第四单元 第二课《智慧家居》 教案【教科版】信息科技 八年级下册

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第2课《智慧家居》教学设计
课题 智慧家居 单元 第四单元 学科 信息科技 年级 八年级下
核心素养目标 信息意识：识别家居物联网设备，体会技术对生活质量的提升，关注生活中的技术应用。计算思维：优化智慧家居场景的构思，完成智慧生活物联设计方案的智慧家居部分。数字化学习与创新：结合调研与实践，探究物联网技术应用能够让智慧家居实现多种功能，为人类日常生活提供诸多便利。信息社会责任：通过学习物联网在智慧家居场景的应用现状，知道物联网在信息社会的重要作用。
教学重点 理解智慧家居物联网三层体系（感知层、传输层、应用层）的协作机制及数据流转逻辑。了解物联网技术在智慧家居中的应用
教学难点 理解物联网技术应用能够让智慧家居实现多种功能，为人类日常生活提供诸多便利。完成智慧生活物联系统设计方案的智慧家居部分。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 1.聚焦 近些年，智慧家居发展较快，不仅与人们的日常生活联系密切，还是智慧城市建设的第一步。随着物联网技术的发展，“智能音箱”“扫地机器人”“智能声控灯”等智慧家居产品出现在越来越多的家庭中。2.探索究竟什么是智慧家居呢？为什么物联网技术融人到家居中，能让我们的家变得更“聪明”呢？请和同学围绕这些问题继续探究思考，完成智慧生活物联系统方案设计中的智慧家居子方案。播放视频《智能家居全屋智能系统》。 让学生绘制心目中未来智慧家居的样子，并展示给全班。组织学生围绕智慧家居的定义及其优势进行研讨并做总结。观看视频 激发学生的创造力，鼓励他们对智慧家居的创新思考。帮助学生深入理解智慧家居的基本概念及其带来的改变。了解全屋智能。
讲授新课 新知讲解： 一、议一议什么是智慧家居 以前看似遥不可及的梦，如今都变成了现实。一台手机就可以操纵家中大多数电器，查看并控制它们的运行状态。炎炎夏日，我们可以提前打开家中空调，回到家就很凉爽；清晨起床，窗帘自动拉开，百叶窗自动打开，柔和的阳光倾泻而来；离开家后，家里的灯会自动关闭，门会自动上锁……智慧家居就是指使用各种技术和设备，提高人们的生活质量与效率，使家庭生活变得更舒适、更安全。原来这就是智慧家居，生活中还有哪些常见的智慧家居产品呢？请将你知道的产品写在下面的横线上。智能音箱：语音控制家电，比如开关灯、播放音乐。扫地机器人：自动扫地拖地，用手机设置清洁时间。智能灯泡：手机调亮度和颜色，还能定时开关。智能门锁：用指纹或手机开锁，出门自动上锁。智能摄像头：手机随时看家里，有异常会提醒。智能插座：远程控制普通电器开关，比如提前烧水。物联网技术在智慧家居中的应用物联网技术应用能够让智慧家居实现智能识别、精准定位、远程操控、实时监控、在线管理等功能，为人类日常生活提供诸多便利。智慧安防：借助摄像头、传感器等设备采集信息，识别到需要报警的情况，系统会自动确认报警信息、状态及位置;通过终端设备和云平台，能随时随地查看家中的实时动态和视频储存回放。智慧照明：通过使用终端设备和云平台，人们可以根据各个场景和房间光照需求，调节照明亮度、调整灯光色彩，满足不同的家庭生活氛围，以及对照明灯具进行远程操控智慧家电：包括智慧空调、智慧洗衣机、智慧冰箱、智慧插座、智慧厨具等设施。将家中这些电器融入物联网系统，人们利用终端设备等远程操控它们，并监测它们的状态。二、做一做这些我都知道，我家里还有植物监测仪、智能鱼缸。那你知道它们是如何依靠物联网技术实现具体功能的吗？我们可以先以智慧安防为例，分析智慧安防系统工作的过程中，感知层、传输层和应用层的具体功能或技术。你可以参考下表分析其他智慧家居物联系统体系结构各层次的功能，如智慧照明和智慧家电等。层次具体的功能或技术感知层借助摄像头、传感器等设备采集图像、烟雾、一氧化碳等涉及安全方面的数据传输层将感知层采集到的数据通过 ZigBee、蓝牙或Wi-Fi等传输技术传输到应用层应用层利用终端系统或云平台对传输过来的数据进行呈现、分析、处理、挖掘或操控等，发现安全隐患或事故则及时预警或报警三、科技漫游轨迹隐私保护技术物联网技术在智慧家居行业的应用发展大致可以分为单品连接、物物联动和平台集成三个阶段。单品连接：各个家居产品通过传输网络，如ZigBee、蓝牙或 Wi-Fi等进行连接，可以对每个单品进行单独控制，如扫地机器人、智慧电饭煲等。轨迹隐私保护技术物物联动：同一品牌下的所有家居产品进行联网、系统集成，使各产品间能联动控制，如智慧厨房家居系统、智慧安防系统、智慧照明系统等。平台集成：不同品牌的家居产品都遵循统一的标准，各种家居产品之间能够相互兼容、联动控制。四、设计我们可以参考下文，将上面的探索转换成智慧生活物联系统设计方案。