当中秋赏月遇上物联网

吴宁静 谢作如

● 项目背景

中秋将至，校园里传来了学生们朗朗的读书声，创客社团的同学们正在使用掌控板和Mind+进行头脑风暴编程，我灵机一动，提出一个问题：“同学们，我们能不能用Mind+将古诗的内容表现出来？”

一个学生自信地说道：“这个肯定能！”接着，又有学生补充：“中秋快到了，还可以制作一些思乡的场景。”就这样，小创客们开启了研究征途。

他们选定了李白的《静夜思》和苏轼的《水调歌头》作为动画背景，进行了分工合作，收集图片和音乐素材，使用PS抠图，进行编程。终于完成了一个有趣的动画作品——使用掌控板的A、B键来控制不同画面和声音。

能不能用物联网技术，做一个连接Wi-Fi的道具来控制动画的播放？这样就引出了一个新的话题：当中秋赏月遇上物联网。

● 项目目标

通过真实而具体的信息活动，培养运用信息技术解决问题的能力;了解物联网技术的基本工作流程，能够用互动媒体技术演绎传统文化，激发创造力;体验互动媒体技术中“自然交互”的价值，感受中国诗歌的意境。

● 项目准备

提供Wi-Fi环境的网络机房;学生人手一块掌控板。

● 项目实施

1.引入问题与确定需求

我提出问题：使用掌控板的A、B键控制不同动画的播放显得有些刻意，有没有更加自然的方式去控制诗歌的播放呢？

学生们思考在古诗动画播放的情况下，选择何种姿态与计算机进行交互才最自然。经过一次次的讨论，根据诗人念诗时总喜欢摇头晃脑的特性，他们提出要制作一个智能帽子。

一开始，学生将掌控板固定在帽子上再连接计算机，马上就发现了一个很大的问题：线不够长也不够方便。怎么才能自由地进行交互呢？学生提出如果可以无线进行交互就好了。这样，就自然而然地引出了物联网技术。

2.项目研究与学习支持

用物联网的方式进行交互，需要了解一个重要的协议——MQTT。MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息隊列遥测传输协议），是一种基于发布/订阅模式的“轻量级”通信协议，该协议构建于TCP/IP协议上，由IBM在1999年发布。MQTT最大的优点在于，可以以极少的代码和有限的带宽，为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。作为一种低开销、低带宽占用的即时通信协议，MQTT在物联网、小型设备、移动应用等方面有较广泛的应用。

我先让学生根据范例，添加MQTT协议参数，连接SIoT服务器，如果连接成功，则掌控板显示网络连接成功。

3.小组合作与流程图绘制

学生们先搭建了SIoT服务器平台，然后登录SIoT管理页面，打开Mind+软件准备编写程序。在编写程序之前，学生小组合作讨论智能帽子的工作流程并绘制流程图。

智能帽子的工作原理是：用户变化姿势，掌控板读取内置传感器的加速度值，通过上传模式，不断地发送信息至MQTT（SIoT）服务器。另一端计算机MIND+通过连接MQTT，接收到帽子端的掌控板发送的不同信息，判断在一段时间内加速度值属于的范围。如果发送的信息判断属于低头则播放李白的《静夜思》的动画，如果接收到的信息判断属于抬头则播放苏轼的《水调歌头》的动画。

4.程序编写与测试优化

（1）计算机端的程序编程（实时模式）

步骤1：编辑背景并绘制各种角色。绘制角色“诗人”（分为抬头和低头两种造型）、月亮、水调歌头、静夜思等。

步骤2：添加MQTT协议参数，连接服务器。

步骤3：新建变量i和j，订阅服务器转发的MQTT消息，判断在一段时间内加速度值的范围，然后选择播放“静夜思”动画，还是“水调歌头”动画（如图1）。

（2）掌控板端的程序编程（上传模式）

步骤1：连接Wi-Fi。如果连接成功，掌控板显示“Wi-Fi连接成功”。

步骤2：添加MQTT协议参数，连接服务器。如果连接成功，掌控板显示“MQTT连接成功”。

步骤3：定时发送掌控板读取到的加速度值（如图2）到SIoT服务器。

在程序编写环节，学生基于兴趣爱好、生活经验，选择不同的诗歌主题和内容，最后对角色造型、音乐等进行设计，培养创意想象和设计思维。

5.项目评价

最后，学生通过现场演示的形式，展示自己设计的作品，并且在同伴的帮助下，拍摄一个小视频。有的学生展示了《临江仙》的苏轼——人生如逆旅，我亦是行人;有的学生展示了“滚滚长江东逝水，浪花淘尽英雄”的壮丽场景;有的学生将自己比作李白，将“举头望明月，低头思故乡”的感情用身体姿态展示出来。

● 项目反思

学生通过戴上智能帽子的抬头和低头、姿势的变化，与MIND+进行自然且自由的交互，切换诗歌的场景，感受诗歌的意蕴。学生还将他们的作品上传至云平台与他人进行交流分享，延伸自评和互评的途径，也为项目的迭代探究和创新进行备份。由于动作匹配的算法较复杂，本案例中的学生加速度判断仅在一个范围内，不够精确。但是对于学生而言，他们实现了预设目标，能够学以致用，充分体验了中国古诗的魅力以及信息技术应用于生活的实际意义。