第第頁(yè)人教版（2024）八年級(jí)全一冊(cè)信息科技第2單元萬(wàn)物互聯(lián)有協(xié)議（6-10課）教案第6課《數(shù)據(jù)傳輸方式多》課程名稱：第6課數(shù)據(jù)傳輸方式多年級(jí)：八年級(jí)課時(shí)：45分鐘一、教學(xué)目標(biāo)分析知識(shí)與技能1.理解物聯(lián)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕具^(guò)程，知曉數(shù)據(jù)傳輸依賴多種協(xié)議。2.能區(qū)分物聯(lián)網(wǎng)中有線傳輸與無(wú)線傳輸、近距離通信與遠(yuǎn)距離通信的特點(diǎn)及適用場(chǎng)景。3.列舉至少3種物聯(lián)網(wǎng)常用通信協(xié)議（如MQTT、藍(lán)牙、NB-IoT），并說(shuō)明其典型應(yīng)用。過(guò)程與方法1.通過(guò)分析共享單車物聯(lián)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)案例，提升邏輯分析和跨學(xué)科整合能力。2.借助小組討論“不同場(chǎng)景下通信協(xié)議的選擇”，培養(yǎng)批判性思維和合作探究能力。情感態(tài)度價(jià)值觀1.激發(fā)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的探索興趣，體會(huì)技術(shù)在生活中的實(shí)用性和創(chuàng)新性。2.增強(qiáng)數(shù)據(jù)思維和系統(tǒng)思維，理解技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在互聯(lián)互通中的重要性。二、教學(xué)內(nèi)容及重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)1.數(shù)據(jù)傳輸方式的分類（有線/無(wú)線、近距離/遠(yuǎn)距離）。2.典型協(xié)議的功能與應(yīng)用場(chǎng)景（如HTTP、MQTT、藍(lán)牙）。3.共享單車系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜鞒谭治?。教學(xué)難點(diǎn)1.協(xié)議與傳輸方式的對(duì)應(yīng)關(guān)系。2.低功耗遠(yuǎn)距離傳輸技術(shù)的必要性理解。3.電子圍欄等復(fù)雜場(chǎng)景的技術(shù)實(shí)現(xiàn)邏輯。三、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法情景導(dǎo)入（6分鐘）師：同學(xué)們，生活中的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備越來(lái)越多，你知道這些設(shè)備是如何信息數(shù)據(jù)交換的嗎？今天，就讓我們走進(jìn)《數(shù)據(jù)傳輸方式多》，一同探尋數(shù)據(jù)傳輸背后的神奇世界。師：本節(jié)課我們將學(xué)習(xí)探析物聯(lián)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)，分析多樣的數(shù)據(jù)傳輸方式。師：本節(jié)課的內(nèi)容我們將圍繞以下三個(gè)問(wèn)題展開(kāi)：物聯(lián)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)是如何傳輸?shù)模课锫?lián)網(wǎng)中的設(shè)備是如何連接網(wǎng)絡(luò)的？物聯(lián)網(wǎng)中常用的通信協(xié)議有哪些？它們都有什么特點(diǎn)？師：帶著上面的問(wèn)題，我們來(lái)看一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的典型范例：共享單車。從其誕生起，不斷的技術(shù)革新使其在便捷性與智能性上持續(xù)提升。這里我們將以共享單車為切入點(diǎn)，深入探析物聯(lián)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)，進(jìn)而為分析多樣的數(shù)據(jù)傳輸方式奠定基礎(chǔ)。師：數(shù)據(jù)是共享單車實(shí)現(xiàn)諸多變化的關(guān)鍵要素。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？問(wèn)題導(dǎo)向?qū)W習(xí)新課教學(xué)知識(shí)點(diǎn)一：探究共享單車系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)（14分鐘）師：為了弄清楚數(shù)據(jù)在共享單車物聯(lián)系統(tǒng)中的流轉(zhuǎn)過(guò)程，我們先來(lái)實(shí)踐一下學(xué)習(xí)活動(dòng)一的內(nèi)容。首先我們打開(kāi)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，思考一下應(yīng)用軟件或小程序是如何知道這些單車在哪里的；然后走到共享單車旁邊，用應(yīng)用軟件或小程序掃描單車上的二維碼打開(kāi)車鎖，想想服務(wù)器是如何知道打開(kāi)哪輛單車車鎖的。師：打開(kāi)共享單車應(yīng)用軟件或小程序查看附近可用單車分布情況，這是因?yàn)楣蚕韱诬囃ㄟ^(guò)網(wǎng)絡(luò)將位置數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器，服務(wù)器再將數(shù)據(jù)處理后反饋到軟件地圖上。師：具體分析該過(guò)程就是：共享單車數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，車輛借助NB-IoT（窄帶物聯(lián)網(wǎng)）連接到互聯(lián)網(wǎng)，然后依靠位置傳感器獲取自身的位置數(shù)據(jù)，最后通過(guò)MQTT協(xié)議將這些位置數(shù)據(jù)發(fā)送至服務(wù)器。師：第二步：手機(jī)需借助移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)，隨后運(yùn)用HTTP協(xié)議，將用車人的位置數(shù)據(jù)上傳。師：第三步：服務(wù)器會(huì)運(yùn)用HTTP協(xié)議，把指定位置周邊的車輛數(shù)據(jù)反饋給手機(jī)上的共享單車應(yīng)用軟件。如此一來(lái)，我們?cè)谲浖暇湍芸吹礁浇鼏诬嚨姆植记闆r。師：同學(xué)們，有時(shí)我們會(huì)看到手機(jī)共享單車應(yīng)用軟件提示正在加載附近車輛，這是為何呢？這其實(shí)是物聯(lián)系統(tǒng)在刷新單車位置數(shù)據(jù)。手機(jī)和單車都會(huì)按照一定時(shí)間間隔，分別更新與上報(bào)位置數(shù)據(jù)。師：接下來(lái)是任務(wù)二。大家需要走到共享單車旁，用應(yīng)用軟件或小程序掃描單車上的二維碼來(lái)打開(kāi)車鎖。師：當(dāng)我們用手機(jī)應(yīng)用軟件掃描共享單車的二維碼后，軟件會(huì)獲取單車的唯一標(biāo)識(shí)，緊接著通過(guò)HTTP協(xié)議向服務(wù)器發(fā)送開(kāi)鎖請(qǐng)求數(shù)據(jù)。師：服務(wù)器在接收到手機(jī)發(fā)送的開(kāi)鎖請(qǐng)求數(shù)據(jù)后，會(huì)采用不同協(xié)議來(lái)傳遞開(kāi)鎖數(shù)據(jù)。一方面，利用MQTT協(xié)議向共享單車發(fā)送開(kāi)鎖數(shù)據(jù)，讓單車執(zhí)行開(kāi)鎖動(dòng)作；另一方面，通過(guò)HTTP協(xié)議向手機(jī)發(fā)送開(kāi)鎖數(shù)據(jù)，告知手機(jī)操作結(jié)果。師：物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞桨唇橘|(zhì)分可以分為：有線、無(wú)線兩類。