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初识智能家居教学设计
课题 初识智能家居 单元 走进万物互联的世界 学科 初中信息技术 年级 八年级
教材分析 本课以生活场景导入智能家居概念，通过智能灯泡案例系统呈现物联网技术应用。教材结构清晰，从认知到实践层层递进：首先以壮壮的智能家居生活案例引发兴趣，明确学习目标；其次通过探究活动解析智能设备联网控制流程，结合步骤图示培养操作能力；最后设置网页控制LED灯的编程实践，深化物联网"感知-传输-控制"三环节理解。教材特色在于：1.生活化案例贯穿理论，如扫地机器人、智能音箱等实例增强代入感；2.任务驱动式教学设计，通过表格填写、场景设置等互动环节强化知识内化；3.拓展创新空间，鼓励学生设计个性化智能应用，衔接行业发展趋势。整体体现"技术认知-操作体验-创新应用"的进阶式学习路径，有效达成知识传授与能力培养的双重目标。
学习目标 信息意识：通过识别智能家居场景中的物联网技术，感知信息技术在生活中的渗透，主动关注智能家居产品的功能与应用价值。计算思维：通过智能灯泡联网控制流程，学习将复杂任务拆解为可操作的步骤，抽象出物联网控制的通用逻辑模型。数字化学习与创新：以小组为单位设计智能家居应用，融合物联网、传感器、人机交互等技术，提出创新性解决方案。信息社会责任：讨论智能家居设备的数据采集范围，理解信息泄露风险，树立网络账号密码管理、设备权限设置的意识。
重点 掌握智能家居的核心概念与物联网工作流程，理解设备联网、数据传输及场景联动的技术原理。通过智能灯泡案例，实践设备添加、网络配置及场景化控制（如亮度调节、色彩定制）的操作流程。体验物联网“感知-传输-控制”闭环，结合网页控制LED灯实验，深化对自动化控制逻辑的认知。
难点 理解物联网传输层的抽象逻辑，区分感知层与控制层的交互机制。灵活设计自定义场景规则，需综合运用条件判断与参数配置。编程控制硬件时的调试能力。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 早晨七点，伴随着“丁零零……”的闹铃声响起，窗帘缓缓地自动拉开，清晨的第一缕阳光照射进来。壮壮对着智能音箱喊了一声：“请播放一首提神醒脑的歌曲。”伴随着激昂的旋律，壮壮走出房间，看到扫地机器人正在客厅工作，破壁机中的五谷杂粮热饮已经加工完毕……思考：自动拉开的窗帘、主动工作的扫地机器人、自动加工热饮的破壁机……这些都是智能家居产品。你对智能家居的了解有多少 思考自己对智能家居的理解。 课堂导入通过生活化场景呈现智能家居的便利性，以“闹铃-窗帘-音箱-机器人-破壁机”的连贯动态，触发学生对智能家居的感性认知，激发学习兴趣，自然过渡到“物联网技术”的理论学习。
讲授新课 物联网技术将多种多样的家居产品联结在一起，以满足用户的各种应用需求。在家居场景中，厨房、卫生间、书房、客厅等区域都有大量的智联需求。物联网可以实现任何时间、任何地点的人、机、物的互联互通，通过自动感应、语音交互、按键控制、触摸调节等技术为生活提供方便与舒适，让家居生活“随心所动”。灯泡是一种常见的照明器件，它不仅能为人们的生活提供个性化照明，还能通过色彩、亮度等的变化营造氛围，调节人们的情绪。智能灯泡作为智能家居中常见的产品，应用场景更加广泛，使用更加便捷、人性化。探究探究目标：了解智能灯泡的操控流程。探究准备：智能灯泡及其操作演示视频。探究过程：观看智能灯泡操作演示视频，了解智能灯泡联网及控制的过程，学会控制智能灯泡改变亮度和色彩，设置智能灯泡自动按不同需求开启照明，以及根据不同的情境定制氛围灯。步骤一：设备选择。下载应用程序，点击右上角“+”添加设备，选择智能灯泡。步骤二：联网。重置灯泡并选择连接网络。步骤三：场景应用选择。根据不同要求，修改灯泡亮度和色彩。常见的智能场景有离家、回家、睡觉、起床、观影、结束观影等。在不同的场景下，可以分别设置智能灯泡的开关、亮度等。(1)当回家时，可以选择将智能灯泡打开，此时场景触发的条件设置为__________________________。(2)当睡觉时，可以选择将智能灯泡关闭，此时场景触发的条件设置为____________________。