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无线通信与智能网关 教学设计
课题 无线通信与智能网关 单元 体验智能家居生活 学科 小学信息技术 年级 六年级
教材分析 本课教材深入浅出地介绍了无线通信技术与智能网关的基础知识。通过体验蓝牙通信技术，使学生直观感受其在现代生活中的应用广泛性。同时，引导学生思考蓝牙与Wi-Fi的共存原因，培养批判性思维。此外，教材还拓展了NB-IoT技术，展示了物联网的革新性进步。最后，通过实践环节，将理论知识与实际操作相结合，提升学生动手能力和解决问题的能力。教材设计合理，既注重知识传授，又强调技能培养，有助于学生在信息技术领域形成全面的素养。
学习目标 信息意识：增强学生的信息意识，使其能够主动关注和了解无线通信技术的发展趋势和应用领域。计算思维：引导学生运用计算思维分析无线通信技术的工作原理，理解数据传输和处理的基本过程。数字化学习与创新：鼓励学生利用数字化工具和资源学习无线通信技术的相关知识，提升自主学习能力。信息社会责任：培养学生的信息道德观念，使其在使用无线通信技术时能够遵守相关法律法规和社会规范。
重点 蓝牙通信技术的理解与应用：重点是让学生理解蓝牙技术的工作原理、特点及其在日常生活中的应用场景，如智能手环、音箱等设备的数据同步与传输。智能网关的功能与作用：强调智能网关在智能家居系统中的核心地位，理解其作为内外网络通信桥梁的重要性，以及如何实现对家居设备的集中管理和远程控制。
难点 NB-IoT技术的概念与特性：NB-IoT作为一项新兴的物联网通信技术，其技术细节和应用场景可能对学生来说较为陌生和抽象，需要教师通过案例和实例来帮助学生形成直观的认识。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 物联网智能终端的快速发展和无线网络的普及，不但实现了智能单品设备的联网协同，更是实现了整体家居应用场景的全平台智能化。本项目中，我们将围绕“人机信息交换智能家居系统控制”展开学习活动，通过对蓝牙(Bluetooth)、Wi-Fi、窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)等无线通信技术的学习，从以智能网关为中心的多设备互联互通网络，到区域场景的安全防护，使学生体验从单体的“感知”到联网的“认知”,感受智能家居设备带来的生活方式的变革。本项目共2课，包括3个项目活动，详见下表课题项目活动第1课 无线通信与智能网关项目活动1:体验蓝牙通信技术第2课 智能安防与家居项目活动2:探究区域场景安全防护项目活动3:体验智能家居控制系统和模型搭建 了解体验智能家居生活项目学习内容。 智能家居和无线通信技术是当今科技领域的热点话题，与学生的日常生活密切相关。将这些内容引入课堂，能够引起学生的好奇心和探究欲望，从而激发他们的学习兴趣。
讲授新课 在人机的互联互通和信息交换过程中，无线通信技术起着至关重要的作用。蓝牙、Wi-Fi、NB-IoT、4G等通信的可靠保障，架起了智能设备与人类之间的互通桥梁，构建了智能家居应用与服务生态系统，成就了物联网应用的典型场景。项目活动1:体验蓝牙通信技术1.蓝牙通信技术蓝牙是一种短距离无线通信技术的标准。蓝牙通信技术具有功耗低、速度快、连接稳定可靠等特点。在智能手环手表、智能音箱、智能体脂秤等产品中，蓝牙通信技术的应用非常普遍。通过蓝牙与智能手机等处理终端实现数据同步，使得相关数据的获取和处理迈入了智能化。