物联网组网技术及应用 教案 项目5　智慧城市智能路灯控制系统

《5.1.1智慧城市与NB-IoT》教学设计教学课题5.1.1智慧城市与NB-IoT使用教材《物联网组网技术及应用》2025机工社出版课型☑专业理论课□专业实训课□理实一体课□公共基础课教学班级授课教师教学时长2课时（80分钟）教学地点多媒体教室教学用具课件、微课、智慧城市与NB-IoT相关视频、图片、任务单教材分析本课选自《物联网组网技术及应用》，是物联网技术应用的基础理论课程。前承物联网基础概念，后接NB-IoT设备配置、智能系统搭建等实践内容，是衔接理论与实践的关键环节。主要内容包括智慧城市的定义、组成，NB-IoT技术的概念、特征、与低功耗广域网（LPWAN）的从属关系，以及NB-IoT的发展历程、现状和我国企业的参与情况，为学生后续学习物联网实践应用奠定理论基础，同时培养学生对物联网技术在智慧城市中应用的认知。学情分析学生已掌握物联网的基本概念和简单分类，对智慧城市有初步的生活认知（如智能路灯、智能抄表），但对智慧城市的核心架构、NB-IoT技术的具体特征及应用场景了解较少。学生好奇心强，喜欢直观的视频、图片演示，适合采用案例教学、情境引导和小组讨论的教学方式，便于理解抽象的技术概念，提升知识认知能力。教学目标知识目标：1.了解智慧城市的定义、核心技术支撑及组成层次；2.理解NB-IoT技术的定义、核心特征及应用场景；3.了解低功耗广域网（LPWAN）的分类，明确NB-IoT与LPWAN的从属关系；4.了解NB-IoT的发展历程、现状及我国企业参与技术标准研制和商用的情况。能力目标：1.能准确区分智慧城市与传统城市的差异，说出智慧城市的核心技术；2.能辨析NB-IoT与其他LPWAN技术的不同，描述NB-IoT的核心特征；3.能简要阐述我国企业在NB-IoT技术发展中的作用。素质目标：1.培养对物联网技术的兴趣和探索精神；2.增强民族自豪感，树立技术创新意识；3.培养严谨的逻辑思维和知识归纳能力。教学重点1.智慧城市的定义及核心技术支撑；2.NB-IoT技术的定义、核心特征及与LPWAN的从属关系；3.NB-IoT的发展历程及我国企业的参与情况。教学难点1.理解NB-IoT技术“低功耗、广覆盖、大连接”的核心特征及应用场景适配性；2.区分LPWAN技术的分类（授权频段与非授权频段），明确NB-IoT的技术定位。教法学法情境教学法、案例演示法、讲授法、小组讨论法、自主学习法。教学过程教学环节教学内容教师活动学生活动设计意图情境导入明确任务（10分钟）1.情境创设：提问“夏天晴朗天空突然变暗，大街上的路灯如何自动控制？”，结合智慧城市智能路灯、智能抄表、智慧停车等图片、短视频，引导学生思考智慧城市的便捷性。2.任务发布：引出本节课核心任务——认识智慧城市与NB-IoT技术，明确学习重点。3.目标展示：呈现本节课的知识、能力、素质目标。提出问题引导学生思考，播放短视频、展示图片，引出课题，明确学习目标和任务，发放任务单。观看视频、图片，积极思考教师提出的问题，明确本节课的学习目标和核心任务，领取任务单。结合生活场景创设情境，激发学生学习兴趣，引导学生主动思考，让学生快速进入学习状态，明确学习方向。合作探析讨论明知（30分钟）任务一：认识智慧城市1.定义：运用人的智慧及人工智能、物联网、云计算、大数据等技术，提升民生幸福感，实现城市可持续发展的新型城市形态。2.组成层次：感知层、通信和网络层、城市数据和控制层、城市应用层和支持系统层。3.典型应用：智能路灯、智能抄表、智慧停车等。任务二：认识NB-IoT1.定义：窄带物联网技术，是3GPP标准定义的LPWA解决方案，支持低功耗设备广域蜂窝数据连接。2.核心特征：低功耗、广覆盖、大连接、低带宽（以降低速率和延迟为代价）。3.应用场景：适配语音、移动性、速率要求低，覆盖、功耗、成本要求高的场景。布置自学任务，引导学生结合PPT和任务单自主学习，巡视指导；组织小组讨论，针对智慧城市定义、NB-IoT核心特征等难点进行引导答疑；讲解重点知识，强调关键要点。自主阅读学习，梳理知识点，完成任务单基础内容；小组讨论交流，分享学习心得，提出疑问；认真听讲，记录重点，解决自身疑问。通过自主学习、小组讨论，培养学生自主探究和合作交流能力；结合教师讲解，突破核心知识点，帮助学生建立基础认知。合作探析深化理解（30分钟）任务三：LPWAN与NB-IoT的关系1.LPWAN定义：低功耗广域网，长距离无线通信技术，数据传输速率低，适配小数据量定期上报场景。2.LPWAN分类：授权频段（NB-IoT、eMTC等，稳定、安全、覆盖广）、非授权频段（LoRa、Sigfox等，灵活、成本低）。3.NB-IoT与LPWAN的关系：NB-IoT是LPWAN的重要分支，属于授权频段技术，需使用USIM卡。任务四：NB-IoT的发展历程与现状1.发展历程：2013年华为发起研制，2015年确立，2016年标准冻结，2020年纳入全球5G标准体系。2.现状：2026年芯片价格5-8元，中国NB-IoT连接占全球超六成，芯片模组国产化率超80%。3.我国企业参与情况：华为、中兴参与标准研制，中国移动、中国联通、中国电信参与商用部署，海康威视等参与终端设备研发。