(3)当观影时，可以选择将智能灯泡进行____________________,此时场景触发的条件设置为______________________________。探究结果：(1)从物联网工作的三大流程分析，智能灯泡的传输方式是________________智能灯泡的操控过程偏向。A.感知B.处理与控制(2)智能灯泡的控制分为两大块，一是对____________________的设置，也就是设置在什么情况下执行此操作；二是对_________________________的设置，包括开灯、关灯、调节亮度等。思考:你能列举出生活中常见的智能家居产品吗 它们在生活中都发挥了哪些作用 思考后填写下表。序号智能家居产品作用123参考：在观看了智能灯泡的操控演示视频之后，壮壮不满足于使用官方应用程序控制灯泡的亮灭，他想自己设计网页来控制灯泡亮灭，并找来一块控制板，如下图所示。该控制板自带操作系统和编程环境，可用于开发物联网系统各种编程相关的应用。做中学远程控制LED灯亮灭1.为控制板载入程序。将控制板与计算机相连接，用编程软件打开程序“网页控制LED.sb3”，先点击“连接远程终端”,再点击“运行”，如图1-2-5所示。2.输入指令，控制LED灯亮灭。打开浏览器，在地址栏输入“10.1.2.3”，输入账号“siot”和密码“dfrobot”。在网页上发送消息，界面如图1-2-6所示。3.根据操作结果填写表格。在网页上输入“on”“off”“twinkle”并发送消息，可以看到控制板上自带的LED灯不同的亮灭状态。观察LED灯状态并填写表1-2-2,感受物联网工作流程中的“控制”过程。消息指令控制板LED灯的状态onofftwinkle在了解了智能家居的起源与现状，感受到智能家居带来的生活便利之后，你是否也有想要设计并实现的个人智能家居应用 比如，将电磁炉接入物联网，我们就能远程操作，精准控制火候；将空调接入物联网，我们就可以根据温度情况，在到家之前提前开启空调，甚至可以直接设定空调在某种情境下自动打开某种模式。讨论请大家展开想象，小组成员开展合作，讨论并填写下表。智能家居应用应用描述使用情境市面上是否已有类似的应用产品出现如果有，该产品有何特点参考：阅读智能家居的发展历程19世纪70年代，人类进入“电气时代”,建筑和家居空间逐渐转向“自动化”控制。20世纪80年代，大量采用电子技术的家用电器面市，住宅电子化开始兴起。1997年，“未来之屋”面世，它完全按照智能住宅的概念建造，智能化与自动化控制覆盖了住宅的每一个角落。不久后，使用嵌入式操作系统的机顶盒将电视接入互联网，并期望以此为切入点，让所有家电上网。随着物联网、大数据、人工智能等技术的不断发展，如今，各种各样的智能家居产品在我们日常生活中的应用越来越广泛。智能安防产品近年来，智能安防产品逐渐走进公众生活，从智能门锁到智能门铃、智能摄像头再到各种智能传感器(人体传感器、气体泄漏传感器等),全方位帮助我们随时了解家里以及周边环境情况，如遇异常情况时可自动报警。智能健康产品智能健康产品可以监测日常的身体情况，实现预警提醒、康复治疗建议等。常见的智能健康产品主要有空气净化器、体脂秤、智能手环、智能按摩椅、智能水杯等。智能电器智能电器是指所有家居可控制设备的集成，常见的有智能电视、智能冰箱、智能洗衣机、智能厨房电器、智能扫地机器人等。通过集成控制家用电器，彻底放弃传统的遥控器，仅用手机或者语音等控制。拓展学习——MQTT轻量级物联网消息推送协议MQTT是机器对机器(M2M)/物联网(IoT)连接协议。它被设计为一个极其轻量级的发布/订阅消息传输协议。对于需要较小代码占用空间和/或网络带宽非常宝贵的远程连接非常有用，是专为受限设备和低带宽、高延迟或不可靠的网络而设计。这些原则也使该协议成为新兴的“机器到机器”(M2M)或物联网(IoT)世界的连接设备，以及带宽和电池功率非常高的移动应用的理想选择。例如，它已被用于通过卫星链路与代理通信的传感器、与医疗服务提供者的拨号连接，以及一系列家庭自动化和小型设备场景。它也是移动应用的理想选择，因为它体积小，功耗低，数据包最小，并且可以有效地将信息分配给一个或多个接收器。 　　