讨论坊交流：具备蓝牙通信功能的常见设备和使用场景有哪些 参考：蓝牙技术广泛应用于各种设备中，如智能手机、耳机、音箱、手表、电脑等。智能手机通过蓝牙可轻松与耳机配对，实现无线音乐与通话；音箱借助蓝牙，可播放手机中的音乐；智能手表则通过蓝牙与手机同步数据，方便用户查看信息。此外，蓝牙还用于电脑与外设的连接，如鼠标、键盘等，提升办公效率。在健身、车载、智能家居等场景中，蓝牙技术也发挥着重要作用，为用户带来便捷与舒适的体验。总之，蓝牙已成为现代生活中不可或缺的一部分。思考：许多设备同时具有蓝牙和Wi-Fi网络功能，为什么 参考：许多设备同时配备蓝牙和Wi-Fi功能，主要是因为它们各自具有独特的应用场景和优势。蓝牙适用于短距离、低功耗的数据传输，如耳机、音箱等设备的连接，方便快捷。而Wi-Fi则适用于长距离、高速率的数据传输，如互联网浏览、文件下载等，满足用户对速度的需求。同时，蓝牙和Wi-Fi的互补性也使得设备在不同场景下都能保持稳定的连接性能。因此，为了提供更全面、更灵活的网络连接体验，许多设备都选择同时集成蓝牙和Wi-Fi功能，以满足用户多样化的需求。这种设计不仅提升了设备的实用性，也优化了用户的使用体验。扩展学习——蓝牙通信技术安全注意事项更改默认设置：许多蓝牙设备在出厂时都设有默认的密码或PIN码，这些默认设置应尽快更改，以防止他人利用默认密码进行非法连接。谨慎配对：在配对蓝牙设备时，要确保只与可信任的设备进行配对。不要轻易接受未知设备的配对请求，以防止恶意设备通过蓝牙进行攻击。保持隐藏：在不需要使用蓝牙时，应将设备设置为“隐藏”或“不可见”模式，以减少被他人发现的可能性。及时更新：定期更新蓝牙设备的固件和驱动程序，以确保设备具有最新的安全补丁和功能。限制访问权限：对于通过蓝牙连接的设备，应限制其访问权限。例如，不要授予过多的权限给通过蓝牙连接的应用程序或设备。使用加密技术：如果蓝牙设备支持加密功能，应启用加密技术来保护传输的数据。这可以防止数据在传输过程中被截获或篡改。注意使用环境：在使用蓝牙设备时，要注意周围环境的安全性。例如，避免在公共场所或存在安全风险的环境中使用蓝牙进行敏感数据的传输。定期清理：定期清理已配对的蓝牙设备列表，删除不再使用的设备，以减少潜在的安全风险。2.基于蜂窝的NB-IoT技术移动通信正从人与人的连接，向人与物以及物与物的连接迈进。基于蜂窝的NB-IoT技术应运而生，成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT技术是物联网领域的一项革新性通信技术，它具备强连接、广覆盖、低功耗、低成本等特性，能够带来更加丰富的应用场景，现广泛应用于智能门锁、智能照明、智能抄表等领域。扩展学习物联网无线通信技术可以分为短距离通信技术和低功耗广域网通信技术，两者相互支撑和延伸。在以NB-IoT、eMTC等为代表的广域网通信技术高速发展的同时，以蓝牙5.0、Wi-Fi6为代表的新一代短距离通信技术通过提升网络带宽、传输速率、传输距离，提高连接设备数量等方面，满足家庭、办公场所等众多室内用户接入网络的需求。3.智能网关家庭智能网关是整个智能家居系统的“中枢大脑”。智能网关连接着家庭内网和家庭外网，以保证内外网络通信畅通。家庭内网是指家庭内部所有智能设备的联网，一个智能设备作为一个终端节点，通过无线网络实现对所有终端节点的集中管理和分散控制；家庭外网是指外部因特网、移动通信网络等，用于连接智能手机、平板电脑等智能管理终端，从而实现远程控制和查看家居信息。实践园利用实验器材，搭建一盏可通过智能终端操控的智能灯。