讲解LPWAN分类及特点，结合实例对比授权与非授权频段技术的差异；梳理NB-IoT发展时间线，展示我国企业参与相关的图片和资料；组织小组交流，引导学生总结我国企业的核心作用。认真听讲，理解LPWAN与NB-IoT的从属关系，区分不同LPWAN技术的差异；梳理NB-IoT发展历程，记录我国参与企业；小组交流讨论，总结我国企业在NB-IoT技术发展中的贡献。突破教学难点，帮助学生清晰区分LPWAN技术分类，明确NB-IoT的技术定位；通过介绍我国企业的参与情况，增强学生民族自豪感，落实素质目标。总结归纳梳理知识（5分钟）1.知识梳理：回顾核心知识点——智慧城市（定义、核心技术）、NB-IoT（定义、特征）、LPWAN与NB-IoT的关系、NB-IoT发展与我国企业参与情况。2.知识框架：用简单思维导图呈现本节课知识体系。3.问题答疑：解答学生遗留的疑问。引导学生共同回顾本节课知识点，绘制简易思维导图，梳理知识框架；点评学生学习表现，解答共性疑问和个性疑问。主动参与知识回顾，补充完善自身知识框架；提出遗留疑问，认真倾听解答，巩固所学知识。帮助学生梳理知识体系，将零散知识点系统化，巩固学习成果，培养学生归纳总结能力。布置作业课后拓展（5分钟）1.基础作业：完成课后练习题（选择题、判断题、简答题），整理本节课知识点笔记。2.拓展作业：观察生活中的智慧城市应用场景，简要分析其是否用到NB-IoT技术，写下简短分析报告。布置课后作业，明确作业要求和提交时间；鼓励学生主动观察生活中的物联网应用，培养探索精神。记录作业内容，明确作业要求；课后完成基础作业，主动观察生活中的相关应用，完成拓展作业。巩固本节课所学知识，将理论知识与生活实际结合，培养学生的观察能力和知识应用能力，为后续实践课程铺垫。教学反思习题一、选择题（每题只有一个正确答案）1.下列关于智慧城市的描述，最准确的是（）A.仅依靠信息技术实现城市管理，与民生服务无关B.以物联网、大数据等技术为支撑，实现城市高效、智能、可持续发展的新型城市形态C.重点发展工业自动化，不一定关注城市居民的生活需求D.是完全依靠人工智能，无需人工干预的城市模式2.关于NB-IoT技术的核心特征，下列说法错误的是（）A.低功耗，终端设备可实现长时间续航B.广覆盖，可实现偏远区域的信号覆盖C.高带宽，适合传输大量高清视频数据D.大连接，可同时连接海量终端设备3.下列选项中，不属于低功耗广域网（LPWAN）范畴的是（）A.NB-IoTB.LoRaC.5G（增强移动宽带场景）D.Sigfox二、判断题（正确打“√”，错误打“×”）1.NB-IoT技术属于低功耗广域网（LPWAN）的重要分支，专为物联网场景设计，可广泛应用于智慧城市的各类感知场景。（）2.NB-IoT技术自诞生以来便完全成熟，无需经过技术迭代和标准完善，直接实现大规模商用。（）三、简答题请说说NB-IoT技术的发展历程中我国哪些企业参与了技术标准研制和实际商用？参考答案一、选择题BCC二、判断题√×三、简答题我国参与NB-IoT技术标准研制和实际商用的核心企业主要有：通信运营商：中国移动、中国联通、中国电信；设备与芯片企业：华为、中兴；其他相关企业：海康威视、大华股份等。《5.1.2NB-IoT技术特点与系统架构》教学设计教学课题5.2.2NB-IoT技术特点与系统架构使用教材《物联网组网技术及应用》2025机工社出版课型☑专业理论课□专业实训课□理实一体课□公共基础课教学班级授课教师教学时长2课时（80分钟）教学地点多媒体教室教学用具课件、微课、NB-IoT技术相关视频、系统架构图、NB-IoT模组实物图、任务单教材分析本课选自《物联网组网技术及应用》，是物联网技术应用的核心理论课程，衔接前序《智慧城市与NB-IoT技术发展》的基础认知，后接NB-IoT智能系统搭建、设备配置等实践内容，是搭建理论与实践桥梁的关键环节。主要内容包括NB-IoT技术的四大核心特点、系统架构组成、智慧城市中的典型应用、NB-IoT模组工作模式及系统架构调研方法，既巩固学生对NB-IoT的基础认知，又为后续实操课程提供理论支撑，同时培养学生的技术分析和调研能力。学情分析学生已掌握NB-IoT的基本定义、与LPWAN的从属关系，对智慧城市中的NB-IoT应用有初步了解，但对NB-IoT技术特点的细节、系统架构的组成及模组工作模式认知较模糊，缺乏对技术原理的深层理解。学生适合直观演示、案例分析的教学方式，对实物图片、架构图的接受度较高，通过分层任务引导，可逐步提升其技术分析和归纳总结能力。教学目标知识目标：1.了解NB-IoT技术的四大核心特点；2.理解NB-IoT系统架构的组成及各部分的核心功能；3.了解NB-IoT在智慧城市中的典型应用场景；4.了解NB-IoT模组的常见工作模式及系统架构调研步骤。能力目标：1.能准确描述NB-IoT四大技术特点的具体内涵，区分其与其他物联网技术的差异；2.能识别NB-IoT系统架构的各组成部分，简要说明其功能；3.能初步完成NB-IoT智能路灯控制系统架构的简单调研思路梳理。素质目标：1.培养对物联网技术细节的探究兴趣和严谨的逻辑思维；2.提升技术分析、归纳总结和自主调研能力；3.树立理论联系实际的学习理念，为后续实操奠定良好基础。教学重点1.NB-IoT技术的四大核心特点（广覆盖、低功耗、低成本、大连接）；2.NB-IoT系统架构的组成及各部分核心功能；3.NB-IoT在智慧城市中的典型应用及模组工作模式。教学难点1.NB-IoT系统架构各组成部分的连接关系及数据传输流程；2.NB-IoT智能路灯控制系统架构调研的核心要点。教法学法案例演示法、讲授法、图文解析法、小组讨论法、任务驱动法、自主学习法、合作探究法教学过程教学环节教学内容教师活动学生活动设计意图情境导入

