《5.1.2 NB-IoT技术特点与系统架构》教学设计

《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