城市轨道交通消防与环控系统检修电子教案-拓展篇任务二 物联网（IOT）与环控系统监测

城市轨道交通专业核心课程数字资源城市轨道交通专业核心课程数字资源课程名称：城市轨道交通消防与环控系统检修教材名称：《城市轨道交通消防与环控系统检修》书号：主编：资源名称：教案课程名称：铁路线路及站场课程名称：铁路线路及站场主编：夏栋资源名称：课程标准教学总结与反思学习成果通过本节课的学习，让学生理解了物联网技术实现环控系统实时监测的原理，并能通过物联网监测数据判断环控系统的运行状态。教学评价1.过程性评价：观察学生在小组讨论、通过物联网技术控制环控设备的参与度和表现，评估学生的学习态度和团队协作能力。2.成果性评价：检查学生填写的环控监测指标清单、组件识别清单等学习成果，评估学生对知识和技能的掌握程度。作业布置物联网各组件（传感器、网关、平台）之间的数据交互机制。教学反思学习效果诊断改进特色创新通过小组讨论、观摩等形式，充分调动学生的学习积极性，让学生参与到实践当中，成为学习的主体。

教学设计编号：课程名称城市轨道交通消防与环控系统检修编写教师审核签字授课名称项目五任务二物联网（IOT）与环控系统监测授课类型理实一体课时2授课班级授课地点消防与环控实训室授课日期教学目标知识目标1.

掌握物联网环控系统中数据传输的关键技术（如通信协议、传输方式）；2.

理解物联网监测数据的分析方法（如趋势分析、阈值判断）在环控系统优化中的应用；3.

熟悉物联网环控系统的常见故障类型及排查思路（如传感器失效、数据传输中断）。能力目标1.

能根据环控场景特点选择合适的数据传输方式（如短距离用蓝牙，长距离用LoRa）；2.

能运用简单的数据分析方法（如对比历史数据）判断环控系统的运行趋势；3.

能初步排查物联网环控系统的常见故障（如检查传感器接线、测试网络连接）。素养目标1.

培养“技术细节决定系统可靠性”的严谨态度；2.

提升对环控系统“数据驱动决策”的实践认知；3.

强化“问题导向”的思维，在故障排查中锻炼逻辑推理能力。课程思政设计1.

结合地铁消防系统故障案例，对比传统维护与预测性维护的效果，强调新技术在保障公共安全中的核心价值，增强学生的社会责任感；2.

通过大数据分析中“数据真实性”“模型严谨性”的要求，渗透“求真务实”的科学精神，培养精益求精的技术态度。教学重点及解决措施重点：1.

物联网环控系统数据传输的关键技术及适用场景；措施：1.

制作“通信协议-传输方式-适用场景”对照表（如ZigBee协议：短距离、低功耗，适用于室内传感器组网）；2.

结合某写字楼环控优化案例，用数据对比图展示“通过分析能耗数据调整空调运行策略”的效果；教学难点及解决措施难点：如何结合监测数据与环控系统原理，制定针对性的优化方案（如根据CO₂浓度数据调整新风量）。措施：1.

制作“数据指标-环控设备-优化措施”关联表（如“CO₂浓度＞1000ppm→新风风机→提高转速”）；2.