明确任务（5分钟）1.情境创设：展示NB-IoT智能路灯、智能井盖、智慧消防栓的实际应用视频，提问“为什么NB-IoT技术能广泛应用于这些无人值守场景？”，引导学生思考技术优势。2.任务发布：引出本节课核心任务——掌握NB-IoT技术特点、系统架构，了解其应用及模组工作模式，学会简单的架构调研方法。3.目标展示：呈现本节课的知识、能力、素质目标。播放应用视频，提出引导性问题，引出课题；明确本节课学习任务和目标，发放任务单，展示NB-IoT模组实物图，激发学生兴趣。观看视频，积极思考教师提出的问题，结合实物图感知NB-IoT模组；明确本节课学习目标和核心任务，领取任务单。结合实际应用场景创设情境，衔接前序知识，激发学生探究欲，让学生快速明确学习方向，为后续知识学习铺垫。合作探析

讨论明知（30分钟）任务一：探究NB-IoT技术特点1.核心特点：广覆盖（覆盖增强20dB，穿透性强）、低功耗（eDRX和PSM技术，待机可达10年）、低成本（芯片小型化，基于LTE改造，2026年芯片均价8.21元）、大连接（单扇区可接入10万个用户）。2.细节解析：逐一讲解各特点的技术支撑和实际意义，结合数据和案例辅助理解。任务二：认识NB-IoT模组工作模式1.常见模式：连接态、空闲态、节能模式（PSM）。2.模式特点：说明各模式的适用场景，重点讲解节能模式的低功耗优势。布置自学任务，引导学生结合PPT图文自主学习；巡视指导，针对技术特点的细节的疑问进行答疑；结合数据、案例和模组图，讲解各特点和工作模式的核心要点，组织小组讨论交流。自主阅读学习，梳理NB-IoT四大技术特点和模组工作模式，完成任务单基础内容；小组讨论交流，分享学习心得，提出疑问；认真听讲，记录重点，理解各技术特点的内涵。通过自主学习、小组讨论，培养学生自主探究能力；结合图文、数据和案例，突破知识重点，帮助学生理解抽象的技术特点，落实知识目标。合作探析

深化理解（30分钟）任务三：解析NB-IoT系统架构1.架构组成：终端、基站、核心网、云平台、应用服务器。2.各部分功能：终端（数据采集、处理、通信）、基站（空口接入、小区管理）、核心网（数据转发）、云平台（数据汇聚、分发）、应用服务器（数据最终处理）。3.数据传输流程：简要梳理终端→基站→核心网→云平台→应用服务器的传输逻辑。任务四：了解NB-IoT应用与调研1.典型应用：智能路灯、智能井盖、智慧消防栓、共享单车等。2.架构调研步骤：收集资料→分析技术优势→了解模组→选择模块→了解控制器→绘制架构图→分析功能流程→填写调研表。展示NB-IoT系统架构图，分步讲解各组成部分的功能和连接关系；结合典型应用案例，说明架构的实际应用；梳理调研步骤，引导学生思考调研核心要点；组织小组交流，答疑解惑。认真听讲，结合架构图理解各部分功能及数据传输流程；记录典型应用场景，梳理调研步骤；小组交流讨论，明确调研核心要点，尝试梳理智能路灯架构调研的初步思路。突破教学难点，帮助学生厘清系统架构的组成和数据传输逻辑；结合应用和调研步骤，衔接后续实操，培养学生的技术分析和调研能力，落实能力目标。总结归纳

梳理知识（10分钟）1.知识梳理：回顾核心知识点——NB-IoT四大技术特点、系统架构组成及功能、典型应用、模组工作模式、调研步骤。2.知识框架：用简易思维导图呈现本节课知识体系，强调各知识点的关联。3.问题答疑：解答学生遗留的疑问，梳理重点难点。引导学生共同回顾本节课知识点，绘制简易思维导图；点评学生学习表现，针对共性疑问进行集中解答，强化重点难点记忆。主动参与知识回顾，补充完善自身知识框架；提出遗留疑问，认真倾听解答，巩固所学知识，理清知识点之间的关联。帮助学生将零散知识点系统化，巩固学习成果，培养学生的归纳总结能力，强化知识记忆。布置作业

课后拓展（5分钟）1.基础作业：完成课后练习题（选择题、判断题、简答题），整理本节课知识点笔记。2.拓展作业：按照调研步骤，初步收集NB-IoT智能路灯控制系统的相关资料，梳理调研思路，填写简单的调研提纲。布置课后作业，明确作业要求和提交时间；指导学生梳理拓展作业的调研思路，鼓励学生主动探究，为后续实操课程铺垫。记录作业内容，明确作业要求；课后完成基础作业，主动收集相关资料，梳理调研思路，完成拓展作业。巩固本节课所学知识，强化技术应用能力；通过拓展作业，培养学生的自主调研能力，衔接后续实践内容，实现理论与实践的衔接。教学反思课后作业一、选择题（单选题）1.下列不属于NB-IoT技术核心特点的是（）A.低功耗，终端续航可达数年B.高带宽，可传输高清视频C.广覆盖，可穿透建筑深处D.大连接，支持海量终端接入2.NB-IoT智能控制系统架构中，负责数据采集与指令执行的是（）A.云端管理平台B.终端感知节点C.通信网络层D.