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/ 让教学更有效 精品试卷 | 物理学科
电磁波与通信技术
第四节　探寻移动通信技术的变迁
教 材 解 读 　本节教材以清晰的时间脉络,系统地展现了移动通信技术从1G到5G的发展历程,让学生了解到从最初仅能语音通话的1G模拟通信,到如今5G的高速率、低时延、大容量的万物互联,每一代技术在关键技术、传输速率、应用场景等方面的巨大变革,不仅揭示了技术进步对人们生活方式和社会发展的深刻影响,也培养了学生的科学思维和对科技发展的探索精神,同时能让学生从中感受到我国移动通信产业从跟跑到并跑甚至在部分领域领跑的成就,激发学生的爱国热情和创新意识。
学 习 目 标 物理观念 　理解移动通信技术中信号传输、调制解调、频段利用等基本物理原理,知晓不同代际通信技术背后的物理知识,如电磁波传播特性与天线技术的关联,构建起电磁学知识与通信技术应用的联系。
科学思维 　通过对比各代移动通信技术的特点、性能参数,培养归纳、类比、分析的科学思维能力。能基于物理原理,对通信技术发展趋势进行合理推测与逻辑论证,提升运用科学思维解决实际问题的能力。
科学探究 　经历探究移动通信技术发展历程的过程,学会收集、整理和分析信息,提出关于通信技术改进方向的问题,并尝试设计简单方案验证技术改进的可行性,提高自主探究与合作交流的能力。
科学态度 与责任 　认识到移动通信技术发展对社会的巨大推动作用,培养严谨的科学态度和勇于创新的精神,关注通信技术发展中的环境、伦理等问题,树立科技服务社会、造福人类的责任感。
重 点 难 点 　重点:全面、系统地了解移动通信技术从1G到5G的发展历程,掌握每个阶段的关键特征和技术突破。深入探究手机使用在不同时期的变迁情况,理解移动通信技术变革对人们生活方式产生的具体影响。 　难点:从国家安全和社会发展的角度,深入分析移动通信技术发展带来的网络安全等公共挑战,引导学生辩证地认识科学技术的双面性。启发学生结合实际,提出切实可行的应对网络安全问题的策略和方法,提高学生的风险防范意识和解决实际问题的能力。
备课 资料 　word版电子教案、匹配的课件见电子资源
教师活动 学生活动 设计意图
【导入新课】 1.展示图片: 2.提问引导:向学生提问“同学们,看到这几张图片,你们有了解它们之间有哪些明显的不同吗 又是如何发展的呢 你们知道最早的手机是什么样子的吗 移动通信技术又是如何一步步发展到现在的呢 ”通过这些问题引发学生的好奇心和求知欲,自然地导入本节课的主题——探寻移动通信技术的变迁。 学生讨论、交流 教师播放图片,学生观看并思考问题。
【探究新知】 任务一:了解移动通信技术发展史 1.自主阅读:给学生3 min,自主阅读教材中关于移动通信技术发展史的内容,圈画出关键信息。 阅读、思考、交流 提高学生思辨能力,概括总结能力。
(续表)
教师活动 学生活动 设计意图
2.小组讨论:将学生分成4~5人的小组,用5 min时间讨论并完成表格,梳理不同阶段移动通信技术的主要特征和发展趋势,表格内容可包括发展阶段、传输信息类型、信息传输速度、终端互联程度、主要技术特点、代表性手机外观等。 3.代表分享:每个小组派一名代表,用2 min时间在全班分享小组讨论的成果,教师进行点评和补充,完善学生的知识体系。 任务二:调查手机使用的变迁 1.任务布置:教师详细说明调查任务,要求学生调查身边人使用手机的经历、方式以及对待手机的态度。可以从以下两个主题中选择一个展开深入调查,并完成调查报告。 主题一:身边较早使用手机的人是谁 他/她使用过哪些手机 不同阶段的手机功能和使用体验是什么样的 手机价格及移动通信费用有怎样的变化 见证人的故事有什么地方特别打动你 主题二:重点关注不同年龄段、不同职业的人对待手机使用的态度,记录并比较大家使用手机的频次、时长,以及会用手机做哪些事情,具体的时间分配是怎样的。 2.分享交流:给学生8 min在小组内分享自己的调查结果,然后每个小组推选一名代表进行全班分享,分享时间控制在2 min左右。教师引导学生分析手机使用变迁背后的原因,以及这种变迁对人们生活、工作和学习方式产生的影响。 教师要求同学们说说手机强大的智能信息。 观察、思考、合作、归纳总结 观察、理解、类比 激发学生对通信技术的探索热情,培养学生对科技发展的敏锐洞察力。