無(wú)線傳輸無(wú)需物理介質(zhì)，靠設(shè)備收發(fā)裝置，有Wi-Fi、藍(lán)牙等方式，移動(dòng)靈活；有線傳輸需電纜、網(wǎng)線等介質(zhì)連網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，像以太網(wǎng)、USB，特點(diǎn)是穩(wěn)定、可靠、不易受干擾。師：按傳輸距離劃分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸方式可分為近距離通信和遠(yuǎn)距離通信。物聯(lián)網(wǎng)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸距離的要求比互聯(lián)網(wǎng)更豐富。傳輸距離近的協(xié)議是近距離通信協(xié)議，遠(yuǎn)的則是遠(yuǎn)距離通信協(xié)議。像RFID、NFC、藍(lán)牙、ZigBee屬于近距離通信協(xié)議；3G/4G/5G、NB-IoT是遠(yuǎn)距離通信協(xié)議。講授法實(shí)踐學(xué)習(xí)新課教學(xué)知識(shí)點(diǎn)二：分析不同場(chǎng)景的通信協(xié)議選擇依據(jù)（14分鐘）師：在實(shí)際生活中，我們會(huì)依據(jù)不同場(chǎng)景來(lái)挑選合適的通信協(xié)議。大家要開(kāi)動(dòng)腦筋，舉例說(shuō)明在哪些場(chǎng)景下選擇了何種通信協(xié)議，并且闡述選擇背后的原因，完成學(xué)習(xí)活動(dòng)二。師：在智能家居場(chǎng)景里，要把智能燈泡、溫度傳感器、智能門鎖、攝像頭等各種設(shè)備連接起來(lái)，達(dá)成設(shè)備間互聯(lián)互通和遠(yuǎn)程控制。就像之前我們學(xué)的共享單車開(kāi)鎖數(shù)據(jù)傳輸，這里也涉及不同通信協(xié)議的運(yùn)用。師：物聯(lián)網(wǎng)里，有這些可選通信協(xié)議用于數(shù)據(jù)傳輸：Wi-Fi基于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)，是無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)；藍(lán)牙為短距離無(wú)線通信；Zigbee低功耗、低成本；Z-Wave專為智能家居設(shè)計(jì)，它們讓設(shè)備間能無(wú)線傳數(shù)據(jù)，適配不同物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景需求。師：我們來(lái)看這張關(guān)于幾種通信協(xié)議特性的表格。它從距離范圍、最高速率、安全性、功耗這幾個(gè)方面，對(duì)比了Wi-Fi、藍(lán)牙、Zigbee、Z-Wave。比如，Wi-Fi覆蓋幾十米到百米，適用于家庭，速率幾十Mbps到幾百M(fèi)bps，借助WPA2、WPA3等加密，安全有保障，但功耗較高。藍(lán)牙有效距離約10米，速率幾Mbps以下，靠配對(duì)認(rèn)證保障安全，功耗低，適合近距設(shè)備連接。Zigbee傳輸在10-100米，速率250Kbps左右，用AES-128加密，安全性強(qiáng)且功耗極低，靠多節(jié)點(diǎn)路由擴(kuò)展。Z-Wave傳輸距離與Zigbee類似，速率幾十Kbps到幾百Kbps，采用多種加密技術(shù)，功耗也低，在家庭多節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)中表現(xiàn)良好。了解這些，便于按需選擇合適傳輸協(xié)議。討論法合作學(xué)習(xí)講授法拓展深化，回歸生活（8分鐘）師：同學(xué)們，這里有兩個(gè)問(wèn)題值得大家思考。第一個(gè)問(wèn)題，隨著科技的發(fā)展，人類已經(jīng)建立全天候的高速率網(wǎng)絡(luò)連接和通信,為什么還要發(fā)展低功耗遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)呢？第二個(gè)問(wèn)題，為了規(guī)范共享單車停放，有些地區(qū)設(shè)置了固定的還車區(qū)域。系統(tǒng)如何判斷共享單車是否停在規(guī)定的還車區(qū)域內(nèi)?師：為實(shí)現(xiàn)“減少能源消耗、降低碳排放”，針對(duì)不同設(shè)備有不同低功耗設(shè)計(jì)考量：共享單車數(shù)量大、分布廣，通過(guò)低功耗設(shè)計(jì)，可延長(zhǎng)電池壽命，減少維護(hù)成本與換電池需求；智能手機(jī)數(shù)據(jù)傳輸速率高、本身功耗高，但因有較大電池容量，在低功耗設(shè)計(jì)上依托大容量電池來(lái)平衡能耗，二者從自身特點(diǎn)出發(fā)，以不同方式助力節(jié)能減碳。師：同學(xué)們，共享單車電子圍欄有兩種實(shí)現(xiàn)方式。一是藍(lán)牙定位技術(shù)，靠控制單車車載藍(lán)牙和圍欄藍(lán)牙的通信距離，規(guī)范停車位置；二是RFID技術(shù)，借助RFID讀卡器和車載電子標(biāo)簽通信，來(lái)管理單車停放，這樣就能讓單車停在指定區(qū)域了。問(wèn)題導(dǎo)向?qū)W習(xí)討論法實(shí)踐操作課后作業(yè)（1分鐘）師：本節(jié)課的課后作業(yè)為請(qǐng)同學(xué)們列舉出除了PPT中提到的智能家居場(chǎng)景外，還有哪些生活場(chǎng)景會(huì)用到物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，并分析在這些場(chǎng)景中可能會(huì)使用到哪些通信協(xié)議，以及選擇這些協(xié)議的原因，以500字左右的短文形式完成。課堂小結(jié)與評(píng)價(jià)（2分鐘）本節(jié)課，我們學(xué)習(xí)了多種物聯(lián)協(xié)議，需根據(jù)設(shè)備特性、數(shù)據(jù)傳輸需求等因素合理選擇通信協(xié)議，知道了物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸方式多樣，不同傳輸方式各有特點(diǎn)和適用場(chǎng)景。教學(xué)反思1.反思點(diǎn)：教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)抽象協(xié)議概念理解存在困難，類比“設(shè)備間的語(yǔ)言”雖有幫助，但部分學(xué)生仍缺乏直觀感受；小組討論時(shí)，部分學(xué)生參與度不足，對(duì)復(fù)雜場(chǎng)景（如電子圍欄）的技術(shù)邏輯理解不夠深入。2.改進(jìn)措施：增加藍(lán)牙模塊現(xiàn)場(chǎng)演示環(huán)節(jié)，讓學(xué)生直觀觀察設(shè)備通信過(guò)程；設(shè)計(jì)“協(xié)議連連看”游戲，通過(guò)卡片匹配協(xié)議與應(yīng)用場(chǎng)景，強(qiáng)化記憶；針對(duì)復(fù)雜場(chǎng)景，拆解為“定位-通信-判斷”三步驟，結(jié)合動(dòng)畫分步講解，降低理解難度；設(shè)置小組任務(wù)分工表，確保每位學(xué)生承擔(dān)具體角色（如記錄員、發(fā)言人），提升參與度。第7課《電子標(biāo)簽我揭秘》課程名稱：第7課電子標(biāo)簽我揭秘年級(jí)：八年級(jí)課時(shí)：45分鐘一、教學(xué)目標(biāo)分析知識(shí)與技能1.能夠描述RFID和NFC技術(shù)的基本原理。2.能夠解釋RFID系統(tǒng)的工作流程。3.能區(qū)分RFID、NFC兩種近距離通信協(xié)議及其不同之處。4.能夠理解讀取電子標(biāo)簽的編號(hào)的程序。過(guò)程與方法1.通過(guò)實(shí)踐操作，掌握電子標(biāo)簽的讀取過(guò)程。2.通過(guò)小組討論，提高分析和解決問(wèn)題的能力。情感態(tài)度價(jià)值觀1.