数据分析层3.下列哪项不属于NB-IoT在智慧城市中的典型应用（）A.智能路灯控制B.家庭高清视频通话C.智慧井盖监测D.智能抄表4.关于NB-IoT模组的工作模式，下列说法正确的是（）A.仅支持持续在线模式，无法低功耗休眠B.包含休眠模式、唤醒模式等，可根据需求切换C.模组无需与基站通信，可直接传输数据至云端D.工作模式固定，无法调整以适配不同场景二、判断题（正确打“√”，错误打“×”）1.NB-IoT技术的低功耗特点，使其非常适合用于需要长期无人值守的物联网终端设备。（）2.NB-IoT智能控制系统架构主要由终端层、网络层和云端层等组成，相互独立，无需协同工作。（）3.NB-IoT智慧停车、智能环境监测均属于NB-IoT在智慧城市中的典型应用场景。（）4.NB-IoT模组的休眠模式可大幅降低功耗，唤醒后可快速恢复通信，不影响数据传输。（）三、简答题1.简述NB-IoT智能路灯控制系统的核心架构组成及各部分的主要功能。参考答案一、选择题1.B2.B3.B4.B二、判断题1.√2.×3.√4.√三、简答题核心架构组成及主要功能：1.终端感知节点：负责采集路灯运行状态数据（如亮度、故障信息），执行云端或本地的控制指令（如开关灯、调节亮度）；2.通信网络层（含NB-IoT基站、核心网）：负责终端与云平台之间的数据传输，实现终端接入网络、数据转发功能；3.云平台：负责数据汇聚、存储和分发，接收终端上传的数据，下发控制指令，实现对路灯的远程监控和管理；4.应用服务器：对云平台传输的数据进行最终处理，提供可视化管理界面，方便工作人员查看路灯状态、操作控制指令。|（注：文档部分内容可能由AI生成）《5.2.1认识物联网云平台及接入流程》教学设计教学课题物联网云平台及接入流程使用教材《物联网组网技术及应用》2025机工社出版课型☑专业理论课□专业实训课□理实一体课□公共基础课教学班级授课教师教学时长3课时教学地点多媒体教室教学用具课件、微课、电脑、物联网云平台操作截图、任务单教材分析本课选自《物联网组网技术及应用》，属于物联网系统核心内容。前承NB-IoT智能控制系统架构，后接NB-IoT设备接入与系统运维，是物联网安装调试岗位必备知识，也是技能考核重点内容。主要学习云平台概念、架构、功能、典型平台及接入流程。学情分析学生已掌握物联网基础架构与通信技术，对云平台概念较陌生，未接触过平台接入操作；喜欢视频学习、小组合作。教学目标知识目标1.了解物联网云平台定义与作用2.掌握物联网四层架构及云平台组成3.认识主流物联网云平台4.掌握云平台接入流程能力目标能描述云平台架构与功能能按流程完成设备接入操作素质目标培养严谨的流程思维教学重点1.物联网云平台架构与功能2.物联网云平台接入流程教学难点理解CMP、DMP、AEP、BAP四大平台的作用与关系教法学法教法：任务驱动法、演示法、讲授法、小组合作法学法教学过程教学环节教学内容教师活动学生活动设计意图情境导入明确任务（8分钟）展示智能家居案例，引出物联网云平台的作用播放案例视频，提问导入，出示课题与目标观看、思考、回答、明确任务激发兴趣，建立应用认知合作探析讨论明知（40分钟）任务1：认识物联网云平台1.定义与作用2.物联网四层架构3.云平台四大组成4.典型云平台布置自学任务，巡视指导，组织分享，讲解重点阅读教材、观看微课、小组讨论、代表发言自主学习，合作理解合作探析讨论明知（35分钟）任务2：云平台架构与功能1.CMP/DMP/AEP/BAP架构2.通信适配、设备管理、数据处理、安全、AI布置自学任务，巡视指导，组织分享，图解架构，讲解功能，梳理要点阅读教材、观看微课、小组讨论、代表发言。听讲、记录、识图、整理笔记突破难点，建立体系合作探析讨论明知（25分钟）任务3：云平台接入流程1.注册账号→2.创建项目→3.创建设备→4.定义传感器→5.应用开发→6.管理查看演示操作，拆解步骤，组织流程练习与复述观看演示、小组练习、流程排序做学结合，强化技能总结归纳梳理知识（7分钟）整体知识梳理：概念→架构→功能→平台→接入流程引导总结，用思维导图呈现，组织自评互评发言总结、倾听补充、完善框架巩固知识，内化提升布置作业课后拓展（5分钟）教材作业PPT上的作业尝试登录物联网云平台浏览布置作业，明确要求记录任务，课后完成巩固迁移，学以致用教学反思练习题一、选择题（共5题）物联网逻辑架构中，负责数据采集与终端感知的是（）A.应用层B.平台层C.网络层D.感知层下列不属于物联网云平台核心功能的是（）A.设备管理B.数据存储与分析C.游戏开发D.安全管理下列哪项不属于物联网网络层技术（）A.NB-IoTB.WiFiC.传感器D.5G物联网云平台接入流程的第一步是（）A.创建设备B.注册开发者账号C.定义传感器D.应用开发物联网云平台系统架构中，负责设备连接、网络资源管理的是（）A.CMP（连接管理平台）B.DMP（设备管理平台）C.AEP（应用使能平台）D.BAP（业务分析平台）二、判断题（共5题）物联网云平台是融合物联网与云计算，用于管理物联网系统的工具。（）物联网逻辑层分为：感知层、网络层、平台层、应用层。（）传感器、RFID属于物联网网络层设备。（）物联网云平台可以实现设备在线数据采集与远程控制。