采用“问题树分析法”：以“室内闷热”为例，引导学生从“温度数据异常”追溯至“空调滤网堵塞”，再推导出“清洗滤网”的优化措施；教学方法任务驱动法、理实一体教学资源平台资源：（1）学习平台教师端——上传课前预学资源（物联网各部件的学习资料、数据传输机制等）、发布训练任务（环控新技术在物联网中的知识点学习、物联网环控系统模拟安装等）、教师评价、汇总分数形成结果性评价，学习效果分析；（2）学习平台学生端——预习课前资源，接收训练任务、进行学生自评、小组互评、接收课后拓展任务（查找新型地铁消防资料）；教学实施过程教学环节教学内容教师活动学生活动设计意图一任务准备15min1.回顾上节课核心：物联网环控系统的组成、监测指标及工作流程；2.提出问题：“为什么同一栋楼的物联网环控系统，有的区域数据实时更新，有的却频繁延迟？”（引出数据传输与系统故障问题）。1.快速提问：“物联网环控系统中，负责数据‘跑腿’的是哪个层次？”（学生答：网络层）；2.展示某小区环控系统数据传输不稳定的案例（如电梯间温湿度数据经常丢失）；3.引导学生思考：“可能导致数据传输问题的原因有哪些？”（如信号遮挡、协议不匹配）。1.参与问答，巩固系统层次相关知识；2.分析案例中的数据传输问题，小组讨论可能的原因；3.带着“如何解决数据传输问题及优化系统”的疑问进入新课。通过真实问题引发探究欲，自然过渡到本节课重点——数据传输技术与系统优化。环节二任务发布15min1.数据传输关键技术：通信协议：ZigBee（低功耗、多设备组网）、LoRa（长距离、抗干扰）、WiFi（高带宽、短距离）；传输方式：有线（以太网，稳定但布线受限）、无线（蓝牙、4G，灵活但易受干扰）；1.

结合“电梯间数据丢失”案例，讲解不同通信协议和传输方式的适用场景（如电梯间信号弱，适合用LoRa传输）；2.

展示某商场的环控数据趋势图，讲解如何通过分析数据制定优化方案（如根据人流高峰调整新风量）；3.

用流程图演示传感器故障的排查步骤（检查电源→查看接线→校准传感器）。1.记录不同通信协议的特点，结合场景选择合适的传输方式；2.分析商场数据趋势图，尝试提出1-2条优化建议（如在客流高峰前提前降低温度）；3.对照流程图，复述传感器故障的排查流程。通过案例和图表，将技术细节与实际应用结合，帮助学生理解抽象知识。环节三任务实施45min1.模拟任务：给定某教学楼的环控场景（教室、走廊、地下仓库），需实现各区域温湿度、CO₂浓度数据的稳定传输与分析；2.任务要求：为不同区域选择合适的通信协议和传输方式；分析提供的一周数据（含异常波动），判断可能的问题并提出优化措施；针对“地下仓库温湿度数据连续3天未更新”的故障，制定排查方案。1.将学生分为4组，每组发放场景说明、数据表格和故障排查表；2.巡视指导，对“协议选择冲突”“数据异常原因分析”等问题进行提示（如“地下仓库信号差，优先选LoRa协议”）；3.

各组完成后，派代表展示方案，教师点评并强调“技术选择要结合场景实际，优化措施要基于数据支撑”。1.

小组分工：1人负责选择传输技术，2人分析数据并提优化建议，1人制定故障排查方案；2.

讨论后形成结论，如“教室用WiFi传输（带宽需求高），地下仓库用LoRa传输；数据显示走廊CO₂浓度偏高，建议增加新风量”；3.

对比其他小组的方案，完善自己的思路。通过模拟实操，让学生在解决实际问题中掌握技术选择和数据分析方法，提升应用能力。环节四任务总结与拓展15min1.总结：数据传输要“选对技术”，数据分析要“找对规律”，故障排查要“按对步骤”；2.拓展任务：以小组为单位，针对学校实验室的环控需求，设计数据传输方案及简单的优化规则（如“当甲醛浓度超标时，自动启动排风”）。1.用三句话总结本节课：“协议选得准，数据传得稳；数据看得透，优化有方向；故障查得细，系统运行畅”；2.

布置拓展任务，提示实验室的特殊需求（如部分区域需监测有害气体）；3.

强调：“物联网环控系统的价值，不仅在于‘监测’，更在于‘优化’——用数据让环境更安全、更舒适、更节能”（课程思政升华）。1.记录总结口诀，强化对核心内容的记忆；2.明确拓展任务要求，小组简单讨论分工；3.反思本节课收获，如“原来选择通信协议还要考虑环境因素”。设计意图：通过口诀梳理知识，用贴合实际的任务巩固技能，最后用思政点深化对技术价值的理解。教学总结与反思学习成果通过本节课的学习，物联网环控系统的常见故障类型及排查思路（如传感器失效、数据传输中断）。教学评价1.过程性评价：观察学生数据传输要“选对技术”，数据分析要“找对规律”，故障排查要“按对步骤表现，评估学生的