認(rèn)識(shí)到電子標(biāo)簽在信息獲取和傳遞中的重要性，培養(yǎng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的敏感度。2.探索電子標(biāo)簽的創(chuàng)新應(yīng)用，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。二、教學(xué)內(nèi)容及重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)RFID系統(tǒng)的工作流程和基本原理。教學(xué)難點(diǎn)理解RFID系統(tǒng)中電子標(biāo)簽與讀卡器的通信過(guò)程，編程實(shí)現(xiàn)電子標(biāo)簽編號(hào)的讀取。三、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法情景導(dǎo)入（5分鐘）師：科技的發(fā)展讓我們的生活更加便捷，乘坐火車時(shí)，人們只需拿身份證在檢票機(jī)上刷一下，便能順利通過(guò)檢票閘機(jī)。在這個(gè)過(guò)程中，正是RFID技術(shù)在發(fā)揮作用。師問(wèn)：大家觀察到在這個(gè)場(chǎng)景中，設(shè)備是如何實(shí)現(xiàn)通信的?這種通信方式有什么特點(diǎn)?遠(yuǎn)距離還是近距離呢？生：近距離。師：帶著這些問(wèn)題，本節(jié)課我們一起來(lái)揭秘射頻識(shí)別技術(shù)，了解近場(chǎng)通信的奧秘。問(wèn)題導(dǎo)向?qū)W習(xí)新課教學(xué)知識(shí)點(diǎn)-：揭秘射頻識(shí)別技術(shù)（10分鐘）師：射頻識(shí)別技術(shù)，也叫做RFID技術(shù)，是一種近距離通訊技術(shù)。在火車站的檢票系統(tǒng)中發(fā)揮了重要的作用。RFID是一種物品標(biāo)識(shí)和自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，本質(zhì)上是一種無(wú)線通信技術(shù)，無(wú)須與被識(shí)別物品直接接觸。RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽和讀卡器組成。師：同學(xué)們思考以下問(wèn)題：RFID系統(tǒng)工作流程是怎樣的？我們?nèi)绾卫肦FID實(shí)現(xiàn)物物通信？通過(guò)今天的學(xué)習(xí)，我們將找出答案。RFID的工作過(guò)程：首先給物品打上電子標(biāo)簽，存儲(chǔ)物品的相關(guān)數(shù)據(jù)。讀卡器發(fā)送一定頻率的射頻信號(hào)，當(dāng)物品進(jìn)入讀卡器的工作區(qū)時(shí)，即電子標(biāo)簽進(jìn)入讀卡器的識(shí)別范圍后，接收讀卡器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量，物品上的電子標(biāo)簽會(huì)將自身數(shù)據(jù)發(fā)送出去。讀卡器接收電子標(biāo)簽發(fā)送的數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)中的管理系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)中的管理系統(tǒng)作出相應(yīng)處理。師問(wèn)：所以，同學(xué)們知道為什么把身份證放在指定位置才能成功進(jìn)站嗎？生：回答。師（RFID的優(yōu)勢(shì)）：作為一種近距離通信方式，RFID有很多優(yōu)勢(shì)，每秒可進(jìn)行上千次的讀取，高效準(zhǔn)確；電子標(biāo)簽上的數(shù)據(jù)可反復(fù)修改；電子標(biāo)簽無(wú)須瞄準(zhǔn)讀取，只要被置于讀卡器形成的電磁場(chǎng)內(nèi)就可以被準(zhǔn)確讀取，適合與各種自動(dòng)化處理設(shè)備配合使用；電子標(biāo)簽的識(shí)讀不依賴于可見(jiàn)光，因而可以在高粉塵污染、野外等惡劣環(huán)境下使用。師：根據(jù)RFID的工作過(guò)程和優(yōu)勢(shì)，同學(xué)們，你認(rèn)為RFID技術(shù)能夠應(yīng)用到哪些場(chǎng)景中？生：舉手回答。師：RFID應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。在物流領(lǐng)域，電子標(biāo)簽被用于跟蹤貨物和貨柜的位置，有助于自動(dòng)化庫(kù)存管理，優(yōu)化貨物的流通和分配；在醫(yī)療領(lǐng)域，RFID可以用于追蹤患者、醫(yī)療設(shè)備和藥品，如患者的手環(huán)中嵌入的RFID芯片可以存儲(chǔ)其身份數(shù)據(jù)，醫(yī)護(hù)人員可以通過(guò)讀卡器快速了解患者信息；在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，電子標(biāo)簽可以附著在動(dòng)物身上，用于存儲(chǔ)動(dòng)物疫苗等數(shù)據(jù)，從而優(yōu)化畜牧業(yè)的管理。師：RFID在生活中還有哪些應(yīng)用？（小組討論）例如高速公路的ETC，ETC系統(tǒng)主要包括電子標(biāo)簽（安裝在車輛上）、讀寫器（安裝在收費(fèi)站旁邊）、應(yīng)用系統(tǒng)三個(gè)主要部分。車輛進(jìn)入ETC收費(fèi)車道時(shí)，環(huán)路感應(yīng)器感知車輛，讀寫器發(fā)出詢問(wèn)信號(hào)。RFID電子標(biāo)簽接收到信號(hào)后，激活并響應(yīng)，進(jìn)行雙向通信和數(shù)據(jù)交換。中心管理系統(tǒng)獲取車輛識(shí)別信息后進(jìn)行比較判斷，并根據(jù)不同情況控制管理系統(tǒng)產(chǎn)生不同的操作。如果車輛信息合法，系統(tǒng)自動(dòng)從預(yù)先綁定的IC卡或銀行賬戶扣除相應(yīng)資金，并開(kāi)啟道閘放行。RFID門禁識(shí)別系統(tǒng)在生活中也是常見(jiàn)的應(yīng)用，當(dāng)被保護(hù)區(qū)域內(nèi)有人進(jìn)入時(shí)，讀卡器會(huì)讀取此人身上攜帶的電子標(biāo)簽，并將標(biāo)簽信息與系統(tǒng)中存儲(chǔ)的預(yù)設(shè)批準(zhǔn)名單進(jìn)行比對(duì)。如果比對(duì)成功，則控制器會(huì)解鎖安全門，讓此人通過(guò)；否則，安全門將保持關(guān)閉狀態(tài)，拒絕此人進(jìn)入。講授法師生互動(dòng)合作探究（實(shí)踐操作）（15分鐘）師：我們通過(guò)操作實(shí)驗(yàn)來(lái)體驗(yàn)RFID的工作過(guò)程。每個(gè)電子標(biāo)簽都有唯一編號(hào)，通過(guò)RFID讀卡器模塊可以讀取電子標(biāo)簽的編號(hào)，下面我們一起動(dòng)手操作，通過(guò)小組合作，完成學(xué)習(xí)活動(dòng)1讀取電子標(biāo)簽，并在主控板的顯示屏顯示，體驗(yàn)電子標(biāo)簽的工作過(guò)程。本實(shí)驗(yàn)活動(dòng)需要用到的物聯(lián)實(shí)驗(yàn)設(shè)備有主控板、RFID讀卡器模塊、電子標(biāo)簽、4pin連接線等。（建議學(xué)生2-4人為一組，共用一套設(shè)備）實(shí)驗(yàn)步驟：（1）第一步：將RFID讀卡器用4PIN連接線連接在主控板的P0、P1引腳。用數(shù)據(jù)線將主控與電腦連接起來(lái)。（2）第二步：接下來(lái)我們要編寫實(shí)現(xiàn)讀取電子標(biāo)簽編號(hào)功能的程序。打開(kāi)mPython軟件，在人教版擴(kuò)展庫(kù)（educore）中拖出代碼(教師也可引導(dǎo)學(xué)生單擊mPython的“教程”→教程案例→義務(wù)教育指南八年級(jí)代碼→圖形化程序→第二單元→第7課電子標(biāo)簽我揭秘→第二單元→學(xué)習(xí)活動(dòng)1.mxml，直接打開(kāi)本活動(dòng)的程序)。