（）物联网云平台接入流程中，创建设备不需要设置通信协议。（）三、简答题（1题）简述物联网云平台接入的一般步骤。参考答案一、选择题D2.C3.C4.B5.A二、判断题√2.√3.×4.√5.×三、简答题注册开发者账号并登录；创建项目；创建设备，配置设备名称、协议、标识等信息；定义传感器/执行器；进行应用开发与设备管理，查看数据与运行状态。教学课题NB-IoT智能路灯监控系统搭建与接入物联网云平台使用教材《物联网组网技术及应用》2025机工社出版课型□专业理论课□专业实训课☑理实一体课□公共基础课教学班级授课教师教学时长3课时（120分钟）教学地点物联网综合实训室教学用具课件、微课、电脑、物联网实训平台、NB-IoT模块、继电器模块、LED灯、串口线、万用表、任务单等教材分析本课选自《物联网组网技术及应用》，是物联网系统集成与应用的核心实践课程。前承物联网硬件基础、NB-IoT、云平台原理，后接物联网系统运维与数据分析。通过本课程的学习，学生将掌握从硬件搭建、模块配置到云平台接入的全流程，是培养物联网安装调试与系统集成岗位核心技能的关键环节。学情分析学生已掌握物联网基础架构、传感器原理及简单的电路知识，具备一定的动手操作能力。但对于NB-IoT模块的配置、复杂系统的硬件搭建以及云平台的实际接入操作较为陌生，缺乏系统性的工程实践经验。学生对动手实践兴趣浓厚，适合采用任务驱动和小组协作的教学方式。教学目标知识目标1.了解NB-IoT智能路灯监控系统的组成与工作原理。2.掌握NB-IoT模块的硬件配置与AT指令测试方法。3.理解智能路灯系统的硬件连接逻辑与电路原理。4.掌握物联网云平台的设备接入流程与远程控制方法。能力目标1.能识读系统接线图，正确完成硬件设备的搭建与连接。2.会使用串口调试工具对NB-IoT模块进行配置与测试。3.能按照流程将设备成功接入物联网云平台，并实现远程控制。4.初步具备排查硬件连接和网络通信故障的能力。素质目标1.培养严谨、规范的工程操作习惯和安全意识。2.提升团队协作能力和问题解决能力。3.激发对物联网技术应用的探索精神和创新意识。教学重点1.NB-IoT模块的配置与AT指令测试。2.NB-IoT智能路灯系统的硬件搭建与调试。3.物联网云平台的设备接入与远程控制实现。教学难点1.理解并正确连接复杂的硬件电路，避免短路等故障。2.理解云平台设备认证与数据通信的基本原理。教法学法任务驱动法、演示法、分组教学法、问题引导法、小组合作学习法、探究式学习法、实操练习法。《5.2.2NB-IoT智能路灯监控系统搭建与接入物联网云平台》教学设计教学环节教学内容教师活动学生活动设计意图情境导入明确任务（10分钟）1.情境创设：展示城市智能路灯管理的视频或图片，介绍NB-IoT技术在智慧城市中的应用优势（低功耗、广覆盖）。2.任务发布：引出本节课的核心任务——搭建一个NB-IoT智能路灯监控系统，并将其接入云平台实现远程控制。3.目标展示：展示本节课的学习目标和任务分解。播放视频，展示图片，提出问题引导学生思考。明确本节课的学习任务和目标，发放任务单。观看视频，思考教师提出的问题，明确本节课的学习目标和需要完成的任务。通过真实的应用场景激发学生的学习兴趣和求知欲，使学生明确学习方向。合作探析做好准备（20分钟）任务一：系统搭建准备1.识读接线图：讲解系统硬件接线图，分析各模块（NB-IoT、继电器、LED灯）之间的连接关系。2.器材清点：根据任务单上的器材清单，清点实训所需设备和材料。3.安全准备：强调安全注意事项，特别是电源电压（直流5V）、正负极连接，避免短路。讲解接线图的识读方法，强调关键连接点。巡视指导学生清点器材。重点强调安全操作规范，演示如何检查电路。认真听讲，理解接线逻辑。以小组为单位清点器材，检查是否齐全。学习并牢记安全操作规范。培养学生的工程识图能力和严谨的工作态度。强化安全意识，为后续实操做好准备。合作探析配置测试（30分钟）任务二：NB-IoT模块配置与测试1.模块硬件配置：-插入USIM卡。-设置模块拨码开关（串口选择）。-连接串口线至计算机。2.模块软件配置：-打开串口调试助手，配置串口参数（波特率9600等）。3.AT指令测试：-发送AT+CGMI查询厂商信息。-发送AT+CIMI查询IMSI号。-发送AT+CSQ查询信号质量。-发送AT+CEREG?查询网络注册状态。教师进行详细的演示操作，分步讲解每一步的目的和操作要点。针对学生在操作中遇到的问题进行巡回指导和集中答疑。以小组为单位，按照教师演示的步骤进行操作。记录AT指令的返回结果，判断模块状态是否正常。遇到问题及时向老师或小组内成员请教。通过动手实操，让学生掌握NB-IoT模块的基本配置方法和调试手段，培养学生的设备调试能力。合作探析搭建控制（30分钟）任务三：系统硬件搭建与本地控制1.硬件搭建：-按照接线图连接NB-IoT模块、继电器模块和LED灯。-连接电源（注意正负极）。2.搭建质量检查：使用万用表检查电路是否存在短路。3.上电验证与本地控制：-接通电源，观察模块指示灯和OLED显示屏状态。-使用按键（Key3）切换手动/自动模式，测试本地控制功能。教师巡视指导，重点检查学生的接线是否正确、牢固。指导学生使用万用表进行电路检查。引导学生观察系统上电后的状态反馈。