第四单元第1课 物联网数据传输技术 课件【教科版】《信息科技》八年级上册

(共36张PPT)
第14课
物联网数据传输技术
八年级
上
01
学习目标
内容总览
02
新知导入
03
数据传输技术概览
04
数据传输的体验与分析
05
通信协议与应用迁移
06
课后练习
07
课堂小结
08
板书
教学目标
深刻理解物联网数据传输安全与隐私保护的重要性，自觉遵守通信协议规范，合法合规地使用数据传输技术。
信息社会责任
能够敏锐感知物联网数据传输技术在智慧教室及日常生活中的广泛应用，主动收集不同传输技术的性能与适用场景信息。
信息意识
可以依据物联网应用场景需求，通过分析比较，合理选择无线传输技术，规划出数据从发送到响应的完整流程。
计算思维
借助智慧教室实例，运用数字化工具深入探究物联网数据传输，创新设计出满足特定需求的数据传输与应用方案。
数字化学习与创新
新知导入
在本单元中，学习运用物联网平台，搭建一个简易的温湿度远程监测报警系统，在此过程中学习物联网中网络层信息传输的相关知识，实践体验蓝牙和Wi-Fi这两种常见的数据传输技术，通过简单编程实践，实现温湿度远程监测报警及响应。
新知导入
本单元的简易温湿度传输系统可以实时监测环境的温度和土壤的湿度，并将监测到的数据传输到物联网平台，让管理人员对植物的生长环境进行调控，从而满足植物生长所需的环境要求。
新知导入
单元学习目标
01
了解网络层概念
了解物联网中网络层的概念和作用，知道几种常用的物联网数据传输技术。
02
掌握传输技术
掌握蓝牙和Wi-Fi两种数据传输技术的基本原理及应用方法。
03
设计监测方案
设计数据监测报警方案，理解物联网数据的上行传输和下行传输。
新知导入
本单元学习成果
能够监测环境温度和土壤湿度并传输到物联网平台，同时可以进行报警响应的简易温湿度传输系统。
新知导入
本单元学习路径
01
02
物联网数据传输技术介绍
03
04
05
温湿度的蓝牙传输
升级数据传输距离
温湿度远程监测报警
温湿度的报警与响应
探究新知
一、数据传输技术概览
如何把采集到的数据传输到物联网应用层，使这些数据发挥作用呢
物联网中的数据传输技术。本课我们通过体验一个智慧教室中的物联网应用实例分析物联网中数据的发送、传输和响应，学习物联网的数据传输技术。
探究新知
校园智慧教室中的智能空调、移动投屏、智能开关、智能门禁、智能音响等，同生活中常见的手机控制空调、远程监控、运动手环记录运动量及心肺情况等各种智慧应用一样，都可以通过移动终端对设备进行控制。
一、数据传输技术概览
探究新知
在物联网的三层结构中，网络层的核心功能是信息传输，也就是实现感知层与应用层之间的信息传送。网络层使用不同的网络通信技术，可以满足不同的数据传输需求。
认识物联网数据传输技术
一、数据传输技术概览
应用层
网络层
感知层
探究新知
网络通信技术可分为无线传输技术和有线传输技术。你觉得在物联网的应用中，哪一种传输技术应用更广泛、更适合未来发展
议一议
一、数据传输技术概览
探究新知
在物联网应用中，无线传输技术应用更广泛且更适合未来发展。由于物联网设备常部署在移动、分散或难以布线的场景（如智能家居、穿戴设备、农业监测），无线技术（如NB-IoT、5G）提供了灵活部署、低功耗和广覆盖的优势。尽管有线技术在稳定性和带宽要求高的场景中不可或缺，但无线技术更契合物联网大规模、低成本、易扩展的需求，尤其是随着5G和低功耗广域网技术的成熟，无线连接将成为物联网发展的主流支撑。
参考：
一、数据传输技术概览
探究新知
无线传输技术按照传输距离的不同，可以分为短距离传输技术和广域网传输技术两种，以实现设备之间建立连接并通信。搜索资料，尝试把下表补充完整。
写一写
一、数据传输技术概览
探究新知
参考：
WiFi
蓝牙
一、数据传输技术概览
探究新知
物联网网络层作为连接感知层与应用层的枢纽，主要依赖于无线传输技术。短距离技术中，Wi-Fi与蓝牙具有高功耗、高速率特点，广泛应用于智能家居和可穿戴设备；Wi-Fi可直接接入互联网，而蓝牙和ZigBee需通过网关实现互联。ZigBee以低功耗、低速率见长，支持灵活组网，适用于局域网设备连接。这些技术共同支撑起物联网高效、灵活的数据传输基础。
能量加油站
一、数据传输技术概览
探究新知
根据不同应用场景的使用需求，选择合适的数据传输技术，再记录和分析发送的数据、接收的数据、反馈的数据，就完成了一次对物联网工作过程的体验和分析。
设计
一、数据传输技术概览
探究新知
请以智慧教室中的一种物联网应用为例填写下表，为实践体验物联网数据传输做好准备。
二、数据传输的体验与分析
设计
体验案例(感知层) □智能空调 移动投屏 □其他