在完成了前言部分的撰写后，第一步，根据本课的学习优化之前智慧家居部分的构思；第二步，根据构思展开，分析物联网技术应用于智慧家居场景时存在的问题和智慧家居应具备的功能；第三步，根据问题与需求，确定智慧家居物联系统的基本构成。智慧生活物联系统设计方案小组成员：一、前言：总体概述智慧生活物联系统设计方案的设计背景、原则与整体构思等。二、智慧家居（一）家居场景应用现状与问题分析：正文（二）智慧家居的功能分析：正文（三）智慧家居的基本构成：构成智慧家居的各种子系统，如智慧安防系统、智慧照明系统等。从物联网感知层、传输层和应用层三层体系结构的角度来描述搭建这些子系统所需的软硬件或传输技术等。1.感知层：如需要安装哪些传感器或其他感应设备等，用来采集数据。2.传输层：如采用 ZigBee、蓝牙或 Wi-Fi等无线传输技术还是有线传输技术，需要购买路由器、网线等哪些网络设备。3.应用层：如选择哪些合适的终端设备或云平台。为了获取更多的灵感和启发，建议大家选择一些在智慧家居领域有代表性的产品厂商进行调研，深入了解智慧家居产品、技术特点以及用户反馈等，从而总结出当前家居领域的物联网技术应用现状和问题等。通过线上平台调研为品牌代工的智能插座工厂（如XX电子），发现产品多依赖Wi-Fi联网，功能简单但成本低；走访本地电器经销商，发现用户更倾向购买语音控制的智能灯泡和安防摄像头，但反馈设备兼容性差、操作界面复杂。当前家居物联网技术普及快，但不同品牌联动困难，稳定性仍需优化。请结合本单元第1课提出的构思，按照设计环节的步骤或思路，继续分析智慧家居的功能和基本构成，完成智慧生活物联系统设计方案中的智慧家居子方案的设计。在分析智慧家居基本构成时，同学们可以先构建智慧家居系统框架图，清晰地展示各个系统各部分的组成及其之间的关系，包括感知层、传输层和应用层，感知层可以具体到需要哪些传感器及其采集哪些数据等。一、功能分析远程控制：手机控制灯光、空调开关、设置自动化场景（如“离家自动关灯锁门”）。安全防护：火灾、入侵实时监测报警、异常推送手机通知。节能健康：自动调节温湿度/光照、用电统计与节能建议。二、基本构成感知层传输层应用层温湿度传感器 Wi-Fi/蓝牙 手机App控制人体红外传感器 家庭路由器 云平台分析烟雾传感器 智能网关 联动规则（自动触发设备）三、系统框架图（简版）[传感器] → (Wi-Fi/蓝牙) → [手机App/云平台] → 控制指令 → [家电]数据流向：环境数据采集→无线传输→用户决策→反向控制 四、设计要点感知层：选常用传感器（如温湿度、人体红外）传输层：Wi-Fi主控+蓝牙辅助，低成本易操作应用层：手机App界面需简单，支持语音控制五、拓展通过之前的学习，我们已经完成了智慧生活物联系统设计方案中关于智慧家居部分的方案，请与同学利用课余时间尝试应用所学软硬件知识编程实现方案中的部分设计。六、拓展延伸家庭服务自动化智能清洁助手：机器人可自主规划路线，完成扫地、拖地等日常清洁任务。餐饮准备管家：通过预设程序，机器人完成食材处理、简单烹饪或饮品制作。安全与健康监护安防巡逻卫士：配备摄像头和传感器的机器人实时监控家中异常，自动报警。健康监测伙伴：机器人通过体征检测和数据分析，提醒家庭成员健康风险。教育与娱乐结合个性化学习陪伴：机器人根据学习进度定制辅导内容，辅助完成作业或语言练习。沉浸式娱乐互动：结合投影、语音交互等功能，机器人化身游戏伙伴或故事讲述者。 一、议一议让学生带来或展示图片，并介绍自己熟悉的智慧家居产品。二、做一做学生分组研究智慧安防系统的感知层、传输层和应用层，并进行展示。三、科技漫游让学生分析物联网设备保护用户隐私的方法，并提出改进建议。四、设计学生小组调研市场上常见的智慧家居产品，汇总技术特点和用户反馈。四、设计要点进行辩论，讨论Wi-Fi和蓝牙在智慧家居中的应用优势。五、拓展学生使用编程软件连接温湿度和人体红外传感器，进行数据采集和处理。六、拓展延伸说一说还有哪一些家政服务可以自动化。 议一议增强学生对智慧家居产品的了解和认知。二、做一做帮助学生理解物联网系统的分层结构和各层的具体作用。三、科技漫游强化学生对轨迹隐私保护技术重要性的理解。四、设计通过调研，学生能更好地理解当前智慧家居技术的应用现状和问题。四、设计要点增强学生对不同传输技术的理解和选择能力。五、拓展让学生实践编程，理解如何通过代码与传感器交互。六、拓展延伸拓展学生的知识点。
课堂小结 智慧家居1、进行新知引入2、了解智慧家居概念与应用3、熟悉智慧互联的简单设计4、完成课堂练习5、进行知识拓展 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
课后作业 7.什么是智慧家居？8.智慧安防系统在感知层、传输层和应用层分别有哪些功能？ 布置作业 拓展学生的学习能力
课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。
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