小组协作完成硬件连接。使用万用表进行自检。上电后观察系统状态，测试本地按键控制功能是否正常。锻炼学生的硬件动手能力和团队协作能力。培养学生自检自查的良好习惯，确保系统搭建的正确性和安全性。合作探析形成技能（20分钟）任务四：接入云平台与远程控制1.云平台操作：-注册并登录物联网云平台。-创建项目和产品。-根据设备IMEI号创建设备，获取设备证书。2.设备连接：-确保NB-IoT模块已成功注册网络。3.远程控制演示：-在云平台设备管理界面，发送指令远程控制路灯的亮灭。-观察OLED屏和实际LED灯的状态变化。教师演示云平台的操作流程，讲解设备创建和认证的原理。指导学生将自己的设备接入云平台，并进行远程控制测试。登录云平台，跟随教师步骤完成项目和设备创建。在云平台上发送控制指令，观察硬件端的响应，验证远程控制功能。使学生理解物联网云平台的作用，并掌握设备接入和远程控制的基本操作，完成从本地到云端的跨越。总结归纳梳理知识（5分钟）1.知识梳理：回顾本次课的核心流程：硬件准备->模块配置->硬件搭建->云平台接入->远程控制。2.技能总结：总结关键技能点，如AT指令测试、电路连接、云平台操作。3.问题答疑：解答学生在实践过程中遇到的共性问题。引导学生共同回顾整个任务流程，用思维导图或流程图的形式呈现知识框架。对学生的表现进行点评。积极参与总结，梳理自己的知识体系。提出自己在实操中遇到的疑问。巩固所学知识，形成系统化的认知结构。培养学生的归纳总结能力。布置作业课后拓展（5分钟）1.基础作业：整理本次实训的步骤和遇到的问题及解决方案，完成实训报告。2.完成作业布置课后作业，明确要求。鼓励学生进行拓展性思考和尝试。记录作业内容。思考拓展问题，为下一次课程做准备。巩固所学技能，培养学生的文档撰写能力和探究精神。教学反思练习题一、选择题（单选题）1.NB-IoT模块串口配置时，波特率应设置为（）A.9600B.115200C.4800D.576002.查询NB-IoT模块信号质量使用的AT指令是（）A.AT+CIMIB.AT+CSQC.AT+CEREG?D.AT+RST3.本次实训灯泡额定电压为直流（），应选用5V电源A.3.7–5VB.12VC.24VD.220V4.硬件搭建完成后上电前必须检查（）A.线路是否短路B.软件是否安装C.账号是否注册D.程序是否烧写5.NB-IoT智能路灯接入云平台的正确步骤是（）A.注册登录→创建项目→创建设备→远程控制B.创建项目→注册登录→创建设备→远程控制C.创建设备→创建项目→注册登录→远程控制D.注册登录→创建设备→创建项目→远程控制二、判断题（共5题）1.NB-IoT模块配置前需要插入USIM卡。（）2.查询模块IMEI号使用的指令是AT+CIMI。（）3.硬件搭建时可以不用检查正负极之间是否短路，直接通电。（）4.按Key3按键可实现路灯手动/自动控制模式切换。（）5.接入物联网云平台后可实现对路灯的远程控制。（）三、简答题（1题）简述NB-IoT智能路灯监控系统从实训准备到实现远程控制的完整实施步骤。参考答案一、选择题A2.B3.A4.A5.A二、判断题√2.√3.×4.√5.√三、简答题实训准备（识读接线图、准备器材、安全检查）；NB-IoT模块配置（插卡、串口设置、连接电脑）；NB-IoT模块测试（查询IMEI、信号、注册状态）；模块程序烧写；系统硬件搭建与检查；本地控制调试；接入物联网云平台，实现远程控制。《任务5.3基于NB-IoT的智能路灯控制系统运维》教学设计教学课题基于NB-IoT的智能路灯控制系统运维使用教材《物联网组网技术及应用》2025机工社出版课型□专业理论课□专业实训课☑理实一体课□公共基础课教学班级授课教师教学时长2课时教学地点教学用具教材分析本课内容选自2025年机工社出版教材《物联网组网技术及应用》项目5任务3。是前承任务5.2基于NB-IoT的智能路灯控制系统搭建与接入云平台，以及项目4任务3的通信终端故障检修等，后续物联网控制系统的运维。本次课内容主要包括物联网智能控制系统运维的步骤、运维操作、物联网云平台对系统设备的远程管理的步骤、远程管理操作。前者是学习后者的基础。本次课的内容，是物联网设备安装调试证书重点的知识与技能，也是行业物联网设备安装调试岗位必备的运维技能。学情分析通过项目4任务3等的学习，具备通信终端故障检修方法与技能，根据往届教学经验和课前学习诊断，基于NB-IoT的智能路灯控制系统进行远程管理不容易掌握。在生活中亲自或看见别人对WIFI等物联网设备排故，对一个点上的运维或零星的运维有所体验。较系统的运维没有涉及过。比较喜欢动手操作、看视频学习、合作学习。教学目标知识目标了解物联网智能控制系统运维的常用工具、运行监控方式；了解物联网设备常见故障查找方法、步骤；了解基于NB-IoT的智能路灯控制系统进行远程管理的步骤和要领。能力目标1.能查找、排除基于NB-IoT的智能路灯控制系统的典型故障；2.能对基于NB-IoT的智能路灯控制系统进行远程管理。素质目标在按流程完成物联网智能控制系统的运维过程中养成规范操作、细致排查、快速响应的技术习惯，增强分析、解决问题的逻辑思维。教学重点能对基于NB-IoT的智能路灯控制系统进行远程管理。