《初识物联网 —— 以智能家居为例》教学设计

一、教学目标

（一）知识与技能目标

1. 能准确说出物联网的三大核心特征（全面感知、可靠传递、智能处理），并结合生活实例解释各特征的含义。

2. 掌握物联网四层层次结构（感知层、网络层、平台层、应用层）的划分，明确各层级的功能及相互关系。

3. 能以智能家居为例，分析物联网在生活中的具体应用，描述数据从感知到应用的完整流转过程。

（二）过程与方法目标

1. 通过观察智能家居案例、参与趣味小实验，培养从生活中发现技术应用、分析技术原理的能力。

2. 借助小组讨论、案例拆解等活动，提升逻辑思维和团队协作能力，学会将复杂的技术知识拆解为易懂的模块。

（三）情感态度与价值观目标

1. 感受物联网技术对生活的改变，激发对信息技术的探索兴趣和学习热情。

2. 认识到技术服务于生活的本质，树立 “科技让生活更便捷” 的理念，培养用技术思维解决实际问题的意识。

二、教学重难点

（一）教学重点

1. 物联网三大特征的理解与实例匹配。

2. 物联网四层层次结构的功能及层级间的协作关系。

3. 智能家居中物联网技术的具体应用分析。

（二）教学难点

1. 理解 “智能处理” 的核心（云计算、大数据分析）在实际场景中的作用，避免停留在表面认知。

2. 理清四层结构中数据的流转路径，建立 “感知 - 传输 - 处理 - 应用” 的完整逻辑链。

三、教学准备

1. 教具准备：PPT 课件（包含智能家居案例图片、层级结构示意图、数据流转动画）、智能手环（每人 1 个或小组 1 个）、温湿度传感器（演示用）、中控屏模拟界面（课件内置）。

2. 学生准备：提前观察家中或生活中接触到的智能家居设备（如智能音箱、智能门锁、自动窗帘等），记录设备的功能和使用场景。

四、教学过程

（一）课程导入：情境激趣（5 分钟）

1.教师展示两组生活场景对比图片：

l 传统生活：手动调节空调温度、出门忘带钥匙无法开门、定期检查冰箱食材保质期。

l 智能生活：手机远程开启空调、指纹解锁家门、冰箱自动提醒 “牛奶 3 天后过期”。

2.提问引导：“大家有没有过图片里的经历？为什么智能生活能解决这些麻烦？背后依靠的是什么技术呢？”

3.引出课题：今天我们就来走进 “物联网” 的世界，以智能家居为例，揭开它的神秘面纱。

（二）新知讲授：逐层突破（25 分钟）

1. 物联网的三大特征（10 分钟）

Ø 步骤 1：概念讲解 + 案例拆解

教师明确物联网三大特征：全面感知、可靠传递、智能处理，结合 PPT 图片逐一讲解：

l 全面感知：展示温湿度传感器、智能门锁、烟雾报警器图片，比喻 “就像家里的‘小眼睛’‘小鼻子’”，说明其通过传感器、RFID、二维码等技术获取环境和物体信息（如温湿度、指纹、烟雾浓度），并举例 “图书条码记录图书信息、快递二维码追踪物流”。

l 可靠传递：播放 “航空数据实时监测” 和 “手机接收家门解锁消息” 的动画，比喻 “数据像快递一样通过 WiFi、蓝牙等网络‘路线’传递”，强调 “数据不迷路，远程也能实时接收”。

l 智能处理：展示中控屏 “湿度偏低，是否开启加湿器” 的模拟界面，讲解 “通过云计算和大数据分析，让数据‘思考’并给出决策”，举例 “加湿器自动工作、根据习惯设置睡前关窗帘”。

Ø 步骤 2：互动小练习

u 教师展示生活场景（如 “智能手表监测心率并同步到手机”“智能路灯根据光照自动调节亮度”），让学生分组抢答：场景中体现了物联网的哪些特征？并说明理由。

l 每组回答后，教师点评并补充，强化对三大特征的理解。

2. 物联网的层次结构（15 分钟）

Ø 步骤 1：层级划分与功能讲解

教师以 “智能家居数据流转” 为主线，结合 PPT 四层结构示意图，按 “从下到上” 的顺序讲解：

l 感知层（“小侦探”）：展示温湿度传感器、智能门锁、烟雾报警器实物或图片，说明其功能是 “收集信息，将现实情况转化为数据”，对应三大特征中的 “全面感知”。

l 网络层（“快递员”）：播放 WiFi、蓝牙数据传输动画，讲解其功能是 “通过网络将感知层的数据传输到平台层和用户终端（手机、中控屏）”，对应 “可靠传递”。

l 平台层（“指挥官”）：展示中控屏数据分析界面（如 “温度 25℃正常，湿度 40% 偏低，建议开加湿器”），说明其功能是 “接收数据、分析处理、生成决策（结合用户习惯，如 22:00 自动关主灯）”，对应 “智能处理”。

l 应用层（“服务执行者”）：展示 “加湿器自动开启”“睡眠模式联动灯光、窗帘” 的场景，说明其功能是 “将平台层的决策转化为实际服务，让用户直接感受到便利”。

Ø 步骤 2：趣味小实验 —— 体验感知层与网络层

◦ 让学生佩戴智能手环，监测自身心率数据，观察数据如何通过蓝牙同步到手机 APP。

◦ 提问引导：“手环监测心率属于哪一层？数据从手环到手机用到了哪一层的技术？这一过程体现了物联网的什么特征？”

◦ 学生分组操作并讨论，派代表分享答案，教师总结，加深对层级功能和特征的关联认知。

3. 物联网改变生活 —— 智能家居案例分析（5 分钟）

l 教师展示 “智能家居完整场景” 案例（包含温湿度传感器、WiFi 传输、云端分析、手机 APP 控制），引导学生分组拆解：

l 感知层：哪些设备在收集数据？（温湿度传感器、门窗磁感应器）

l 网络层：数据通过什么方式传输？（WiFi 上传至云平台）

l 平台层：如何处理数据？（云端分析温度，生成 “开启空调” 指令）

l 应用层：用户如何使用服务？（手机 APP 接收指令，远程控制空调）

l 各小组派代表梳理数据流转路径（感知层→网络层→平台层→应用层），教师板书总结，强化 “四层协作实现智能服务” 的逻辑。

（三）课堂小结：梳理回顾（5 分钟）

1.教师通过 “思维导图” 形式，在 PPT 上呈现本节课核心知识：

l 物联网三大特征：全面感知（“感知信息”）、可靠传递（“传输数据”）、智能处理（“分析决策”）。

l 物联网四层结构：感知层（收集）→网络层（传输）→平台层（处理）→应用层（服务）。

l 核心逻辑：数据通过四层结构流转，借助三大特征实现 “万物互联”，服务于生活。

2.提问学生：“通过今天的学习，你觉得物联网最神奇的地方是什么？生活中还有哪些地方可能用到物联网技术？”（如共享单车、智能农业、智慧交通等），鼓励学生发散思维。

六、板书设计

初识物联网 —— 以智能家居为例

三大特征

四层架构