一种基于ZigBee的场景化创客教育产品的设计

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在科技高速发展的时代,国家的竞争力有赖于教育是否做好了培养具有高素质、创新型的科学家、工程师和具有创造力的员工的准备,创客教育就是在这样的一种情况下兴起的。目前常见的“硬件+软件”类的创客教育产品主要有“集成硬件+图形化编程软件”和“模块套装+图形化编程软件”这两类,以机器人和Arduino开源硬件为代表。受产品结构单一、有线连接的影响,现有的创客教育产品存在上手难、场景化能力低等问题。因此,面向创客教育设计一种无线连接、上手简单、易于场景化的创客教育产品具有重要意义。  本文设计并实现了一种基于ZigBee的场景化创客教育产品。文中首先以ZigBee无线通信技术为基础,设计并实现了ZigBee星型网的无线模块和无线网关的软硬件系统,包括硬件电路、通信协议和嵌入式软件。然后,在分析目前图形化编程软件的基础上,设计了一个类似于LabVIEW的基于数据流的图形化编程软件,该图形化编程软件以拖拽模块和连线的方式进行图形化编程,并且可以实现仿真运行图形化程序和运行时编辑图形化程序。最后,对产品的软硬件功能、场景化能力和实用性进行了测试,测试结果表明产品的软硬件可以实现良好的交互控制,具有一定的教学意义和实用意义。  本文设计的产品硬件是无线连接,模块化设计,软件可以实时编程,上手简单,产品的场景化能力强。产品的硬件无线性能支持小班教学,已在多所学校以兴趣班的形式真实上课。产品是中小学生创客进行创造活动时一件高效的数字化工具,在一定程度上满足了创客教育的需求。
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