教学难点基于NB-IoT的智能路灯控制系统进行基于NB-IoT的智能路灯控制系统运维。教法与学法任务驱动教学法、合作探究教学过程教学环节教学内容教师活动学生活动设计意图情境导入明确任务（5mins）物联网智能控制系统运维的重要性播放物联网智能控制系统运案例视频，提问并组织回答：有什么发现？运维有什么用？出示课题和学习目标敢看、思考、回答。明确学习目标和任务案例视频：创设情境、激发兴趣合作探析讨论明知(10mins)任务一独立于合作学习运维基础知识1.物联网智能控制系统运维的内容、常用工具、运行监控方式；2.物联网设备常见故障查找方法、步骤布置任务一：独立学习，学习教材和微课，勾画、理解知识点内容，提出疑问。小组合作学习。巡视指导。组织小组代表分享，强调点评，汇总问题。讲解疑问之处（物联网设备常见故障与排故分析等）接受任务阅读教材，观看微课《物联网智能控制系统运维》，独立学习后小组合作，交流并整理收获和疑问。小组代表分享，倾听同学发言、思考、记录。请听听、思考、记录。微课:辅助理解合作探究：智慧碰撞、共同进步合作探析练习成技(15mins)任务二、终端SIM卡欠费和终端电池老化的故障排除布置任务二：小组合作分析排故。巡视指导。组织小组代表分享，讲解、强调、点评。组织分工（操作员、评委、安全员、记录员）轮流练习。点评强调。接受任务小组合作观察、检测、分析、动手排故。小组代表分享，倾听同学发言、思考、记录。小组合作轮流练习。合作多练：智慧碰撞、做学结合合作探析讨论明知(10mins)任务三远程管理步骤与要领1.布置任务一：独立学习，学习教材和微课，勾画、理解知识点内容，提出疑问。小组合作学习。2.巡视指导。3.组织小组代表分享，强调点评，汇总问题。4.讲解疑问之处（数据分析）5.组织小组合作，进行操作要领排序游戏1.接受任务2.阅读教材，观看微课《物联网智能控制系统远程管理维》，独立学习后小组合作，交流并整理收获和疑问。3.小组代表分享，倾听同学发言、思考、记录。4.请听听、思考、记录。5.操作要领排序游戏微课:辅助理解合作探究：智慧碰撞、共同进步合作探析练习成技(30mins)任务四远程管理操作6.布置任务三：小组合作进行远程管理。7.巡视指导。8.组织小组代表分享，讲解、强调、点评。9.组织分工（操作员、评委、安全员、记录员）轮流练习。点评强调。6.接受任务7.小组合作开展远程管理、观察、检测、分析。8小组代表分享展示，倾听同学发言、思考、记录。小组合作轮流练习。合作多练：智慧碰撞、做学结合总结归纳梳理知识(7mins)本课知识组织总结知识、思维导图呈现知识组织说收获，表扬鼓励、组评、自评。强调养成技术习惯和逻辑思维的重要性。发言、倾听、思考、观看、记录发言、倾听总结梳理：内化知识、强化课程思政布置作业课后拓展(3mins)完成实训手册填写、教材P222-223的任务思考；家里WIFI网络系统的运维（如修改密码）接收并完成任务作业：巩固迁移，学以致用教学反思课后作业一、选择题（单选题）1.物联网智能控制系统运维的核心内容不包括（）A.运行管理B.设备维护C.典型故障维修D.系统重新搭建2.下列不属于物联网智能控制系统运维常规实物工具的是（）A.万用表B.串口线C.网络检测器D.笔记本电脑3.NB-IoT智能路灯控制系统运维中，不属于远程设备管理的是（）A.历史数据查询B.数据趋势分析C.远程控制D.现场检查设备4.通过NB-IoT云平台，无法查看的内容是（）A.设备活跃趋势折线图B.设备在线时长统计折线图C.传感器新增趋势折线图D.终端设备内部电路结构5.故障排除的第一步是（）A.信息收集分析B.设备检测C.故障定点D.排除故障二、判断题（正确打“√”，错误打“×”）1.物联网智能控制系统运维还需要软件类工具，如运维综合管理平台、运维监控告警工具等。（）2.物联网智能控制系统运维时，运行监控方式不包括现场巡检方式。（）3.设备离线故障，进入云平台设备管理界面，如果是“离线”，则说明设备没有接入云平台。（）4.设备离线故障原因分，可能是SIM过期、终端NB模组功能异常、天线接触不良等造成的。（）5.设备在线，光照数据异常，原因可能光照传感器故障等造成的。（）三、简答题1.为什么SIM卡过期会造成NB-IoT系统设备离线故障？参考答案一、选择题1.D2.D3.D4.D5.A二、判断题1.√2.×3.×4.√5.√三、简答题1.NB-IoT设备需通过SIM卡接入运营商NB-IoT网络，实现与云平台的通信；SIM卡过期后，会被运营商停止网络服务，设备无法接入网络、无法与云平台进行数据交互，进而导致设备显示离线。《5.4.1怎样进行物联网应用创新》教学设计教学课题5.4.1怎样进行物联网应用创新使用教材《物联网组网技术及应用》2025机工社出版课型☑专业理论课□专业实训课□理实一体课□公共基础课教学班级授课教师教学时长2课时（80分钟）教学地点物联网多媒体教室教学用具PPT课件、微课、案例图片、创新任务单、小组讨论表教材分析本课选自《物联网组网技术及应用》任务5.4的知识部分，是物联网应用创新的核心理论课程。前承物联网基础架构、NBIoT等通信技术，后接物联网应用创新方案撰写。通过本课学习，学生将掌握物联网应用创新的基本思路、常用方法与方案撰写规范，是培养物联网专业学生创新意识与工程表达能力的关键环节。