初始化RFID讀卡器，根據(jù)硬件連接，設(shè)置引腳，讀卡器一直重復(fù)識(shí)別電子標(biāo)簽，讀取電子標(biāo)簽編號(hào)（阻塞模式即等待讀取卡片信息完成），屏幕顯示讀取到的RFID卡編號(hào)。（3）第三步：?jiǎn)螕鬽Python的刷入，將程序下載到主控板中。（4）第4步：功能測(cè)試。把電子標(biāo)簽放到RFID讀卡器模塊上時(shí)，我們可以看到主控板顯示屏?xí)@示該電子標(biāo)簽的編號(hào)。可以依次把不同的電子標(biāo)簽放在RFID讀卡器上，可將電子表簽的編號(hào)記錄下來(lái)。師：通過(guò)本實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，同學(xué)們能否總結(jié)出實(shí)驗(yàn)結(jié)論？（小組討論）生：回答。師：通過(guò)本實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，我們可以發(fā)現(xiàn)每個(gè)電子標(biāo)簽都有唯一的編號(hào)。討論法合作學(xué)習(xí)實(shí)踐操作新課教學(xué)知識(shí)點(diǎn)二：近場(chǎng)通信的奧秘（7分鐘）師：除了RFID技術(shù)，常見(jiàn)的近距離通信技術(shù)還有NFC，也就是近場(chǎng)通信技術(shù)。NFC是一種近距離的高頻無(wú)線通信技術(shù)，允許數(shù)字設(shè)備之間進(jìn)行非接觸式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸。我們的手機(jī)上通常都有這項(xiàng)技術(shù)，開(kāi)啟NFC后，我們的手機(jī)可以作為讀卡器，讀取NFC卡片的一些信息。手機(jī)之間可以利用NFC技術(shù)進(jìn)行無(wú)線互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)虛擬名片或數(shù)字相片等數(shù)據(jù)交換，。常用于移動(dòng)支付、數(shù)據(jù)傳輸、門禁控制、交通繳費(fèi)等。NFC與RFID都是近距離通信技術(shù)。與RFID相比，除了通信協(xié)議，NFC還規(guī)定了數(shù)據(jù)交換格式。如果說(shuō)RFID是一個(gè)學(xué)生戴著胸卡方便別人了解他，老師看一眼他的胸卡就知道這個(gè)學(xué)生的姓名和班級(jí)；NFC就是學(xué)生和老師兩個(gè)人都戴著胸卡，他們可以在看到對(duì)方胸卡后就知道對(duì)方是誰(shuí)。此外，NFC還可以更改胸卡上的內(nèi)容，改變對(duì)方接收的數(shù)據(jù)。總的來(lái)說(shuō)，RFID是一種較為簡(jiǎn)單的無(wú)線識(shí)別技術(shù)，適合物品跟蹤和管理；而NFC是一種短距離、雙向通信的技術(shù)，適用于安全性要求較高、需要設(shè)備間直接交互的場(chǎng)景。拓展深化，回歸生活（5分鐘）師問(wèn)：本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了RFID技術(shù)并動(dòng)手操作讀取了電子標(biāo)簽卡。那么請(qǐng)同學(xué)們思考一下，我們可以運(yùn)用這個(gè)技術(shù)解決什么樣的問(wèn)題呢？結(jié)合本節(jié)課學(xué)習(xí)到的知識(shí)，請(qǐng)同學(xué)們編寫一個(gè)利用電子標(biāo)簽識(shí)別學(xué)生個(gè)人信息的程序。可以結(jié)合“字典”知識(shí)將電子標(biāo)簽編號(hào)與學(xué)生姓名一一對(duì)應(yīng)。師：與學(xué)習(xí)活動(dòng)1的實(shí)驗(yàn)設(shè)備一樣，修改主控板程序。先定義電子標(biāo)簽編號(hào)與學(xué)生姓名的對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)讀取到電子標(biāo)簽編號(hào)時(shí)，通過(guò)字典查詢對(duì)應(yīng)的學(xué)生姓名并顯示。（可引導(dǎo)學(xué)生直接在mPython中打開(kāi)本活動(dòng)的程序。）生：動(dòng)手操作。（小組討論并實(shí)踐）問(wèn)題導(dǎo)向?qū)W習(xí)討論法實(shí)踐操作課后作業(yè)（1分鐘）師：請(qǐng)同學(xué)們小組合作，設(shè)計(jì)一個(gè)基于RFID的智能校園應(yīng)用方案，比如智能書(shū)簽、實(shí)驗(yàn)器材管理等，說(shuō)明該智能校園應(yīng)用的功能、使用場(chǎng)景和實(shí)現(xiàn)方式。（只需輸出方案，無(wú)需制作）課堂小結(jié)與評(píng)價(jià)（2分鐘）本節(jié)課，我們學(xué)習(xí)了RFID技術(shù)，了解了其工作流程及常見(jiàn)的場(chǎng)景應(yīng)用；了解了NFC技術(shù)以及其與RFID的區(qū)別；通過(guò)讀取RFID卡的實(shí)踐活動(dòng)，通過(guò)“讀取電子標(biāo)簽編號(hào)”實(shí)踐活動(dòng)，體驗(yàn)了RFID技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。（通過(guò)快速問(wèn)答的形式檢查學(xué)生對(duì)本節(jié)課內(nèi)容的掌握情況。例如：“誰(shuí)能說(shuō)出至少兩種RFID的應(yīng)用場(chǎng)景？”對(duì)于表現(xiàn)優(yōu)秀的同學(xué)給予表?yè)P(yáng)。）教學(xué)反思1.反思點(diǎn)：本次課程是否達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)？學(xué)生是否能夠清晰地理解RFID技術(shù)的工作過(guò)程？是否掌握讀取電子標(biāo)簽的方法，小組討論環(huán)節(jié)是否有效促進(jìn)了學(xué)生之間的交流與合作？有哪些地方可以改進(jìn)以更好地滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求？2.改進(jìn)措施：針對(duì)上述反思點(diǎn)提出具體的改進(jìn)建議。例如如果發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生對(duì)某些知識(shí)點(diǎn)理解不夠深入可以考慮增加更多的實(shí)例講解或者提供更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)讓他們?cè)趯?shí)踐中鞏固知識(shí)。第8課《巧用藍(lán)牙做工具》課程名稱：第8課巧用藍(lán)牙做工具年級(jí)：八年級(jí)課時(shí)：45分鐘一、教學(xué)目標(biāo)分析知識(shí)與技能1.能夠說(shuō)出藍(lán)牙協(xié)議的基本工作原理（設(shè)備配對(duì)、信號(hào)傳輸）及主要特點(diǎn)（低功耗、低延時(shí)、近距離）。2.能夠列舉至少3類藍(lán)牙的常見(jiàn)應(yīng)用場(chǎng)景（如音頻傳輸、文件傳輸、設(shè)備控制）。3.能夠掌握藍(lán)牙設(shè)備的配對(duì)方法及數(shù)據(jù)傳輸流程。過(guò)程與方法1.通過(guò)對(duì)比傳統(tǒng)藍(lán)牙與低功耗藍(lán)牙，理解技術(shù)迭代的邏輯（如功耗、傳輸距離的優(yōu)化）。2.通過(guò)“藍(lán)牙翻頁(yè)筆”制作，體驗(yàn)“傳感器采集數(shù)據(jù)→藍(lán)牙傳輸指令→設(shè)備執(zhí)行動(dòng)作”的物聯(lián)通信過(guò)程。3.通過(guò)小組協(xié)作排除藍(lán)牙連接故障，提升問(wèn)題解決能力與計(jì)算思維。情感態(tài)度價(jià)值觀1.感受藍(lán)牙技術(shù)對(duì)生活便利性的提升，激發(fā)對(duì)無(wú)線通信技術(shù)的興趣。2.