# 智能教室环境监测系统——数据接收与解析显示 教学设计

| **课题** | **智能教室环境监测系统——数据接收与解析显示** |
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| **课时** | 1课时(45分钟) |
| **教学目标** | **知识目标**:理解串口数据接收的事件驱动机制,掌握字符串解析与数据提取的基本方法,了解数据格式约定在项目中的重要性。<br>**技能目标**:能够编写SerialPort的DataReceived事件处理程序,正确解析Arduino发送的温湿度数据(格式:T:25.5,H:60.2),并将数据显示在界面标签或文本框中,实现项目的数据感知功能。<br>**素养目标**:培养跨线程操作UI的安全编程意识,养成制定并遵守数据协议的良好习惯。 |
| **教学重难点** | **重点**:DataReceived事件的编写、字符串分割与数据提取、界面控件的数据更新。<br>**难点**:理解事件驱动编程模型,解决跨线程访问UI控件的问题(使用Invoke或CheckForIllegalCrossThreadCalls)。 |
| **教学资源准备** | 第1课时完成的项目工程;已烧录DHT11数据采集程序的Arduino(持续发送温湿度数据);数据格式协议文档;调试工具(串口助手)。 |

## 教学过程

| 教学环节 | 教学内容 | 教师活动 | 学生活动 | 设计意图 |
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| 1.**复习导入与任务明确**<br>(5分钟) | 回顾上节课建立的通信连接,明确本课时要实现"接收并显示数据"这一项目核心功能。 | **提问引导**<br>提问:"通信通道已建立,Arduino正在不断发送温湿度数据,我们如何接收并显示这些数据?"<br>**任务发布**<br>展示Arduino发送的数据格式(T:25.5,H:60.2),明确本课时任务。 | **回顾思考**<br>回顾串口打开操作,思考数据接收的实现方式;<br>**明确目标**<br>理解本课时要完成的项目功能:让界面实时显示温湿度数值。 | 建立新旧知识的连接,强调本课时任务是项目功能实现的关键一步,明确"接收-解析-显示"的技术路线。 |
| 2.**新知探究**<br>(15分钟) | 事件驱动编程模型;SerialPort的DataReceived事件;字符串分割方法(Split);跨线程UI访问问题及解决方案。 | **概念讲解**<br>讲解事件驱动机制:当串口接收到数据时自动触发DataReceived事件;介绍字符串处理方法Split、Substring等;<br>**难点突破**<br>重点讲解跨线程问题:DataReceived事件运行在后台线程,不能直接访问UI控件,演示使用`Control.Invoke`或设置`CheckForIllegalCrossThreadCalls=false`的方法;<br>**代码演示**<br>演示编写DataReceived事件处理程序的完整流程。 | **聆听记录**<br>记录事件处理程序的基本结构和字符串处理方法;<br>**理解机制**<br>理解"事件自动触发"与"跨线程访问"的概念,记录解决方案。 | 将抽象的事件驱动概念具体化为"数据到达自动响应"的机制,通过演示让学生理解项目中数据流动的完整过程。 |
| 3.**项目实践**<br>(18分钟) | 编写数据接收、解析与显示的完整代码,在界面上实时更新温湿度数据。 | **任务分解**<br>将实践任务分解为:①双击SerialPort控件添加DataReceived事件 ②读取串口数据 ③按协议解析数据(Split分割) ④更新界面标签显示;<br>**关键指导**<br>强调数据格式匹配的重要性,提示使用try-catch处理异常数据;<br>**巡回辅导**<br>观察学生编码过程,对跨线程问题进行针对性指导。 | **编码实现**<br>根据任务清单编写代码:`serialPort1.ReadLine()`,使用`Split(':')`和`Split(',')`提取温度和湿度值;<br>**调试验证**<br>连接硬件,运行程序,观察界面是否正确显示实时数据,调试解决报错。 | 以明确的项目功能目标驱动编程实践,让学生在真实数据环境中验证代码逻辑,建立"协议-解析-显示"的完整认知。 |
| 4.**成果展示与优化**<br>(5分钟) | 展示数据接收效果,讨论可能的异常情况及优化方案。 | **成果展示**<br>邀请学生演示实时数据显示效果;<br>**问题讨论**<br>引导讨论:如果数据格式不匹配会发生什么?如何通过异常处理提升程序健壮性?<br>**任务预告**<br>预告下节课任务:使用定时器实现数据的定时采集。 | **展示交流**<br>演示自己的运行结果,观察温湿度数值的实时变化;<br>**思考改进**<br>思考并提出程序优化建议,如数据校验、格式容错等。 | 通过成果展示强化项目阶段性成就,通过问题讨论培养学生的工程思维和代码健壮性意识。 |
| 5.**课堂小结**<br>(2分钟) | 总结本课时完成的项目功能与核心技术要点。 | **要点回顾**<br>总结事件驱动编程、字符串解析、跨线程访问三个核心知识点,强调数据协议在项目中的重要性。 | **归纳总结**<br>回顾并记录本课时的关键代码片段与技术要点。 | 帮助学生梳理知识脉络,巩固项目关键技术,为后续课时做好准备。 |

## 教学成效与反思

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| **教学成效** | 结合"实现数据感知"这一项目阶段目标,约80%学生能够成功编写DataReceived事件处理程序并正确解析显示温湿度数据,完成了项目数据采集与显示的基础功能。学生对事件驱动机制有了初步理解,能够按照约定的数据协议进行解析。部分学生在跨线程问题上仍需个别辅导,但整体上项目功能实现效果良好。 |
| **教学反思** | 本课时将事件驱动编程和字符串处理技术融入"数据接收显示"这一具体项目任务,学生学习目标明确。通过真实硬件数据验证,学生能够直观看到代码效果,成就感强。不足之处:跨线程访问这一难点讲解时间偏紧,部分学生理解不够深入,采用简化方案(CheckForIllegalCrossThreadCalls)虽降低了难度但未能充分体现规范性。今后应考虑设计专门的对比实验,让学生先遇到错误再引出解决方案,印象会更深刻。另外,应增加对异常数据处理的实践时间,提升程序健壮性。 |