(续表)
教师活动 学生活动 设计意图
任务三:应对移动通信技术带来的公共挑战 1.案例展示:教师通过多媒体展示一些与移动通信技术相关的网络安全问题案例,如侵犯个人隐私(如个人信息泄露导致的骚扰电话、垃圾短信等)、侵犯知识产权(如未经授权的音乐、影视资源传播)、网络犯罪(如网络诈骗、网络盗窃等)、网络监听和网络攻击等,让学生直观感受这些问题的严重性。 2.小组讨论:将学生分成若干小组,用5 min讨论以下问题: 从相关资料和案例中,了解到哪些与信息安全和网络沉迷防治有关的信息 如何用喜闻乐见的方式,向公众和不同年龄段的未成年人宣传网络信息安全和防止网络沉迷的重要意义,如何帮助大家提高使用网络的自我监控和风险管理能力 全班交流:每个小组派代表发言,分享小组讨论的结果,教师进行总结和点评,强调网络安全的重要性,引导学生树立正确的网络使用观念,提高自我保护意识和风险防范能力,了解电子商务法。 课堂小结(略) 课堂练习(略) 布置作业(略) 观察、思考、总结 收集资料,了解,交流、讨论 培养学生合作探究和创新能力,增强学生的网络安全意识和自我保护意识。 让学生明白在享受科技成果的同时,要积极维护个人权益与公共安全。
学点1　了解移动通信技术发展史
问题:现代移动通信技术大致可以分为五个发展阶段。
图15-4-1
第一代移动通信技术(简称1G)诞生于20世纪70年代到80年代,主要采用　模拟　技术实现无线通话功能。
第二代移动通信技术(简称2G)以信号抗干扰能力更好的　数字　技术逐渐替代模拟技术,通信频段向高频段扩展,初步实现了手机终端与互联网的连接。
第三代移动通信技术(简称3G)进一步探索　高频IP数据　网络,实现了多媒体文件在互联网和手机之间的传输。
第四代移动通信技术(简称4G)使用　全IP数据　网络,上网速度较之前提升几十倍。
第五代移动通信技术(简称5G)以更宽的频段范围、更快的网络速度、更稳定的应用体验和能耗更低的硬件产品,进一步推动人与人、人与物之间的信息交互。
学点2　应对移动通信技术带来的公共挑战
问题:移动通信技术的发展,不仅给人们带来便捷的通信体验和丰富的移动互联网资讯,与此同时,侵害　个人隐私　、　侵犯知识产权　、　网络犯罪　、　网络监听　、　网络攻击　等网络安全问题也相伴而生。
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电磁波与通信技术
第四节　探寻移动通信技术的变迁
方式　【情境导入】
展示图片:在课堂开始时,通过多媒体展示第一代移动电话(如大哥大)、第二代移动电话(经典的按键手机)、第三代移动电话(早期智能手机)、第四代移动电话(全面屏智能手机)的图片。
提问引导:向学生提问“同学们,看到这些手机,你们能发现它们之间有哪些明显的不同吗 你们知道最早的手机是什么样子的吗 移动通信技术又是如何一步步发展到现在的呢 ”通过这些问题引发学生的好奇心和求知欲,自然地导入本节课的主题——探寻移动通信技术的变迁。引入新课。
移动通讯技术的变迁
1.明确各代技术特点
详细梳理1G到5G甚至展望6G的技术特点,如1G是模拟通信,仅支持语音通话;2G实现数字语音通信和简单数据传输;3G开启移动互联网时代,支持多媒体业务;4G提升数据传输速度,支持高清视频等;5G具有高速度、低时延、大容量的特性。
2.总结关键技术突破
总结每一代技术相比上一代的关键突破,如2G中的数字调制技术、3G的CDMA技术、4G的MIMO技术、5G的毫米波通信和大规模天线技术等。
3.分析应用场景变化