體會(huì)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)在設(shè)備互聯(lián)中的重要性，增強(qiáng)對(duì)信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的認(rèn)知。二、教學(xué)內(nèi)容及重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)1.藍(lán)牙的配對(duì)流程與數(shù)據(jù)傳輸原理。2.近距離通信“低功耗、低延時(shí)”的特點(diǎn)。3.藍(lán)牙在物聯(lián)設(shè)備中的雙向通信應(yīng)用（如翻頁(yè)筆控制電腦）。教學(xué)難點(diǎn)1.藍(lán)牙協(xié)議底層邏輯的抽象理解（如無(wú)線電信號(hào)配對(duì)、HID協(xié)議應(yīng)用）。2.“藍(lán)牙翻頁(yè)筆”程序中加速度傳感器與指令發(fā)送的邏輯關(guān)聯(lián)。三、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法情景導(dǎo)入（5分鐘）師：同學(xué)們，大家都使用過(guò)藍(lán)牙耳機(jī)，那么手機(jī)播放的音樂(lè)如何通過(guò)傳遞到耳機(jī)里的？其實(shí)，耳機(jī)與手機(jī)通過(guò)藍(lán)牙建立連接，手機(jī)將音樂(lè)數(shù)據(jù)以藍(lán)牙信號(hào)形式發(fā)送給耳機(jī)，耳機(jī)接收并解碼信號(hào)，最終把音樂(lè)傳遞出來(lái)，這就是藍(lán)牙在音頻傳輸里的基本應(yīng)用邏輯。今天，我們通過(guò)學(xué)習(xí)“巧用藍(lán)牙做工具”這一課來(lái)了解藍(lán)牙的奇妙世界。師：本節(jié)課我們的學(xué)習(xí)目標(biāo)是：了解藍(lán)牙協(xié)議的基本原理及常見(jiàn)應(yīng)用，了解近距離通信的主要特點(diǎn)，能夠利用藍(lán)牙開(kāi)展實(shí)踐，進(jìn)一步理解物與物之間近距離通信的過(guò)程。師：學(xué)習(xí)內(nèi)容包括：了解藍(lán)牙協(xié)議，并認(rèn)識(shí)近距離通信的特點(diǎn)。師：本節(jié)課的內(nèi)容我們?nèi)詫@三個(gè)問(wèn)題展開(kāi)：藍(lán)牙協(xié)議的基本過(guò)程是怎樣的？近距離通信的特點(diǎn)有哪些？如何利用藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)物與物之間的通信？問(wèn)題導(dǎo)向?qū)W習(xí)知識(shí)點(diǎn)一：了解藍(lán)牙協(xié)議（7分鐘）師：首先，我們先來(lái)認(rèn)識(shí)一下什么是藍(lán)牙。藍(lán)牙是一種短距離無(wú)線通信技術(shù)，廣泛應(yīng)用于設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸。根據(jù)功耗的不同，主要分為傳統(tǒng)藍(lán)牙和低功耗藍(lán)牙，傳統(tǒng)藍(lán)牙功耗高，像“常亮燈泡”持續(xù)傳輸，傳輸速度快，適合音頻、文件傳輸，傳輸距離短，連接慢，配對(duì)需數(shù)秒；低功耗藍(lán)牙功耗極低，似“聲控?zé)簟遍g歇工作，傳輸速度慢，傳輸距離類似傳統(tǒng)藍(lán)牙、優(yōu)化后可延長(zhǎng)，連接快。師：藍(lán)牙的工作原理是一些設(shè)備搭載藍(lán)牙芯片，在工作范圍內(nèi)發(fā)送無(wú)線電信號(hào)尋找另一個(gè)搭載藍(lán)牙的設(shè)備，一旦找到并配對(duì)成功，便可以互相通信。例如手機(jī)藍(lán)牙與打印機(jī)的藍(lán)牙連接，我們就可以將手機(jī)上的文件傳到打印機(jī)中進(jìn)行打印。師：同學(xué)們，想一想藍(lán)牙在日常生活中有哪些實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景？師：常見(jiàn)的有藍(lán)牙耳機(jī)，通過(guò)藍(lán)牙與手機(jī)相連后可以讓我們隨時(shí)隨地聽(tīng)歌，而不打擾別人；藍(lán)牙音響通過(guò)藍(lán)牙與手機(jī)相連，通過(guò)音響放大手機(jī)的中的聲音等。講授法學(xué)習(xí)活動(dòng)一：藍(lán)牙傳輸文件（8分鐘）師：了解了藍(lán)牙協(xié)議，下面我們來(lái)嘗試通過(guò)藍(lán)牙配對(duì)連接計(jì)算機(jī)和智能終端（手機(jī)），完成照片或視頻的文件傳輸。師：首先我們要準(zhǔn)備一臺(tái)具備藍(lán)牙功能的計(jì)算機(jī)和一臺(tái)具備藍(lán)牙功能的智能終端（如手機(jī)）。師：在計(jì)算機(jī)中打開(kāi)藍(lán)牙，會(huì)自動(dòng)搜索附近的藍(lán)牙設(shè)備，找到智能終端藍(lán)牙，并與智能終端完成配對(duì)操作，顯示“已連接”表示配對(duì)成功。師：然后在計(jì)算機(jī)中的藍(lán)牙管理界面啟用接收文件功能。師：最后利用藍(lán)牙功能將智能終端中的一幅照片或一段視頻發(fā)送至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)上會(huì)顯示接收到的文件。師：完成學(xué)習(xí)活動(dòng)后，我們可以對(duì)活動(dòng)過(guò)程中遇到的問(wèn)題、解決辦法、該學(xué)習(xí)的要點(diǎn)和收獲進(jìn)行總結(jié)。講授法實(shí)踐操作法學(xué)習(xí)活動(dòng)二：制作藍(lán)牙翻頁(yè)筆（8分鐘）師：同學(xué)們，下面我們來(lái)做一個(gè)進(jìn)階活動(dòng)：設(shè)計(jì)一個(gè)藍(lán)牙翻頁(yè)筆，并能夠?qū)崿F(xiàn)通過(guò)“搖一搖”控制計(jì)算機(jī)中演示文稿翻頁(yè)的功能。師：本實(shí)驗(yàn)需要用到的硬件設(shè)備是一塊自帶藍(lán)牙功能的主控板。師：接下來(lái)編寫藍(lán)牙翻頁(yè)筆的程序：構(gòu)建藍(lán)牙設(shè)備并顯示名稱mpy_hid如果設(shè)備成功連接，屏幕顯示提醒，如果加速度傳感器檢測(cè)到設(shè)備被搖晃，向計(jì)算機(jī)發(fā)送一個(gè)空格指令。師：程序代碼如下圖所示。師：將程序刷入主控板中。師：最后進(jìn)行功能演示。首先確保主控板與電腦連接藍(lán)牙，設(shè)備成功連接顯示“藍(lán)牙設(shè)備已連接”后，電腦上打開(kāi)一個(gè)正在演示的幻燈片，搖晃主控板，查看幻燈片是否能夠完成翻頁(yè)。師：如果無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)翻頁(yè)功能，可以從檢查程序出發(fā)，一步步排除故障。檢查是否是藍(lán)牙模塊故障、接線錯(cuò)誤、誤修改程序等。講授法實(shí)踐操作法知識(shí)點(diǎn)二：認(rèn)識(shí)近距離通信的特點(diǎn)（8分鐘）師：我們今天學(xué)習(xí)的藍(lán)牙是一種近距離通信協(xié)議，此外RFID、NFC都是常見(jiàn)的近距離通信協(xié)議，雖然它們的實(shí)現(xiàn)方式不同，但有著許多共同點(diǎn)。近距離通信協(xié)議通常用于一定距離范圍內(nèi)物與物之間的連接，如快遞掃碼槍，門禁卡和藍(lán)牙音響。師：近距離通信有以下幾個(gè)特點(diǎn)：一、低功耗，受供電限制，近距離無(wú)線通信設(shè)備的功耗往往都不能太高；二、低延時(shí)，在近距離通信中，數(shù)據(jù)的交換往往都是瞬間完成的，實(shí)時(shí)性在這些近距離通信的場(chǎng)景中尤為重要，是許多物聯(lián)設(shè)備正常工作的基本保障，如藍(lán)牙鼠標(biāo)，運(yùn)動(dòng)手環(huán)，脈搏儀；三、數(shù)據(jù)格式簡(jiǎn)單，設(shè)備之間的近距離通信不需要經(jīng)過(guò)多個(gè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，所以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式更簡(jiǎn)單。