MQTT特点开放消息协议，简单易实现发布订阅模式，一对多消息发布基于TCP/IP网络连接,提供有序，无损，双向连接。1字节固定报头，2字节心跳报文，最小化传输开销和协议交换，有效减少网络流量。消息QoS支持，可靠传输保证MQTT应用MQTT协议广泛应用于物联网、移动互联网、智能硬件、车联网、电力能源等领域。物联网M2M通信，物联网大数据采集Android消息推送，WEB消息推送移动即时消息，例如Facebook Messenger智能硬件、智能家具、智能电器车联网通信，电动车站桩采集智慧城市、远程医疗、远程教育电力、石油与能源等行业市场 探究了解智能灯泡的操控流程。列举出生活中常见的智能家居产品并说明其作用。编程控制LED灯的亮灭。小组合作，完成智能家居表格填写。了解智能家居的发展历程与现状。学习MQTT轻量级物联网消息推送协议含义及特点、应用。 通过观看视频和动手操作，使学生掌握智能灯泡的联网与控制，理解物联网工作流程，培养实践操作能力。通过编程控制LED灯，体验物联网控制过程，加深对“感知-传输-控制”闭环的理解，提升编程与硬件调试能力。鼓励学生发挥创意，设计智能家居应用，培养创新思维与团队协作能力，同时了解市场现状。通过了解智能家居的发展历程与现状，拓宽学生视野，增强对技术发展趋势的认知。通过学MQTT协议，了解物联网中消息传递的特点，为深入学习物联网做好理论准备。
课后练习 1.绘制物联网工作流程图：结合智能灯泡控制案例，用思维导图梳理“设备联网→场景触发→指令执行”的完整流程，并标注各环节涉及的技术（如Wi-Fi、传感器、APP交互）。2.设计家庭智能场景方案：以“回家模式”为例，列举需联动的设备（灯光、空调、窗帘等），绘制设备状态变化表，并思考如何通过语音指令或自动化规则实现无缝衔接。判断题1：智能家居产品只能通过官方应用程序进行控制，无法通过其他方式如网页进行远程控制。答案：错误。（智能家居产品可以通过网页等其他方式进行远程控制。）2：智能灯泡只能通过手动按键来调节亮度和色彩，无法根据预设场景自动变化。答案：错误。（智能灯泡可以根据不同的智能场景如离家、回家、睡觉等自动调节亮度和色彩。）选择题1：智能家居的物联网技术主要实现了以下哪一项功能？A. 仅实现家居产品的物理连接B. 实现人、机、物的互联互通，提供方便与舒适C. 仅用于远程监控家居环境D. 仅用于提高家居产品的美观度答案：B。（物联网技术将多种多样的家居产品联结在一起，实现人、机、物的互联互通，通过自动感应、语音交互等技术为生活提供方便与舒适。）2：在智能灯泡的操控过程中，设置智能场景（如回家、睡觉等）主要涉及的是物联网工作流程中的哪一部分？A. 感知层，负责收集环境信息B. 网络层，负责数据传输C. 处理与控制层，负责根据预设条件执行操作D. 应用层，负责用户界面的展示答案：C。（智能灯泡的操控过程偏向处理与控制，包括根据不同场景修改灯泡亮度和色彩，即根据预设条件执行操作。） 结合本课学习内容，独立完成课后练习。 帮助学生巩固物联网知识，培养系统思维与创新设计能力：第一题通过流程图梳理技术逻辑，强化理论认知；第二题通过场景设计实践，激发应用创意与问题解决能力。
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：同学们，今天我们一起走进了智能家居的奇妙世界。通过壮壮的早晨生活场景，我们认识了自动窗帘、扫地机器人、智能灯泡等设备，感受到物联网技术如何让家居“听懂”我们的需求。通过动手实践，大家掌握了智能灯泡的联网、场景设置方法，体验了从手动操作到自动化控制的便捷。网页控制LED灯的实验，更让我们理解了物联网“感知-传输-控制”的完整链条。希望同学们不仅学会使用智能设备，更能发挥创意，设计出属于自己的智能生活方案，让科技真正服务于我们的美好生活！ 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。
21世纪教育网www.21cnjy.com精品试卷·第2页（共2页）
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