实验器材：智能终端、主控板、通信模块、声音传感器、LED灯、连接线等。参考：设计思路首先，将LED灯与主控板连接，确保电流稳定，LED能正常工作。接着，将声音传感器接入主控板，以捕捉环境声音变化。重要的是，通信模块需与主控板和智能终端配对，确保信号传输无误。在智能终端上设计控制界面，通过此界面可发送指令至通信模块。主控板接收到通信模块转发的指令后，根据预设程序控制LED灯的开关及亮度。声音传感器可作为一个附加功能，例如在检测到特定声音时自动开灯。 学习蓝牙通信技术。和同学交流具备蓝牙通信功能的常见设备和使用场景。思考许多设备同时具有蓝牙和Wi-Fi网络功能的原因。学习蓝牙通信技术安全注意事项。学习基于蜂窝的NB-IoT技术。学习物联网无线通信技术分类和特点。学习智能网关。小组合作，完成智能灯的搭建。 介绍蓝牙技术特点，展现其在智能设备中的应用与数据同步的智能化优势。通过同学间的交流，共同探讨和发现生活中具备蓝牙通信功能的设备及其使用场景，加深对蓝牙技术实际应用的理解。引导学生思考蓝牙和Wi-Fi技术的共存原因，理解不同无线通信技术各自的优势和适用场景，培养批判性思维能力。提醒学生在使用蓝牙通信技术时注意安全，增强信息安全意识。让学生了解基于蜂窝的NB-IoT技术及其特点，拓展对物联网通信技术的认识。帮助学生了解物联网无线通信技术的分类和特点。引导学生学习家庭智能网关的功能和作用，为理解智能家居系统打下基础。通过小组合作完成智能灯的搭建，锻炼学生的动手能力和团队协作能力，加深对智能家居系统的理解和应用。
课后练习 1.请列举至少三种你日常生活中使用到的具有蓝牙功能的设备，并简述它们是如何利用蓝牙技术改善你的生活体验的。2.通过查阅资料，简要说明NB-IoT技术在智能抄表领域的应用原理及其相比传统抄表方式的优势。 小组合作完成课后练习题目。 让学生回顾并思考蓝牙技术在日常生活中的应用，加深对其实际价值的理解；引导学生了解NB-IoT技术在特定领域的应用原理及优势，拓展其知识面。
课堂小结 组织学生分小组总结本课学习内容，请每个小组代表说说自己小组总结的结果。教师做最后的补充。参考：本课我们深入探讨了无线通信技术与智能网关的奥秘。通过体验蓝牙通信的便捷，感受了智能设备间数据同步的智能化魅力。同时，我们也拓宽了视野，了解到NB-IoT技术在物联网领域的广阔应用前景。而智能网关作为智能家居的“大脑”，其重要性不言而喻。通过动手实践，大家不仅提升了技能，更对信息技术的应用有了更深刻的理解。希望大家能将所学应用于生活，不断探索创新，同时也肩负起信息社会成员的责任。未来，无线通信与智能技术将更紧密地融入我们的生活，让我们共同期待并努力创造更美好的明天！ 在小组讨论基础上，推选代表总结本课学习内容。其他小组做补充总结。 学生自己总结学习内容是一种学习方法，每次课可以梳理出学习了哪些知识、技能方法和思维方式，在头脑中形成本课程的学科结构。
板书 从教师板书上归纳本课学习内容的重点。 通过板书，帮助学生形成本课学习内容思维导图。
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无线通信与智能网关
黔教版六年级下册
内容总览
目录
01
05
03
02
04
06
学习目标
新知导入
蓝牙通信技术
基于蜂窝的NB-IoT技术
智能网关
实践园
07
板书设计
09
课后作业
08
课堂总结
教学目标
信息意识
增强学生的信息意识，使其能够主动关注和了解无线通信技术的发展趋势和应用领域。
计算思维
引导学生运用计算思维分析无线通信技术的工作原理，理解数据传输和处理的基本过程。
