第6课 数据传输方式多

第6课数据传输方式多教学设计课题数据传输方式多单元第二单元学科信息科技年级八年级单元主题【学情分析】在互联网应用与创新模块中，学生已经学习了互联网的一些协议。而在物联网中，物与物之间的“交流”也需要遵循一定的通信规则，这种通信规则就是物联协议。如果说传感器是物联网的“感官”，那么物联协议就是将遍布各处的传感器连接起来的“神经系统”，为各类物联设备之间进行数据交换和资源共享提供保障。物联协议比较多，还处于规范和发展中，本单元主要介绍几种常见的物联协议。本单元围绕“万物互联有协议”主题，从探讨物联数据的传输方式开始，通过介绍物联网中的通信协议，开展RFID、蓝牙、HTTP和MQTT等实践探索，让学生真正体会物联协议的功能和特征，理解协议的重要作用。【内容结构】学习目标1.信息意识：通过体验物联网的数据交互方式，了解万物互联和智能感知对信息社会发展的作用，感受物联网给人们的学习、生活和工作方式带来的改变。2.计算思维：在实践应用中，熟悉数字平台中技术工具、软件系统的功能与应用，知道数字设备获取数据的方法，理解网络中数据编码、传输和呈现的原理。3.数字化学习与创新：在学习过程中，了解物联网“大场景”“小应用”的特点，选择恰当的数字设备和数字平台支持学习。4.信息社会责任：在物联网应用中，了解网络空间中物品标识和虚拟身份的意义，知道数据安全防护的常用方法和策略，保护个人隐私，尊重他人隐私。重点典型物联系统数据传输的基本过程，通信协议的本质及常用协议的应用场景。难点数据流转与传输方式、通信协议的关联逻辑。教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图激趣导入【问题情境】上学赶时间、周末出门玩时，不少同学都会扫辆共享单车——既不用等公交，也能灵活走小巷……不过大家在扫码开锁时，有没有注意过一些小细节：有时候扫完码，车锁‘咔嗒’一声秒开，有时候却要盯着手机等好几秒，甚至遇到过‘手机显示在处理，车锁却没反应’的情况？比如有同学早高峰在路口扫码，眼看要迟到了，车锁却一直没动静，只能匆匆换一辆；还有同学在商场地下车库想骑车，扫码后手机一直转圈，显示‘信号弱，无法连接’，最后只能扛着东西走到地面重新试——大家有没有过类似的体验？【想一想】为什么开锁速度会有快有慢？为什么在地下车库、高楼旁扫码容易失败？【引导分析+建构】这些看似平常的‘开锁快与慢’‘成功与失败’，背后其实藏着物联网的关键技术——数据传输。那么，数据是怎么在共享单车物联系统中“旅行”的呢？今天我们就以此为线索，一步步揭开物联系统中数据传输的奥秘。注意、思考、讨论吸引学生的注意力，启发学生思考。学习活动【学习活动】一、探析物联系统中的数据流转【学习探究】打开共享单车的应用软件或小程序，查看附近可用的单车分布情况。【思考-讨论】应用软件或小程序是如何知道这些单车在哪里的？【知识链接】①车辆通过NB-IoT（窄带物联网）连接互联网，利用位置传感器获取单车的位置数据，通过MQTT发送至服务器；②手机通过移动通信网络连接互联网，通过HTTP上传用车人的位置数据；③服务器通过HTTP将指定位置附近的车辆数据反馈至手机应用软件。【学习探究】走到共享单车旁边，用应用软件或小程序扫描单车上的二维码，打开车锁。服务器是如何知道打开哪辆单车车锁的？①扫码后，手机应用软件获取单车唯一标识，通过HTTP给服务器发送开请求锁数据；②服务器利用MQTT向单车发送开锁数据，利用HTTP向手机发送开锁数据；③手机蓝牙与单车蓝牙连接，辅助开锁。【学习活动】二、分析多样的数据传输方式【学习探究】共享单车物联系统涉及不同物品之间的通信，根据物品的特性和场景，使用不同的数据传输方式。在物联网中，数据的传输方式既有传统的互联网通信方式，也有根据物联网的大规模连接、低功耗、低成本等特点所生产的一些新的通信方式。1.按传输介质分：有线传输和无线传输无线传输不需要物理传输介质，具有移动性好、灵活方便等特点，但要求设备有发送和接收的装置。在物联系统中，无线传输越来越受青睐。有线传输需要通过电缆、网线、光纤等通信介质与网络设备连接，可以提供更快、更稳定的数据传输速度和更高的带宽。2.按传输距离分：近距离通信和远距离通信近距离通信传输范围在几米到几十米，像家里智能家居联网、校园刷卡门禁、耳机连音箱都用它，特点是传输快、功耗低。远距离通信能覆盖几公里到几十公里，比如共享单车定位、山区温湿度监测、快递物流跟踪都依赖它，核心优势是覆盖广，适配跨地域场景。【学习活动】三、物联网中常用的通信协议【学习探究】数据传输方式不同，其使用的传输协议往往也不同。数据传输方式的多样化，侧面反映了数据协议的多样性。近距离通信协议：RFID（射频识别）、NFC（近场通信）、蓝牙、ZigBee等。远距离通信协议：3G/4G/5G、NB-IoT、GPRS等。【合作探究】人们会根据不同的场景选择不同的通信协议。请举例说明，并说出选择的依据。【示例】听讲、思考、讨论教师通过引领学生学习课程内容，促进学生学习知识。学生通过认真听讲、合作探究等方式，积极学习基础知识和相关技能。另外，通过提问的方式引发学生思考，培养其思考和解决问题的能力。课堂小结知识回顾对课堂知识进行总结和梳理，帮助学生更好地理解和掌握所学内容。拓展-提升【拓展-提升】1.随着科技的发展，人类已经建立全天候的高速