第6課數(shù)據(jù)傳輸方式多教學(xué)設(shè)計(jì)課題數(shù)據(jù)傳輸方式多單元第二單元學(xué)科信息科技年級(jí)八年級(jí)單元主題【學(xué)情分析】在互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與創(chuàng)新模塊中，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了互聯(lián)網(wǎng)的一些協(xié)議。而在物聯(lián)網(wǎng)中，物與物之間的“交流”也需要遵循一定的通信規(guī)則，這種通信規(guī)則就是物聯(lián)協(xié)議。如果說傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的“感官”，那么物聯(lián)協(xié)議就是將遍布各處的傳感器連接起來的“神經(jīng)系統(tǒng)”，為各類物聯(lián)設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和資源共享提供保障。物聯(lián)協(xié)議比較多，還處于規(guī)范和發(fā)展中，本單元主要介紹幾種常見的物聯(lián)協(xié)議。本單元圍繞“萬物互聯(lián)有協(xié)議”主題，從探討物聯(lián)數(shù)據(jù)的傳輸方式開始，通過介紹物聯(lián)網(wǎng)中的通信協(xié)議，開展RFID、藍(lán)牙、HTTP和MQTT等實(shí)踐探索，讓學(xué)生真正體會(huì)物聯(lián)協(xié)議的功能和特征，理解協(xié)議的重要作用?！緝?nèi)容結(jié)構(gòu)】學(xué)習(xí)目標(biāo)1.信息意識(shí)：通過體驗(yàn)物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)交互方式，了解萬物互聯(lián)和智能感知對(duì)信息社會(huì)發(fā)展的作用，感受物聯(lián)網(wǎng)給人們的學(xué)習(xí)、生活和工作方式帶來的改變。2.計(jì)算思維：在實(shí)踐應(yīng)用中，熟悉數(shù)字平臺(tái)中技術(shù)工具、軟件系統(tǒng)的功能與應(yīng)用，知道數(shù)字設(shè)備獲取數(shù)據(jù)的方法，理解網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)編碼、傳輸和呈現(xiàn)的原理。3.數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：在學(xué)習(xí)過程中，了解物聯(lián)網(wǎng)“大場景”“小應(yīng)用”的特點(diǎn)，選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)字設(shè)備和數(shù)字平臺(tái)支持學(xué)習(xí)。4.信息社會(huì)責(zé)任：在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，了解網(wǎng)絡(luò)空間中物品標(biāo)識(shí)和虛擬身份的意義，知道數(shù)據(jù)安全防護(hù)的常用方法和策略，保護(hù)個(gè)人隱私，尊重他人隱私。重點(diǎn)典型物聯(lián)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕具^程，通信協(xié)議的本質(zhì)及常用協(xié)議的應(yīng)用場景。難點(diǎn)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)與傳輸方式、通信協(xié)議的關(guān)聯(lián)邏輯。教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖激趣導(dǎo)入【問題情境】上學(xué)趕時(shí)間、周末出門玩時(shí)，不少同學(xué)都會(huì)掃輛共享單車——既不用等公交，也能靈活走小巷……不過大家在掃碼開鎖時(shí)，有沒有注意過一些小細(xì)節(jié)：有時(shí)候掃完碼，車鎖‘咔嗒’一聲秒開，有時(shí)候卻要盯著手機(jī)等好幾秒，甚至遇到過‘手機(jī)顯示在處理，車鎖卻沒反應(yīng)’的情況？比如有同學(xué)早高峰在路口掃碼，眼看要遲到了，車鎖卻一直沒動(dòng)靜，只能匆匆換一輛；還有同學(xué)在商場地下車庫想騎車，掃碼后手機(jī)一直轉(zhuǎn)圈，顯示‘信號(hào)弱，無法連接’，最后只能扛著東西走到地面重新試——大家有沒有過類似的體驗(yàn)？【想一想】為什么開鎖速度會(huì)有快有慢？為什么在地下車庫、高樓旁掃碼容易失敗？【引導(dǎo)分析+建構(gòu)】這些看似平常的‘開鎖快與慢’‘成功與失敗’，背后其實(shí)藏著物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)——數(shù)據(jù)傳輸。那么，數(shù)據(jù)是怎么在共享單車物聯(lián)系統(tǒng)中“旅行”的呢？