移动终端(应用层) □平板电脑 手机 □其他
传输技术(网络层) □蓝牙 Wi-Fi □其他
探究新知
按照上表成功连接设备后，我们可以传输哪些数据 请将你成功传输的数据记录在下面的方框中。
我发出的指令数据：___________________________
我收到的响应数据：___________________________
实践
二、数据传输的体验与分析
探究新知
参考
阶段 您（手机）发出的数据 您（手机）收到的数据/反馈
发现 “谁支持投屏？” （广播查询） 设备列表（“客厅电视”在线）
连接 “我们这样加密和传输，行吗？” （协商参数） “同意”或“建议修改为…”（确认参数）
投屏中 实时的音视频数据流 （屏幕画面编码） 网络确认包（确保流畅）、电视上的同步画面（最终结果）
二、数据传输的体验与分析
探究新知
发出的核心“指令”是发现和连接协商信号，而后续的音视频流是主体数据传输。您收到的核心“响应”是设备列表、协商确认以及最终在电视上呈现的画面。整个过程是一个动态的、双向的、持续的数据对话。
参考
二、数据传输的体验与分析
探究新知
物联网传输技术依赖统一通信协议实现互联，其中MQTT协议应用最为广泛。这是一种基于客户端—服务器、采用发布—订阅模式的消息传输协议。它运行于TCP/IP之上，能在低带宽与不稳定网络环境中实现远程设备数据传输与监控。协议通过云端主题管理设备订阅与消息转发，实现一对多通信，具有协议小巧、开销低的特点，非常适合物联网的即时通信需求。
三、通信协议与应用迁移
能量加油站
探究新知
我们通过记录智慧教室中物联网应用案例所传输的数据，体验了物联网中数据的传输。请仿照这个例子，分析“手机控制空调工作”这一场景中的数据传输过程，或者分析我们佩戴的智能手环的感知层设备和应用层设备是什么，它们分别如何工作才能记录和分析我们的运动量及心肺情况。
拓展
三、通信协议与应用迁移
探究新知
“手机控制空调工作”这一场景中的数据完整传输过程。
参考
整个过程体现了物联网“感知-传输-应用”的三层协同：
应用层触发（手机APP）：您在手机APP上点击“开启制冷26℃”或“睡眠模式”，这是一个来自应用层的控制指令。
三、通信协议与应用迁移
探究新知
网络层传输：
指令在手机上被编码成标准数据包，通过家庭Wi-Fi路由器发送到互联网。
数据通过互联网，被可靠地传递到空调厂商的云服务器。
参考
三、通信协议与应用迁移
探究新知
感知/执行层响应（空调）：
空调内置的Wi-Fi模块（网络层接入点）持续监听云端。当它接收到云端转发的指令数据包后，会进行解析。
解析后的指令被传递给空调的主控芯片（感知层/执行层核心），芯片随之驱动压缩机、风扇等硬件执行相应操作，完成指令要求。
参考
三、通信协议与应用迁移
探究新知
状态反馈与确认：
空调在状态改变后（如温度达到设定值），会将新的状态数据（当前温度、运行模式）通过上述路径反向发送至云服务器，再推送到您的手机APP上。这样，您在APP上就能实时看到“空调已开启，室温26℃”的确认信息，形成一个完整的控制与反馈闭环。
参考
三、通信协议与应用迁移
课堂总结
同学们，这节课我们一起走进了物联网数据传输技术的奇妙世界。大家了解了网络层在物联网里的关键作用，认识了 Wi-Fi、蓝牙等无线传输技术及其特点。通过智慧教室实例，亲自体验了数据从发出指令到收到响应的过程。还知晓了通信协议保障数据有效传输。希望大家课后继续探索，留意生活中更多物联网应用，思考如何用所学让生活更智能！
课后作业
1.在物联网的三层结构中，负责将感知层识别和采集的信息高效、安全地传送到应用层的是（ ）
A. 感知层 B. 网络层 C. 应用层 D. 以上都不是
选择题
课后作业
2.以下哪种短距离传输技术具有低功耗、低速率的特点，适合局域网设备的灵活组网应用（ ）
A. Wi-Fi B. 蓝牙 C. ZigBee D. 5G
选择题
课后作业
3.在物联网应用中，使用最多的通信协议是（ ）
A. HTTP B. FTP C. MQTT D. TCP
选择题
课后作业
1.无线传输技术按照传输距离的不同，只分为短距离传输技术。（ ）
2.蓝牙支持 TCP/IP 协议，能直接接入互联网。（ ）
3.MQTT 协议是一种大型传输协议，占用开销很大。（ ）
判断题
课后作业
请分析“手机控制智能门禁开门”这一场景中的数据传输过程，包括感知层设备、应用层设备分别是什么，它们使用了什么传输技术，数据是如何从发出到响应的。
解答题
板书
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