師：上面介紹了近距離通信的幾個(gè)特點(diǎn)，大家思考一下為什么近距離通信設(shè)備需要低功耗、低延時(shí)和簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)格式？生：思考并回答。師：這是由于近距離通信設(shè)備是通過(guò)犧牲帶寬（不傳輸視頻等大數(shù)據(jù)），換取續(xù)航、實(shí)時(shí)性和成本優(yōu)化，完美適配物聯(lián)網(wǎng)小數(shù)據(jù)高頻交互的需求。講授法拓展與提升（6分鐘）師：學(xué)習(xí)了以上知識(shí)，下面我們來(lái)進(jìn)行拓展與提升活動(dòng)。我們過(guò)去的家用遙控器大多使用紅外線通信控制，那同學(xué)們知道現(xiàn)在的家用遙控器主要使用哪種通信技術(shù)？這兩種通信技術(shù)有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？師：現(xiàn)在的家用遙控器主要使用藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)控制。傳統(tǒng)紅外遙控器是單向通信，數(shù)據(jù)傳輸量極小，需要嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)接收器、控制距離短、僅能控制1臺(tái)設(shè)備，功能基礎(chǔ)且易受強(qiáng)光干擾；而藍(lán)牙智能遙控是雙向通信，數(shù)據(jù)傳輸量大，無(wú)方向限制、控制距離遠(yuǎn)，能記憶多臺(tái)設(shè)備，有語(yǔ)音搜索等高級(jí)功能，抗干擾性強(qiáng)。講授法課后作業(yè)（1分鐘）師：請(qǐng)同學(xué)們?cè)谡n后分析共享單車鎖車用了哪種近距離通信？并嘗試說(shuō)明理由。課堂小結(jié)與評(píng)價(jià)（2分鐘）師：本節(jié)課，我們掌握了藍(lán)牙協(xié)議工作原理及配對(duì)流程，理解了低功耗藍(lán)牙（BLE）與傳統(tǒng)藍(lán)牙的區(qū)別，還歸納了近距離通信的三大特點(diǎn)（低功耗，低延時(shí)，簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)格式）。教學(xué)反思1.反思點(diǎn)：藍(lán)牙協(xié)議的“配對(duì)機(jī)制”“無(wú)線電信號(hào)傳輸”等概念對(duì)八年級(jí)學(xué)生而言較為晦澀。在“藍(lán)牙翻頁(yè)筆”實(shí)踐中，部分學(xué)生難以理解加速度傳感器數(shù)據(jù)如何轉(zhuǎn)化為藍(lán)牙指令，導(dǎo)致程序調(diào)試時(shí)無(wú)法準(zhǔn)確排查“搖晃無(wú)響應(yīng)”的問(wèn)題。硬件設(shè)備不足易引發(fā)“操作壟斷”現(xiàn)象，小組合作中僅少數(shù)學(xué)生能接觸主控板與藍(lán)牙模塊，其他成員參與度低。老舊設(shè)備的兼容性問(wèn)題可能導(dǎo)致配對(duì)失敗，課堂時(shí)間被技術(shù)故障處理占據(jù)，壓縮核心知識(shí)的探究空間。教學(xué)中未充分關(guān)聯(lián)物理學(xué)科知識(shí)，講解藍(lán)牙信號(hào)傳播時(shí)，未對(duì)比“2.4GHz無(wú)線電波”與“紅外光信號(hào)”的物理特性，學(xué)生僅知“藍(lán)牙無(wú)需對(duì)準(zhǔn)設(shè)備”的表面優(yōu)勢(shì)，卻不理解其背后的科學(xué)原理。技術(shù)對(duì)比停留在“功能差異”，缺乏“原理→應(yīng)用”的邏輯推導(dǎo)。基礎(chǔ)任務(wù)“修改指令參數(shù)”對(duì)編程零基礎(chǔ)學(xué)生難度較大，缺乏代碼注釋與參數(shù)說(shuō)明。2.改進(jìn)措施：引入30秒動(dòng)畫演示藍(lán)牙配對(duì)過(guò)程，幫助學(xué)生理解“設(shè)備發(fā)現(xiàn)→身份驗(yàn)證→建立連接”的核心步驟。將藍(lán)牙通信比作“兩人隔墻傳紙條”，對(duì)比紅外通信的“面對(duì)面?zhèn)餍拧保庇^解釋藍(lán)牙“非方向性”優(yōu)勢(shì)。提前測(cè)試所有設(shè)備兼容性，準(zhǔn)備藍(lán)牙適配器與虛擬仿真平臺(tái)，確保每位學(xué)生可通過(guò)“實(shí)物操作+虛擬調(diào)試”雙路徑參與。采用“角色輪換制”，每組設(shè)“硬件工程師”“代碼程序員”“調(diào)試記錄員”，每10分鐘輪換角色，確保人人參與硬件搭建、代碼燒錄、故障排查全流程。在“近距離通信特點(diǎn)”環(huán)節(jié)，插入5分鐘微討論：“為什么藍(lán)牙音箱放在書(shū)包里仍能連接手機(jī)，而紅外遙控器必須對(duì)準(zhǔn)電視？”引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合“光的直線傳播”與“無(wú)線電波衍射”知識(shí)分析，建立“科學(xué)原理→技術(shù)應(yīng)用”的關(guān)聯(lián)。第9課《互聯(lián)協(xié)議仍沿用》課程名稱：第9課互聯(lián)協(xié)議仍沿用年級(jí)：八年級(jí)課時(shí)：45分鐘一、教學(xué)目標(biāo)分析知識(shí)與技能1.能夠描述HTTP通信的基本過(guò)程，明確其在物聯(lián)系統(tǒng)中主動(dòng)輪詢的局限性。2.能夠使用API獲取互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，掌握通過(guò)HTTP協(xié)議發(fā)起請(qǐng)求、解析JSON/XML數(shù)據(jù)的方法。過(guò)程與方法1.通過(guò)分析物聯(lián)音箱數(shù)據(jù)獲取場(chǎng)景，培養(yǎng)從生活中抽象技術(shù)原理的能力。2.通過(guò)實(shí)踐操作主控板調(diào)用API，提升數(shù)字化工具應(yīng)用能力和問(wèn)題解決能力。情感態(tài)度價(jià)值觀1.激發(fā)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的探索興趣，感受傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的銜接與差異。2.培養(yǎng)系統(tǒng)思維和技術(shù)批判意識(shí)，體會(huì)協(xié)議設(shè)計(jì)需平衡功能與設(shè)備特性（如低功耗）。二、教學(xué)內(nèi)容及重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)1.理解HTTP協(xié)議在物聯(lián)系統(tǒng)中的應(yīng)用流程（請(qǐng)求-響應(yīng)模型）。2.能使用API獲取互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)并解析，如天氣、新聞等實(shí)時(shí)信息。教學(xué)難點(diǎn)1.從物聯(lián)設(shè)備需求出發(fā)，分析HTTP協(xié)議的局限性（如高能耗、實(shí)時(shí)性不足）。2.解析JSON/XML數(shù)據(jù)格式，提取關(guān)鍵信息（如日期、溫度）并應(yīng)用于物聯(lián)設(shè)備。三、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法情景導(dǎo)入（5分鐘）師：生活中，當(dāng)我們與物聯(lián)音箱對(duì)話時(shí)，例如詢問(wèn)物聯(lián)音箱“今天天氣情況如何？”物聯(lián)音箱都能根據(jù)實(shí)現(xiàn)情況進(jìn)行回復(fù)。那大家知道物聯(lián)音箱是如何獲取天氣信息的嗎？生：思考并回答。