分析不同代技术对应的主要应用场景,1G主要是语音通话,2G有了短信等简单数据业务,3G出现手机上网、视频通话,4G推动了短视频、直播等,5G则面向智能交通、工业互联网等。
4.案例引入
(1)生活案例:可以以自己或身边人的手机使用经历为案例,比如从只能用2G手机聊QQ到用4G手机刷短视频,再到5G手机进行高清视频会议,让学生更直观地感受技术变迁对生活的影响。
(2)行业案例:以某个行业的发展为例,如物流行业,从过去依靠电话沟通到利用4G实现智能物流监控,再到5G时代的无人配送,说明移动通信技术对行业的推动作用。
5.问题引导
(1)设置思考问题
在讲解过程中设置一些思考问题,如“为什么5G要使用毫米波频段 ”“4G技术对电商行业的发展有哪些促进作用 ”引导学生主动思考。
(2)组织讨论问题
组织学生讨论“移动通信技术的变迁对社会发展的利弊”等问题,培养学生的分析和表达能力。
6.知识拓展
(1)技术前沿
介绍一些移动通信技术的前沿研究,如6G的潜在技术和应用场景,激发学生对未来技术的探索兴趣。
(2)跨学科知识
拓展与移动通信技术相关的跨学科知识,如涉及的物理原理、计算机技术、材料科学等,帮助学生建立跨学科思维。
[中考解读] 本节内容,是北师大版新加的,有关移动通信技术,其涉及物理、信息技术、化学等科目的学科综合知识,在中考中会以选择或填空的方式出现。
　　材料一——行业现状与前景
随着5G技术的普及和6G技术的研发,移动通信技术行业规模不断扩大,预计未来几年将保持快速增长。全球移动通信技术市场主要由几家大型跨国公司主导,但随着新技术的不断涌现,中小型创新企业也在逐渐崛起。消费者对移动通信技术的需求日益多样化,包括更快的网络速度、更低的延迟、更高的安全性和更好的用户体验等。
5G技术应用
5G技术具有高速度、低延迟、大连接数等特点,正在推动物联网、自动驾驶、远程医疗等新兴领域的发展。例如在物联网方面,可实现大量设备的稳定连接与数据快速传输,让智能家居系统更加智能和便捷;在自动驾驶领域,低延迟特性有助于车辆实时接收路况等信息,做出迅速反应,保障行驶安全;在远程医疗中,高速度和稳定性能够支持高清视频的实时传输,实现专家远程精准诊断和指导手术等。
6G技术展望
6G技术将进一步提升网络性能,实现空天地海一体化通信,推动人工智能、大数据等技术的深度融合和创新应用。未来,借助6G技术,人们在飞机、轮船等移动载体上也能享受高速稳定的网络服务,同时其与人工智能、大数据的融合,可能会创造出更多超乎想象的应用场景,如更加智能的城市管理、个性化的健康服务等。
行业发展趋势
跨界融合:移动通信技术将与人工智能、大数据、物联网等领域进行跨界融合,创造出更多的应用场景和商业价值。例如智能工厂中,移动通信技术与物联网结合,实现设备的实时监控与智能调度;与人工智能结合,能够对生产数据进行分析预测,提前发现设备故障等问题。
技术创新:随着移动通信技术的不断发展,未来将有更多的技术创新成果涌现,推动行业不断进步。
全球化发展:随着全球经济的不断融合和互联网的普及,移动通信技术行业将越来越全球化,企业需要加强国际合作与交流,共同推动行业发展。
　　材料二——各代技术优缺点补充
第一代移动通信(模拟蜂窝通信系统):
缺点为各系统间没有公共接口;数字承载业务难以开展;频率利用率低,无法适应大容量的要求;安全利用率低,易被窃听。
第二代移动通信(数字系统,20世纪80年代登上舞台):
优点是频谱利用率高,话音质量高、容量大(比第一代的TACS高3~5倍),提供窄带ISDN业务,标准化程度高、开放接口,安全性高(有TMSI、鉴权、加密),可以与ISDN、PSTN互联,能在SIM卡基础上实现漫游;缺点是频带太窄,不能提供如高速数据、慢速图像与电视图像等的各种宽带信息业务,无线频率资源紧张,抗干扰抗衰落能力不强,系统容量不能满足需要,频率利用率低,切换容易掉话。
　　材料一　行业现状与前景 　　材料二　各代技术优缺点补充 　　——详见电子资源
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