资源简介

项目3 管理班级设备用网关——物联网传输设备
教学设计
一、内容分析
本项目是“第 3 单元打造高效智慧班级——物联网数据传输”的第 3 课。通过前两课的学习，学生已经了解了物联网中常见的通信技术与通信协议，本项目中，学生将通过设计班级设备网关的活动，学习物联网设备的基本工作原理以及在实际场景中的应用。根据本项目的活动内容，结合实验教学能够为学生提供更直观、更具体的操作体验的特点，本节课教学方式设计为实验教学，注重培养学生的创新思维和实践动手能力。
二、学情分析
本节课的教学对象是八年级学生，他们好奇心强，具备一定的观察能力、分析能力和自主探究学习能力，但缺乏实践经验。通过前面的学习，他们已经接触过计算机网络知识，也了解了物联网中的传输技术与传输协议。本节课将通过设计班级设备网关的活动来激发学生的学习兴趣，提升他们的动手能力和创新思维。
三、教学目标
1．素养目标
理解物联网数据汇集转换设备在物联网系统中的作用，了解网关在物联网应用系统中的作用。
2 ．实验目标
根据所学知识，利用物联网网关等设备对教室电器进行管理。
四、教学重难点
1．教学重点
班级设备用网关的配置和使用。
2．教学难点
为智能教室选择合适的网关与智能设备。
五、教学设计思路
根据设计性实验特点：本次教学以提出的问题为导向， 围绕“班级设备用网关”的设计与应用，通过引导学生从需求出发， 自主设计解决方案，并在实践中探索物联网技术在智慧班级管理中的应用。通过实验的方式，鼓励学生团队协作，培养他们的创新思维和解决问题的能力。
六、教学准备
1 ．实验原理
物联网网关工作原理介绍，以及网关在物联网系统中的作用说明。
2 ．实验环境
能够连接互联网的计算机教室，支持物联网设备连接的教室网络环境。
七、教学过程
实验流程 实验过程 教师引导 设计意图
情境导入明确目标 1．视频导入，聚焦情境 观看一段智能家居生活的视频，并回答老师提出的问题。问题1：视频中的智能家居为我们的生活提供了哪些便捷？ 问题 2：教室的电器是否能像视频中的智能家居一样实现远程监测与管理呢？ 问题 3：班级中已有的电器设备怎样才能连接到物联网？ 学生实践：思考、讨论，聚焦情境问题。 提出设想：智能家居中的远程控制大大提升了便利性；智能灯具可以通过传感器来自动调节灯光和开关等， 以减少能源浪费；智能门锁等安防系统可以保障家庭成员的安全…… 我们可以利用物联网技术将教室中的电器连接起来，实现智能管理。 实验记录：教室中希望可以实现物联网管理的电器设备： 。 2． 明确实验目标 实验内容：在老师的引导下讨论问题得出结论。明确本节课实验目标——通过设计班级设备用网关的活动，学习物联网设备的基本工作原理与在实际场景中的应用。 实验记录： 电器名称能否实现物联网控制是否需要更换设备照明系统能需要口不需要 更换开关 希沃白板能口需要不需要 口需要口不需要
创设情境，引导学生发现问题，并思考教室电器管理的物联网化可能性。 揭示课题：管理班级设备用网关——物联网传输设备。明确实验目标。 引入情境问 题，激发学生 的学习兴趣和 探究欲望。 引发学生 思 考物联网 技 术在 班级 设 备 管 理中 的 应用，为后续 学习活动 做 铺垫。
实验流程 实验过程 教师引导 设计意图
实验设想发散思维 活动 1：了解电器设备传输技术 讨论交流： 回顾前两节课所学知识点——物联网中常见的通信技术与通信协议。根据已有知识储备思考本小组电器设备的通信技术是什么？是否能直接与班级路由器连接？ 思考梳理： （1）查看班级路由器品牌、型号等信息，确认路由器采用的传输技术； （2）思考班级已有电器设备与准备更换的设备采用的是什么通信技术； （3）思考是不是所有设备都可以直接与路由器连接。填写记录： 路由器通信技术设备名称设备通 信技术能否直接连接路由器有线 wi-Fi 希沃白板wi-Fi能智能开关蓝牙不能
小组汇报：班级路由器的通信技术有 。并不是所有的智能设备都能与路由器连接，所以需要将班级路由器更换为 。 活动 2：规划实验方案 讨论实验方案：在了解电器设备传输技术的基础上，根据活动 1 调查记录的设备情况，在小组内讨论交流，确定实验方案。 实验 1：选择搭建系统设备器材 实验 2：生成智能教室设计方案 帮助学生回顾已学知识，构建知识框架，为完成实验提供理论支持。 通过组织学生自学调查，帮助学生理解网关与路由器的区别。 在学生完成任务 的过程中，巡视 辅导。 小组讨论，思 考问题，梳理 原理知识，鼓 励学生独立完 成任务，培养 学生的自主学 习能力。 培养学生的自主学习能力和团队协作能 力。
实验探究构建新知 实验 1：选择搭建系统设备器材 实验内容：模拟智能教室搭建环境，通过互联网查找网关与电器设备等器材，比较品牌、功能、价格……，选择适合班级智能管理的设备。 实验过程： （1）通过模拟搭建智能教室确定所需器材。 组织学生模拟搭建智 能教 室 环境，绘制智能教室设备连接图。为学生 答 疑 解惑，并提供技术保障。 学生通过自主学习与探究 ，设计智能教室环境，提升了自主学习能力与创新能力。