学情分析学生已掌握物联网基本概念、NBIoT等基础知识，见过智能路灯、智能插座等常见设备，对生活中的智能应用兴趣浓厚。但对如何开展创新、如何提炼创意、如何规范撰写创新方案较为陌生，缺乏系统方法引导，适合采用案例引导、任务驱动、小组协作与模仿创作的教学方式。教学目标知识目标1.了解物联网应用创新的定义与身边常见案例。2.掌握5G的特点及在物联网中的三大应用场景。3.熟记物联网6种创新方法：加一加、换一换、减一减、联一联、搬一搬、反一反。4.掌握物联网创新方案的6项基本内容。能力目标1.能结合校园/生活场景，运用创新方法提出物联网创意。2.能说出简单物联网创新方案的内容。3.能小组合作完成创意构思、整理与简单展示说明。素质目标1.培养乐于观察、主动创新的意识与习惯。2.激发物联网技术应用探索精神，树立技术服务生活的理念。教学重点1.物联网6种创新方法及典型案例理解。2.物联网创新方案6项基本内容结构。教学难点将创新方法灵活应用到真实生活/校园场景教法学法案例教学法、演示法、分组教学法、问题引导法、小组合作学习法、探究式学习法、教学过程教学环节教学内容教师活动学生活动设计意图情境导入明确任务（5分钟）1.情境创设：展示智能花盆、智能插座、智能路灯、智能井盖案例。2.问题引导：普通物品如何变成智能物联网设备？3.任务发布：学习创新方法，独立完成一个物联网小创新设计。播放案例、提问启发、发布本节课任务与学习目标，发放创新任务单。观看案例、思考问题、明确学习任务与方向。用真实场景激发兴趣，让学生快速进入学习状态。合作探析认识创新（10分钟）任务一：认识物联网应用创新1.创新定义：原创应用、小众新应用2.身边案例：智能花盆、插座、球拍、篮球、路灯、井盖讲解概念、展示图片、引导学生列举身边智能设备。记录要点、观察案例、说出身边智能物品。建立“创新就在身边”的认知，降低理解难度。合作探析认识5G（15分钟）任务二：5G在物联网中的应用1.5G四大特点：网速快、大带宽、低时延、低功耗2.三大应用场景：・增强移动宽带・大规模物联网（智慧城市、农业、监测）・低时延高可靠（车联网、工业控制）讲解要点、对比4G、提炼关键词、强化记忆。速记知识点、抢答巩固、理解技术支撑作用。夯实技术基础，为创新方法提供支撑。合作探析学习方法（20分钟）任务三：掌握6种创新方法1.加一加：普通设备+智能模块2.换一换：更换通信技术（Zigbee→NBIoT）3.减一减：精简流程（人脸识别免刷卡）4.联一联：多设备统一平台管控5.搬一搬：技术跨界使用6.反一反：被动变主动预警用口诀讲解、逐一举案例、示范套用方法。记口诀、模仿造句、理解每种方法用法。通俗易记，快速掌握可直接使用的创新套路。合作探析知晓内容（15分钟）任务四：掌握创新方案6项内容1.名称2.系统功能3.应用场合4.系统架构及组成5.主要单元功能6.创新特色与优点分析用智能花盆做模板示范，讲解结构与填写要点。抄写结构、模仿填空、理解规范框架。给出标准化结构，学生可直接套用写方案。实践创作形成技能（10分钟）任务五：小组创新实践用任意一种创新方法，设计校园/生活物联网小创意，写出：名称+功能+创新点。巡视指导、启发思路、答疑纠错。小组讨论、合作完成简易创意方案。学以致用，当堂完成创意输出。总结归纳梳理知识（5分钟）1.回顾6种创新方法2.回顾创新方案6要素3.点评优秀创意与典型问题引导共同回顾、梳理知识框架、点评课堂表现。主动回顾、梳理知识、提出疑问。巩固知识，形成完整体系。布置作业课后拓展（5分钟）1.课后作业；2.整理6种创新方法及案例。明确作业要求、鼓励拓展思考。记录作业、课后完成方案撰写。巩固课堂成果，提升方案撰写能力。教学反思练习题一、选择题（3题）下列不属于5G技术特点的是（）A.网速快B.高时延C.低功耗D.大带宽“花盆+智能监控模块=智能花盆”属于哪种创新方法（）A.加一加B.减一减C.联一联D.反一反下列属于换一换创新方法的是（）A.普通插座加联网模块变智能插座B.把Zigbee换成NB-IoT实现远距离通信C.多设备联网统一管理D.从被动维修变主动预警二、判断题（3题）中职生也可以结合生活场景，用简单方法进行物联网应用创新。（）将Zigbee近距离通信更换为NB-IoT远距离通信属于“换一换”创新。（）5G的网络延迟低于1毫秒，远低于4G的30-70毫秒。（）三、简答题（1题）请结合你的校园/生活场景，用加一加、换一换、减一减其中一种方法，说出一个简单的物联网创新小想法。参考答案选择题B2.A3.B判断题√2.√3.√简答题（示例）给校园垃圾桶加一加物联网满溢传感器，满了自动提醒保洁清理，让校园更整洁。《5.4.2编制物联网通信技术应用创新方案》教学设计教学课题5.4.2编制物联网通信技术应用创新方案使用教材《物联网组网技术及应用》2025机工社出版课型☑专业理论课□专业实训课□理实一体课□公共基础课教学班级授课教师教学时长2课时80分钟）教学地点物联网多媒体教室教学用具PPT课件、微课、案例图片、创新方案任务单、小组讨论表教材分析本课选自《物联网组网技术及应用》，是物联网应用创新的核心实践课程。前承5.4.1创新方法、物联网通信技术，后接物联网项目设计与综合实践。通过本课学习，学生将掌握编制