今天我們就以此為線索，一步步揭開物聯(lián)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)膴W秘。注意、思考、討論吸引學(xué)生的注意力，啟發(fā)學(xué)生思考。學(xué)習(xí)活動(dòng)【學(xué)習(xí)活動(dòng)】一、探析物聯(lián)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)【學(xué)習(xí)探究】打開共享單車的應(yīng)用軟件或小程序，查看附近可用的單車分布情況。【思考-討論】應(yīng)用軟件或小程序是如何知道這些單車在哪里的？【知識(shí)鏈接】①車輛通過NB-IoT（窄帶物聯(lián)網(wǎng)）連接互聯(lián)網(wǎng)，利用位置傳感器獲取單車的位置數(shù)據(jù)，通過MQTT發(fā)送至服務(wù)器；②手機(jī)通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)連接互聯(lián)網(wǎng)，通過HTTP上傳用車人的位置數(shù)據(jù)；③服務(wù)器通過HTTP將指定位置附近的車輛數(shù)據(jù)反饋至手機(jī)應(yīng)用軟件?！緦W(xué)習(xí)探究】走到共享單車旁邊，用應(yīng)用軟件或小程序掃描單車上的二維碼，打開車鎖。服務(wù)器是如何知道打開哪輛單車車鎖的？①掃碼后，手機(jī)應(yīng)用軟件獲取單車唯一標(biāo)識(shí)，通過HTTP給服務(wù)器發(fā)送開請求鎖數(shù)據(jù)；②服務(wù)器利用MQTT向單車發(fā)送開鎖數(shù)據(jù)，利用HTTP向手機(jī)發(fā)送開鎖數(shù)據(jù)；③手機(jī)藍(lán)牙與單車藍(lán)牙連接，輔助開鎖?！緦W(xué)習(xí)活動(dòng)】二、分析多樣的數(shù)據(jù)傳輸方式【學(xué)習(xí)探究】共享單車物聯(lián)系統(tǒng)涉及不同物品之間的通信，根據(jù)物品的特性和場景，使用不同的數(shù)據(jù)傳輸方式。在物聯(lián)網(wǎng)中，數(shù)據(jù)的傳輸方式既有傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)通信方式，也有根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模連接、低功耗、低成本等特點(diǎn)所生產(chǎn)的一些新的通信方式。1.按傳輸介質(zhì)分：有線傳輸和無線傳輸無線傳輸不需要物理傳輸介質(zhì)，具有移動(dòng)性好、靈活方便等特點(diǎn)，但要求設(shè)備有發(fā)送和接收的裝置。在物聯(lián)系統(tǒng)中，無線傳輸越來越受青睞。有線傳輸需要通過電纜、網(wǎng)線、光纖等通信介質(zhì)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接，可以提供更快、更穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸速度和更高的帶寬。2.按傳輸距離分：近距離通信和遠(yuǎn)距離通信近距離通信傳輸范圍在幾米到幾十米，像家里智能家居聯(lián)網(wǎng)、校園刷卡門禁、耳機(jī)連音箱都用它，特點(diǎn)是傳輸快、功耗低。遠(yuǎn)距離通信能覆蓋幾公里到幾十公里，比如共享單車定位、山區(qū)溫濕度監(jiān)測、快遞物流跟蹤都依賴它，核心優(yōu)勢是覆蓋廣，適配跨地域場景?！緦W(xué)習(xí)活動(dòng)】三、物聯(lián)網(wǎng)中常用的通信協(xié)議【學(xué)習(xí)探究】數(shù)據(jù)傳輸方式不同，其使用的傳輸協(xié)議往往也不同。數(shù)據(jù)傳輸方式的多樣化，側(cè)面反映了數(shù)據(jù)協(xié)議的多樣性。近距離通信協(xié)議：RFID（射頻識(shí)別）、NFC（近場通信）、藍(lán)牙、ZigBee等。遠(yuǎn)距離通信協(xié)議：3G/4G/5G、NB-IoT、GPRS等?！竞献魈骄俊咳藗儠?huì)根據(jù)不同的場景選擇不同的通信協(xié)議。請舉例說明，并說出選擇的依據(jù)?！臼纠柯犞v、思考、討論教師通過引領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)課程內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)。學(xué)生通過認(rèn)真聽講、合作探究等方式，積極學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)和相關(guān)技能。另外，通過提問的方式引發(fā)學(xué)生思考，培養(yǎng)其思考和解決問題的能力。課堂小結(jié)知識(shí)回顧對(duì)課堂知識(shí)進(jìn)行總結(jié)和梳理，幫助學(xué)生更好地理解和掌握所學(xué)內(nèi)容。拓展-提升【拓展-提升】1.隨著科技的發(fā)展，人類已經(jīng)建立全天候的高速