实验流程 实验过程 教师引导 设计意图
实验探究构建新知 (
希沃白板
智能开关
智能插座
传感器
路由器
网关
) 组织学生通过小组分工的形式，在互联网上选择所需设备并比较功能与价格。 提供设计方案模 板参考，组织各 小组学生合作完 成智能教室设计 方案。 教师巡视指导， 解答学生在设计 过程中遇到的疑 问，引导学生根 据班级实际需求 进 行创新 性设 计，确保设计方 案的合理性和可 行性。 通过引导学生 进行小组内分 工、讨论选择 设备，培养他 们的实践动手 能力。 通过引导学生 合作完成设计 方案，培养他 们的团队协作 能力和创新思 维。 通过提供模板 和巡视指导， 确保学生深入 理解物联网网 关在智能教室 中的作用，并 鼓励他们根据 班级实际需求 进行创新设 计，提升学生 的实践能力。
Homekit 米家 （2）登录购物网站网关与设备，比较它们的价格、功能等，选购合适的智能教室管理设备。 网关参数对比表
网关品牌 支持的通信技术 连接设备数 价格
智能设备参数对比表
电器设备 智能控制设备 价格
实验小结：通过调查，本小组最终确定选择 网关设备，其支持的通信技术有 ， 最多可以连接 个设备。要更换 组智能控制设备。 实验 2：生成智能教室设计方案 实验内容：完成智能教室设计方案。 实验过程：根据前面的实验调查与记录，通过小组讨论，参照老师提供的设计方案模板，打开 Word 软件完成设计方案。 X 小组智能教室设计方案
一 、设计初衷
打造智能学习空间 , 让学习更加有趣 、便捷 。也为校园节能管理贡献自己的力量。
二 、设计目标
1 . 理解网关在物联网系统中的作用; 2. 利用我们所学知识 , 为自己营造舒适 、节能的学习环境。
三 、功能设计
智能照明系统 通过网关APP 远程控制灯光; 自动调节灯光亮度 , 保护视力
实验流程 实验过程 教师引导 设计意图
实验验证活动结论 总结汇报：总结汇报本小组的智能教室设计方案，并投票选择最佳设计方案。 学习过程：完成评价量表的填写。 实验完成后，请 学生展示制作成 果，并组织学生 评选最佳设计方 案。 对本节课的学习 情况进行综合评 价，组织学生填 写评价。 通过交流与展 示，提高学生 的创新能力和 语言表达能 力；通过多重 评价培养学生 分析问题、解 决 问 题 的 能 力。
通 过 本 次 实验 , 你掌握了哪些知识内容 你学会使用网关来进行设备管理了吗 口没有掌握口基本掌握口完全掌握
在实验中 , 网关连接了哪些不同协议的设备 口蓝牙 口wi-Fi 口zigBee 口
设计方案的汇报是否清晰 、完整 ,能否准确表达设计思路与结果 口非常清晰完整 口较清晰完整 口不够清晰完整
你还能为教室的智能设备添加哪些应用
获得结论拓展提升 课堂总结：和老师共同总结本节课所学知识点。 (
云服务器
) 对课堂所学知识 点进 行 归纳 总 结。 组织学生在课堂 完成 实验 拓 展 （1）中的基础作 业，课后完成实 验拓展（2）。 帮助学生总结 梳理知识结 构、强化重难 点。 利用作业帮助 学生巩固所学 知识，拓展提 升。通过分层 教学，让不同 层次的学生都 能有所提高。
物联网网关
物联网设备 物联网设备 物联网设备 物联网设备
实验拓展： （1）请结合下表说一说物联网网关与路由器的区别。
项目 物联网网关 互联网路由器
通信技术 口有线 口蓝牙口zigBee 口wi-Fi口5G 口 口有线 口蓝牙口zigBee 口wi-Fi口5G 口
连接设备 口电脑 传感器口智能开关 口空调 口 口电脑 口传感器口智能开关 口空调 □
设备 数量 口数量较多 口数量较少 口数量较多 口数量较少
（2）智能家居在我们生活中已经非常普遍，物联网网关作为其重要组成部分，起着至关重要的作用。请利用所学知识设计自己的智能小家。
八、教学评价
评价学生在整个实验过程中的参与度，包括能否和其他学生合作完成项目任务，是否积极参与小组活动，遇到问题能否及时解决。评价学生是否完成了智能教室设计方案，包括实验展示环节汇报是否清晰，能否达到实验目标等。
九、板书设计
十、教学反思
本次教学采用实验教学的方式，学生兴趣极强，实验过程中他们能够合作讨论教师提出的问题，共同制定项目实施方案，展现了自主探究和团队合作的能力；在成果展示环节，学生们能够清晰地表达自己的创意和想法。学生们在实践中学习了物联网设备的基本工作原理及在实际场景中的应用，取得了较好的教学效果。但在教学过程中也发现，部分学生在方案设计阶段缺乏创新思维，需要在后续教学中加强引导。同时，本次教学采用了让学生自主设计方案的方式，虽然有助于培养他们的实践能力，但也在一定程度上存在“纸上谈兵”的局限。实验教学对器材和环境的要求较高，这要求我们在教学前必须做好充分的准备工作，确保实验条件的完备性和实验过程的顺利进行。

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