師：其實(shí)物聯(lián)音箱針對(duì)提問(wèn)從互聯(lián)網(wǎng)中獲取天氣數(shù)據(jù)，今天我們就來(lái)學(xué)習(xí)如何從互聯(lián)網(wǎng)中獲取數(shù)據(jù)。師：本節(jié)課學(xué)習(xí)目標(biāo)有：探索互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)，體驗(yàn)獲取互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，探討互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的局限性。師：本節(jié)課我們將圍繞下面幾個(gè)問(wèn)題展開(kāi)：物聯(lián)系統(tǒng)如何從互聯(lián)網(wǎng)中獲取數(shù)據(jù)？如何利用HTTP獲取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)？問(wèn)題導(dǎo)向?qū)W習(xí)法知識(shí)點(diǎn)一：探索互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)（5分鐘）師：在日常生活里，互聯(lián)網(wǎng)為人們提供了豐富的數(shù)據(jù)，例如旅游、交通信息、智能安防信息、健康信息等，這些數(shù)據(jù)對(duì)物聯(lián)設(shè)備非常重要，比如汽車借助互聯(lián)網(wǎng)獲取旅游及交通信息規(guī)劃路線，智能安防監(jiān)控依托網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，智能穿戴設(shè)備利用健康等數(shù)據(jù)輔助用戶管理生活。講授法學(xué)習(xí)活動(dòng)1：物聯(lián)設(shè)備獲取數(shù)據(jù)（5分鐘）師：首先我們來(lái)探索生活中的物聯(lián)設(shè)備，思考這些設(shè)備能從互聯(lián)網(wǎng)中獲取哪些數(shù)據(jù)。師：例如手機(jī)，可以從互聯(lián)網(wǎng)中獲取天氣預(yù)報(bào)、新聞、社交媒體通知等。智能手環(huán)，可以從互聯(lián)網(wǎng)中獲取運(yùn)動(dòng)建議。智能汽車可以從互聯(lián)網(wǎng)中獲取交通路況數(shù)據(jù)。案例教學(xué)法、小組討論法知識(shí)點(diǎn)二：體驗(yàn)獲取物聯(lián)網(wǎng)數(shù)（5分鐘）師：設(shè)備是如何獲取互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的呢？通常，互聯(lián)網(wǎng)上的服務(wù)器會(huì)通過(guò)提供API（應(yīng)用程序接口），使得外部設(shè)備或程序能夠訪問(wèn)這些數(shù)據(jù)資源。在物聯(lián)系統(tǒng)中，物聯(lián)設(shè)備會(huì)先向服務(wù)器API接口發(fā)起HTTP請(qǐng)求，服務(wù)器響應(yīng)GTTP請(qǐng)求并返回結(jié)果。講授法學(xué)習(xí)活動(dòng)2：利用HTTP獲取互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)（10分鐘）師：下面我們來(lái)嘗試獲取互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)，包括獲取應(yīng)用程序接口（API）的網(wǎng)址、發(fā)起網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求、解析返回結(jié)果。師：本實(shí)驗(yàn)活動(dòng)需要用到的物聯(lián)實(shí)驗(yàn)設(shè)備是1塊主控板。師：首先我們可以通過(guò)上網(wǎng)搜索獲取所需要的API網(wǎng)址。這里以蘇寧（Suning）提供的系統(tǒng)時(shí)間接口為例，該接口用于返回服務(wù)器當(dāng)前的系統(tǒng)時(shí)間，包括日期和時(shí)間。師：下面開(kāi)始編寫調(diào)用接口的程序：連接WiFi。填寫API的網(wǎng)址并發(fā)起網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求，獲取API返回的數(shù)據(jù)。解析返回結(jié)果：API返回的數(shù)據(jù)一般為XML或JSON格式的字符串，可以通過(guò)ujson庫(kù)將其解析為字典數(shù)據(jù)類型，并從中提取日期數(shù)據(jù)。師：程序代碼如圖所示。師：將程序下載到主控板中。師：最后進(jìn)行功能演示。當(dāng)主控板屏幕顯示日期時(shí)間數(shù)據(jù)（2025-04-0823:11:29），這表明成功通過(guò)HTTP協(xié)議從互聯(lián)網(wǎng)獲取到了數(shù)據(jù)。對(duì)比分析法、圖示講解法知識(shí)點(diǎn)三：探討互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的局限性（5分鐘）師：剛剛體驗(yàn)了通過(guò)HTTP協(xié)議從互聯(lián)網(wǎng)獲數(shù)據(jù)，但是該方式也存在局限性，因?yàn)镠TTP協(xié)議需要設(shè)備主動(dòng)輪詢服務(wù)器獲取指令，不僅消耗物聯(lián)設(shè)備的有限資源，還使得物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能耗高、服務(wù)器壓力大，不適合實(shí)時(shí)性要求高的物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景。師：在物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際應(yīng)用中，物聯(lián)通信協(xié)議需要滿足“低功耗”、“低帶寬”、“低延時(shí)”、“兼容性”、“可靠性”等特點(diǎn)。因?yàn)槲锫?lián)設(shè)備是電池供電，低功耗可以延長(zhǎng)電池壽命；物聯(lián)設(shè)備所使用的網(wǎng)絡(luò)帶寬可能受限，所以“低帶寬”的特點(diǎn)能夠保證設(shè)備即使是在低帶寬條件下也能高效工作；“低延時(shí)”是因?yàn)楹芏嘣O(shè)備如自動(dòng)駕駛汽車、實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)等需要有快速響應(yīng)功能；“兼容性”和“可靠性”，保證物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的多種設(shè)備都能夠工作，而且是安全有效地工作。講授法拓展深化，回歸生活（5分鐘分鐘）師：我們可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)搜索引擎等工具搜索免費(fèi)的API并將接口功能、URL等數(shù)據(jù)整理成表。另外還可以嘗試通過(guò)調(diào)用主控板的urequests庫(kù)發(fā)起HTTP請(qǐng)求來(lái)訪問(wèn)這些API，并將對(duì)應(yīng)的接口返回?cái)?shù)據(jù)顯示在主控板上。師：下表中我們整理了一些數(shù)據(jù)獲取的API接口網(wǎng)址，以及對(duì)應(yīng)的請(qǐng)求方式和認(rèn)證方式，大家可以嘗試使用。自主探究法、創(chuàng)新應(yīng)用法課后作業(yè)（2分鐘）師：請(qǐng)同學(xué)們完成課后作業(yè)：使用提供的天氣API，編寫程序讓主控板獲取天氣數(shù)據(jù)并顯示。課堂小結(jié)與評(píng)價(jià)（3分鐘）師：回顧本節(jié)課，我們認(rèn)識(shí)了互聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)的多樣性，學(xué)習(xí)了利用API獲取互聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)的方法。