数字化学习与创新
鼓励学生利用数字化工具和资源学习无线通信技术的相关知识，提升自主学习能力。
信息社会责任
培养学生的信息道德观念，使其在使用无线通信技术时能够遵守相关法律法规和社会规范。
新知导入
物联网智能终端的快速发展和无线网络的普及，不但实现了智能单品设备的联网协同，更是实现了整体家居应用场景的全平台智能化。本项目中，我们将围绕“人机信息交换智能家居系统控制”展开学习活动，通过对蓝牙(Bluetooth)、Wi-Fi、窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)等无线通信技术的学习，从以智能网关为中心的多设备互联互通网络，到区域场景的安全防护，使学生体验从单体的“感知”到联网的“认知”,感受智能家居设备带来的生活方式的变革。
新知导入
本项目共2课，包括3个项目活动，详见下表
课题 项目活动
第1课 无线通信与智能网关 项目活动1:体验蓝牙通信技术
第2课 智能安防与家居 项目活动2:探究区域场景安全防护
项目活动3:体验智能家居控制系统和模型搭建
新知讲解
一、蓝牙通信技术
在人机的互联互通和信息交换过程中，无线通信技术起着至关重要的作用。蓝牙、Wi-Fi、NB-IoT、4G等通信的可靠保障，架起了智能设备与人类之间的互通桥梁，构建了智能家居应用与服务生态系统，成就了物联网应用的典型场景。
新知讲解
一、蓝牙通信技术
蓝牙是一种短距离无线通信技术的标准。蓝牙通信技术具有功耗低、速度快、连接稳定可靠等特点。
在智能手环手表、智能音箱、智能体脂秤等产品中，蓝牙通信技术的应用非常普遍。通过蓝牙与智能手机等处理终端实现数据同步，使得相关数据的获取和处理迈入了智能化。
蓝牙通信技术
新知讲解
讨论坊
交流：具备蓝牙通信功能的常见设备和使用场景有哪些
参考：蓝牙技术广泛应用于各种设备中，如智能手机、耳机、音箱、手表、电脑等。智能手机通过蓝牙可轻松与耳机配对，实现无线音乐与通话；音箱借助蓝牙，可播放手机中的音乐；智能手表则通过蓝牙与手机同步数据，方便用户查看信息。此外，蓝牙还用于电脑与外设的连接，如鼠标、键盘等，提升办公效率。在健身、车载、智能家居等场景中，蓝牙技术也发挥着重要作用，为用户带来便捷与舒适的体验。总之，蓝牙已成为现代生活中不可或缺的一部分。
一、蓝牙通信技术
新知讲解
讨论坊
(2)思考：许多设备同时具有蓝牙和Wi-Fi网络功能，为什么
参考：许多设备同时配备蓝牙和Wi-Fi功能，主要是因为它们各自具有独特的应用场景和优势。蓝牙适用于短距离、低功耗的数据传输，如耳机、音箱等设备的连接，方便快捷。而Wi-Fi则适用于长距离、高速率的数据传输，如互联网浏览、文件下载等，满足用户对速度的需求。同时，蓝牙和Wi-Fi的互补性也使得设备在不同场景下都能保持稳定的连接性能。因此，为了提供更全面、更灵活的网络连接体验，许多设备都选择同时集成蓝牙和Wi-Fi功能，以满足用户多样化的需求。这种设计不仅提升了设备的实用性，也优化了用户的使用体验。
一、蓝牙通信技术
新知讲解
扩展学习——蓝牙通信技术安全注意事项
一、蓝牙通信技术
定期更新蓝牙设备的固件和驱动程序，以确保设备具有最新的安全补丁和功能。
及时更新
许多蓝牙设备在出厂时都设有默认的密码或PIN码，这些默认设置应尽快更改，以防止他人利用默认密码进行非法连接。
更改默认设置
在配对蓝牙设备时，要确保只与可信任的设备进行配对。不要轻易接受未知设备的配对请求，以防止恶意设备通过蓝牙进行攻击。
谨慎配对
