《用安卓手机控制开源硬件》
教学设计
郑祥  浙江省温州市第四中学
谢作如  浙江省温州中学
● 教材分析
《用安卓手机控制开源硬件》位于校本课程《安卓应用程序的设计与开发》第三章，其教学内容是开发能够控制开源硬件的手机App。课程中选择的开源硬件是虚谷号，支持蓝牙和Wi-Fi两种形式与手机通信。相对来说，用Wi-Fi形式更加方便，更符合物联网的常见通信形式。本节课的教学内容需要2个课时，采用连堂课的形式开展。要求学生能够通过Web服务的方式，即WebGPIO来控制虚谷号，不仅要完成一系列的信息实验，还要能自主开发安卓手机的应用程序，通过App按钮来控制虚谷号上的电风扇模块。
● 教学对象
本节课的教学对象是初中学生，他们不仅熟悉安卓手机A p p的一般开发过程，能够用AppInventor2编写简单的App，还初步接触过开源硬件，熟悉Arduino等开源硬件的引脚、PWM 的使用，能够用Mind+之类的软件
为开源硬件编写代码。
● 教学目标
知识与技能目标：理解
WebGPIO的概念，掌握在虚谷号
上运行WebGPIO服务端的方法，
掌握HTTP协议中的GET、POST
请求方法；熟悉AppInventor2开发
平台中的Web客户端组件，能开发
控制虚谷号的安卓App应用程序。
过程与方法目标：通过实验
操作，掌握AppInventor2开发平
台中Web客户端组件的一般使用
方法。
情感态度与价值观目标：通
过安卓手机App的开发对虚谷号上
硬件模块的控制，消除对远程物联
网控制的神秘感，提高对信息技术
的学习兴趣。
● 教学重难点
重点：POST方法的参数设
置，掌握远程控制的安卓App的
开发。
难点：理解POST和GET两
种HTTP请求方法的区别。
● 教学过程
1.激发兴趣，导入新课
投屏展示：通过安卓App远程
控制虚谷号上风扇模块的“打开”与
“关闭”。提问：安卓手机App是怎
么完成对风扇模块的控制的？虚谷
号在这个过程中，又起到了什么作
用呢？
引导学生讨论并归纳：安卓手
机App是通过无线Wi-Fi来发送
控制风扇模块的信号给虚谷号；虚
谷号起着信号接受的作用。
虚谷号上运行了一个Web服务
WebGPIO；通过这个Web服务，安
卓手机App就可以非常方便地控制
开源硬件虚谷号了。
设计意图：通过展示远程控
制风扇模块的开与关，激发学生兴
趣，并引出主题。
2.讲解新知，探知原理
虚谷号WebGPIO服务：GPIO
是通用型之输入（GPI）输出（GPO）
的简称，即PIN引脚。顾名思义，
专 题
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18中国信息技术教育
WebGPIO可以通过Web的方式控制GPIO。
虚谷号的WebGPIO服务采用了简单的设计，即用HT T P的GET请求方法获取虚谷号PIN引脚状态，用POST请求方法控制引脚电平。
We b GPIO的协议：HT T P 请求有很多种方式，最常见的是POST请求和GET请求。虚谷号的WebGPIO协议采用GET方式获取引脚状态信息，采用POST方式发送控制命令，具体参数介绍如下表所
示。
①参数Pin对应虚谷号上的引脚为：A0-A5，D0-D13；②参数Value对应的值为：虚谷号对应引脚的数值；③参数Type对应控制的类型：可以是1、2、3，分别代表“digital”“analog”“servo”。
设计意图：引入课堂主要内容——原理讲解，分散教学重难点。
3.实验操作，验证原理
（1）提问：通过POST/GET方法，是否真的能够控制虚谷号？接下来要通过信息实验来验证。本次实验需要明确完成哪些内容呢？安卓课程设计源代码
引导学生列举出实验所需的操作任务：①在虚谷号上运行Web GPIO服务器程序；②明确POST/GET方法向WebGPIO服务
器程序传值的参数；③验证POST/
GET方法是否真的能控制虚谷号；
④做好实验记录，完成实验报告。
设计意图：通过引导学生通过
实验的方式验证自己的设想，并列
举实验操作的任务步骤，让学生能
明确实验任务目标。
（2）学生以小组形式领取实
验器材，参考实验报告，小组合作
讨论完成实验。教师巡视学生的实
验操作，并及时给予帮助和引导。
设计意图：通过实验操作巩固
学生POST/GET方法参数的设置，
为后面的项目开发做好准备。
4.头脑风暴，开发项目
（1）教师介绍App invneotr2
中的Web客户端组件，指出：Web
客户端组件为非可视组件，用于发
送HTTP的GET、POST、PUT及
DELETE请求。App中需要增加
Web客户端组件，实现对虚谷号的
控制。
（2）提问：借助WebGPIO功
能，安卓手机App可以开发怎样的
应用？要求学生小组合作讨论，开
展头脑风暴，把创意想法画出来或
写在纸上。（教师展示各小组的创
意想法，引导学生一起分享交流，并
吸收建议）
（3）教师提供相应的硬件模
块和安卓App开发范例帮助文档，
要求学生通过小组合作开发项目，
并完成作品的测试。教师巡视教
室，并及时解答学生的各种问题。
5.作品展示，心得分享
教师投屏展示各小组完成的
项目，并且邀请学生派代表展示运
行效果。学生交流、分享自己小组内
的感受、收获等。
这节课通过讨论交流、实验，
让学生尝试了通过WebGPIO控制
开源硬件虚谷号，而且还开发出了
相应的安卓App程序。其中涉及了
GPIO的概念、POST/GET方法参
数及AppInventor2的Web客户端
组件，体验了软硬件相结合的创客
作品开发过程。
● 教学反思
本次课的学习主题是通过安
卓手机控制开源硬件。学生通过
“新知讲解、探知原理”“实验操
作、验证原理”“头脑风暴、开发项
目”这三个主要环节逐步实现对知
识技能的学习、实践和运用。此外，
在“实验操作、验证原理”环节，学
生能够直接利用工具，验证学习的
WebGPIO协议，表现出莫大的兴
趣；在“头脑风暴、开发项目”环节，
学生在App测试方面，也用到了实
验中学到的方法。可见，先完成信息
实验再应用知识开发项目，学以致
用，对一些复杂的信息技术知识学
习是很有帮助的。
专 题
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APR 2020 NO.07
POST方法
GET方法
附件2：
1.安卓手机App根据POST/GET方法参数设计界面。
注意：小组可讨论，根据需要自行设计安卓App界面，也可参考范例进行设计。范例界面如图1、图2所示。2.安卓手机App编程实现。
注意：此步骤的编程内容，与界面设计组件的选择相关。（限于版面，代码略。）
安卓App开发范例帮助文档
——安卓App控制虚谷号风扇
图1
图2
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