還分析了HTTP在物聯(lián)場(chǎng)景中應(yīng)用的局限性。教學(xué)反思1.反思點(diǎn)：部分學(xué)生對(duì)JSON數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理解困難，需更多可視化示例（如將JSON轉(zhuǎn)換為表格）。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不穩(wěn)定導(dǎo)致API請(qǐng)求失敗，影響實(shí)操進(jìn)度，需提前測(cè)試備用網(wǎng)絡(luò)。學(xué)生對(duì)協(xié)議局限性的抽象理解不足，可通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)（如高頻HTTP請(qǐng)求導(dǎo)致“設(shè)備耗電過(guò)快”）強(qiáng)化體驗(yàn)。2.改進(jìn)措施：用Excel表格類比JSON鍵值對(duì)，幫助學(xué)生理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。提供離線API模擬工具，確保無(wú)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的教學(xué)連貫性。設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)：用HTTP和MQTT協(xié)議分別實(shí)現(xiàn)同一功能，直觀感受功耗差異。第10課《物物互通有新徑》課程名稱：第10課物物互通有新徑年級(jí)：八年級(jí)課時(shí)：45分鐘一、教學(xué)目標(biāo)分析知識(shí)與技能1.能夠準(zhǔn)確描述MQTT的通信機(jī)制，明確發(fā)布者、訂閱者和服務(wù)器三者的角色及關(guān)系。2.能夠熟練使用物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)（如“掌控IOT中小學(xué)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”）完成訂閱功能的操作，包括注冊(cè)登錄、添加項(xiàng)目與主題、設(shè)備配置及代碼燒錄。過(guò)程與方法1.通過(guò)類比郵政系統(tǒng)理解MQTT通信模型，培養(yǎng)抽象思維與跨學(xué)科聯(lián)想能力。2.通過(guò)實(shí)踐操作在線MQTT服務(wù)器，提升數(shù)字化工具應(yīng)用能力及問(wèn)題解決能力。情感態(tài)度價(jià)值觀1.激發(fā)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興趣，感受現(xiàn)代通信協(xié)議在智能設(shè)備互聯(lián)中的重要性。2.培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎季S和團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，在動(dòng)手實(shí)踐中體驗(yàn)科技的實(shí)用性與創(chuàng)新性。二、教學(xué)內(nèi)容及重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)1.深入理解MQTT的發(fā)布-訂閱機(jī)制，掌握發(fā)布者、服務(wù)器、訂閱者的協(xié)同工作流程。2.能獨(dú)立完成在線MQTT服務(wù)器的訂閱功能操作，包括硬件連接、平臺(tái)配置及代碼調(diào)試。教學(xué)難點(diǎn)1.從實(shí)際物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景中抽象出MQTT通信模型，理解不同協(xié)議（如HTTP、MQTT）的適用場(chǎng)景差異。2.調(diào)試MQTT訂閱功能時(shí)的常見(jiàn)問(wèn)題排查，如網(wǎng)絡(luò)連接失敗、主題訂閱錯(cuò)誤等。三、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法情景導(dǎo)入（5分鐘）師：同學(xué)們知道在物聯(lián)網(wǎng)中，為什么需要專門的協(xié)議來(lái)處理設(shè)備的連接和數(shù)據(jù)的傳輸呢？師：在物聯(lián)網(wǎng)里，設(shè)備類型繁雜，通信需求多樣，不同設(shè)備硬件、傳輸能力差異大。專門協(xié)議能規(guī)范設(shè)備連接流程，讓五花八門的設(shè)備順利“握手”；還能保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性、安全性與高效性，應(yīng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)多場(chǎng)景、大數(shù)據(jù)量的傳輸需求，要是沒(méi)有統(tǒng)一協(xié)議，設(shè)備間會(huì)像“語(yǔ)言不通”，無(wú)法協(xié)同工作，所以得靠專門協(xié)議打通物物互通的“新徑”，讓物聯(lián)網(wǎng)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。師：本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容包括：了解MQTT的通信機(jī)制、體驗(yàn)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)。師：我們將圍繞下面兩個(gè)問(wèn)題展開(kāi)今天的學(xué)習(xí)：MQTT的通信機(jī)制是什么？如何利用物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)訂閱功能？問(wèn)題導(dǎo)向?qū)W習(xí)法知識(shí)點(diǎn)1：了解MQTT通信機(jī)制（10分鐘）師：首先，先來(lái)了解MQTT通信機(jī)制。MQTT采用發(fā)布訂閱的通信機(jī)制，在這個(gè)機(jī)制中有三個(gè)角色，分別是發(fā)布者、服務(wù)器和訂閱者。發(fā)布者和訂閱者并不直接向彼此發(fā)布或訂閱消息，而是由發(fā)布消息的客戶端向MQTT服務(wù)器管理的主題上傳數(shù)據(jù)，服務(wù)器向訂閱該主題的客戶端發(fā)送消息。如圖所示，訂閱者1預(yù)先訂閱了主題一，發(fā)布者A發(fā)布主題一后，MQTT服務(wù)器就會(huì)把消息傳遞給訂閱者1；訂閱者2預(yù)先訂閱了主題二，發(fā)布者B發(fā)布主題二后，MQTT服務(wù)器就會(huì)把消息傳遞給訂閱者2；訂閱者3也可以在發(fā)布者A發(fā)布主題一后，再訂閱主題一。師：為了更直觀理解，把MQTT服務(wù)器理解為郵政局，訂閱者理解為訂報(bào)客戶，發(fā)布者理解為報(bào)紙出版機(jī)構(gòu)。報(bào)紙出版機(jī)構(gòu)每天都會(huì)出版新報(bào)紙，并送至郵政局；如果客戶訂購(gòu)了一年的報(bào)紙，郵政局會(huì)每天將新出版的報(bào)紙送到客戶地址，而不需要客戶每天重復(fù)訂購(gòu)。師：現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們思考，在不同的物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景中，你認(rèn)為使用哪種協(xié)議更合適？為什么？生：分組討論并回答（如智能農(nóng)業(yè)用MQTT，因設(shè)備多、需低功耗）。師：HTTP協(xié)議在智能辦公場(chǎng)景中，易與辦公系統(tǒng)集成，支持多種數(shù)據(jù)格式，開(kāi)發(fā)調(diào)試輕松，助力辦公自動(dòng)化；于智能零售場(chǎng)景，能便捷對(duì)接電商、支付系統(tǒng)，通用性強(qiáng)，滿足商業(yè)交互需求。師：MQT