在不需要使用蓝牙时，应将设备设置为“隐藏”或“不可见”模式，以减少被他人发现的可能性。
保持隐藏
新知讲解
扩展学习——蓝牙通信技术安全注意事项
一、蓝牙通信技术
定期清理已配对的蓝牙设备列表，删除不再使用的设备，以减少潜在的安全风险。
定期清理
对于通过蓝牙连接的设备，应限制其访问权限。例如，不要授予过多的权限给通过蓝牙连接的应用程序或设备。
限制访问权限
如果蓝牙设备支持加密功能，应启用加密技术来保护传输的数据。这可以防止数据在传输过程中被截获或篡改。
使用加密技术
在使用蓝牙设备时，要注意周围环境的安全性。例如，避免在公共场所或存在安全风险的环境中使用蓝牙进行敏感数据的传输。
注意使用环境
新知讲解
二、基于蜂窝的NB-IoT技术
移动通信正从人与人的连接，向人与物以及物与物的连接迈进。基于蜂窝的NB-IoT技术应运而生，成为万物互联网络的一个重要分支。
NB-IoT技术是物联网领域的一项革新性通信技术，它具备强连接、广覆盖、低功耗、低成本等特性，能够带来更加丰富的应用场景，现广泛应用于智能门锁、智能照明、智能抄表等领域。
新知讲解
二、基于蜂窝的NB-IoT技术
物联网无线通信技术可以分为短距离通信技术和低功耗广域网通信技术，两者相互支撑和延伸。在以NB-IoT、eMTC等为代表的广域网通信技术高速发展的同时，以蓝牙5.0、Wi-Fi6为代表的新一代短距离通信技术通过提升网络带宽、传输速率、传输距离，提高连接设备数量等方面，满足家庭、办公场所等众多室内用户接入网络的需求。
扩展学习
新知讲解
三、智能网关
家庭智能网关是整个智能家居系统的“中枢大脑”。智能网关连接着家庭内网和家庭外网，以保证内外网络通信畅通。
新知讲解
三、智能网关
家庭内网是指家庭内部所有智能设备的联网，一个智能设备作为一个终端节点，通过无线网络实现对所有终端节点的集中管理和分散控制。
家庭外网是指外部因特网、移动通信网络等，用于连接智能手机、平板电脑等智能管理终端，从而实现远程控制和查看家居信息。
新知讲解
四、实践园
利用实验器材，搭建一盏可通过智能终端操控的智能灯。
实验器材：智能终端、主控板、通信模块、声音传感器、LED灯、连接线等。
参考：设计思路
首先，将LED灯与主控板连接，确保电流稳定，LED能正常工作。接着，将声音传感器接入主控板，以捕捉环境声音变化。重要的是，通信模块需与主控板和智能终端配对，确保信号传输无误。在智能终端上设计控制界面，通过此界面可发送指令至通信模块。主控板接收到通信模块转发的指令后，根据预设程序控制LED灯的开关及亮度。声音传感器可作为一个附加功能，例如在检测到特定声音时自动开灯。
课堂总结
本课我们深入探讨了无线通信技术与智能网关的奥秘。通过体验蓝牙通信的便捷，感受了智能设备间数据同步的智能化魅力。同时，我们也拓宽了视野，了解到NB-IoT技术在物联网领域的广阔应用前景。而智能网关作为智能家居的“大脑”，其重要性不言而喻。通过动手实践，大家不仅提升了技能，更对信息技术的应用有了更深刻的理解。希望大家能将所学应用于生活，不断探索创新，同时也肩负起信息社会成员的责任。未来，无线通信与智能技术将更紧密地融入我们的生活，让我们共同期待并努力创造更美好的明天！
板书设计
课后作业
请列举至少三种你日常生活中使用到的具有蓝牙功能的设备，并简述它们是如何利用蓝牙技术改善你的生活体验的。
1
通过查阅资料，简要说明NB-IoT技术在智能抄表领域的应用原理及其相比传统抄表方式的优势。
2
谢谢
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