網的偵測功能來做預警跟防災呢?
      引導孩子們體驗「土石流虛擬實境」、瀏覽高雄科工館「莫拉克風災紀念館」 實境相片與線上網站展覽,以及查詢網路資源。

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※物聯網教學
      第一次上課就提到物聯網的MQTT協定,與上網網址的HTTP網際網路協定加以比較。
      探討「若是將物品連上網路,可以如何進行,又帶來什麼效益?」,讓孩子與平時上網操作比較,若加上與物品網路連結的想像,例如,讓手邊的文具、書本、作業簿,都能夠連上網路,你會希望發生什麼事呢?
      MQTT本身也要思考的是:每個物品本身,可以藉由設定來發送訊息,也可以接收資訊來因應,從一對一到多對多。利用積木組合撰寫程式,就可以串聯各種軟硬體之間的物聯網應用。

      利用Web:Bit積木中MQTT的基本操作練習。(操作影片)

※軟硬體實作
      硬體的部份,從原來的電腦、滑鼠與鍵盤、視訊鏡頭與麥克風、喇叭,接著介紹我們採用的Web:Bit 開發板(從模擬器到實體)、擴展板、感應器,線路組裝,逐一示範介紹,接著實作體驗。
      Web:Bit本身具備LED跟A、B鍵按鈕、還有溫度、光線跟九軸感測器,有了擴展板之後,再加上外部感應器應用。

      我們利用濕度感應、超音波偵測,以及Webbit本身的九軸感測器,結合網頁舞台的怪獸活動,可以表現文字、語音、影片與相片。怪獸本身也可以當輸入的互動,再加上鍵盤、滑鼠,還有麥克風、視訊鏡頭。語音表現可以利用Google的文字辨識與文字轉語音朗讀應用。此外,還可以結合Google表單應用進行資料讀取跟紀錄處理。

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※教學實務考量

      原本我們想讓孩子使用二手的回收材料來建置土石流現場模型,擺設IoT的偵測裝置,但後來只先以紙本設計圖來描繪上、下游與橋梁的關係,利用iPad對自己的繪圖與裝置設計加以說明。主要考量還是教學實務面臨的挑戰:全學年有八個班,每週一節課,同一個主題進度,在多班之間(還穿插不同年級上課),需要收發材料跟組裝、拆卸設備。

      關於程式教學的逐步推進與程式積木撰寫,每次上課一開始,都會再回顧與複習,才開始新的進展。

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      期末的作品,我們主要以電腦單機版,連結感測器硬體,再以物聯網MQTT傳訊,表現網頁版程式上模擬土石流發生的動畫來展現。

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      下學期,希望能加上登月小車跟凱比機器人,也結合學校防災主題:地震,進一步更擬真地打造物聯網防災體系和營運設計。

標籤: webduino IoT MQTT
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