第第頁人教版（2024）八年級全一冊信息科技第6課《數(shù)據(jù)傳輸方式多》教案課程名稱：第6課數(shù)據(jù)傳輸方式多年級：八年級課時(shí)：45分鐘一、教學(xué)目標(biāo)分析知識與技能1.理解物聯(lián)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕具^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)中有線傳輸與無線傳輸、近距離通信與遠(yuǎn)距離通信的特點(diǎn)及適用場景。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），并說明其典型應(yīng)用。過程與方法1.通過分析共享單車物聯(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)對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的探索興趣，體會技術(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/無線、近距離/遠(yuǎn)距離）。2.典型協(xié)議的功能與應(yīng)用場景（如HTTP、MQTT、藍(lán)牙）。3.共享單車系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜鞒谭治觥＝虒W(xué)難點(diǎn)1.協(xié)議與傳輸方式的對應(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)雜場景的技術(shù)實(shí)現(xiàn)邏輯。三、教學(xué)過程設(shè)計(jì)教學(xué)過程教學(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問題展開：物聯(lián)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)是如何傳輸?shù)?？物?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：帶著上面的問題，我們來看一個物聯(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？問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)新課教學(xué)知識點(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)過程，我們先來實(shí)踐一下學(xué)習(xí)活動一的內(nèi)容。首先我們打開共享單車的應(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車鎖，想想服務(wù)器是如何知道打開哪輛單車車鎖的。師：打開共享單車應(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^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：具體分析該過程就是：共享單車數(shù)據(jù)傳輸過程中，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，我們在軟件上就能看到附近單車的分布情況。師：同學(xué)們，有時(shí)我們會看到手機(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打開車鎖。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，軟件會獲取單車的唯一標(biāo)識，緊接著通過HTTP協(xié)議向服務(wù)器發(fā)送開鎖請求數(shù)據(jù)。師：服務(wù)器在接收到手機(jī)發(fā)送的開鎖請求數(shù)據(jù)后，會采用不同協(xié)議來傳遞開鎖數(shù)據(jù)。一方面，利用MQTT協(xié)議向共享單車發(fā)送開鎖數(shù)據(jù)，讓單車執(zhí)行開鎖動作；另一方面，通過HTTP協(xié)議向手機(jī)發(fā)送開鎖數(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、無線兩類。無線傳輸無需物理介質(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)知識點(diǎn)二：分析不同場景的通信協(xié)議選擇依據(jù)（14分鐘）師：在實(shí)際生活中，我們會依據(jù)不同場景來挑選合適的通信協(xié)議。大家要開動腦筋，舉例說明在哪些場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)活動二。師：在智能家居場景里，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，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)，是無線局域網(wǎng)技術(shù)；藍(lán)牙為短距離無線通信；Zigbee低功耗、低成本；Z-Wave專為智能家居設(shè)計(jì)，它們讓設(shè)備間能無線傳數(shù)據(jù)，適配不同物聯(lián)網(wǎng)場景需求。師：我們來看這張關(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、功耗這幾個方面，對比了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，這里有兩個問題值得大家思考。第一個問題，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？第二個問題，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，通過低功耗設(shè)計(jì)，可延長電池壽命，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，來管理單車停放，這樣就能讓單車停在指定區(qū)域了。問題導(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)為請同學(xué)們列舉出除了PPT中提到的智能家居場景外，還有哪些生活場景會用到物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，并分析在這些場景中可能會使用到哪些通信協(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)和適用場景。教學(xué)反思1.反思點(diǎn)：教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生對抽象協(xié)議概念理解存在困難，類比“設(shè)備間的語言”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