4.3升级数据传输距离 教学设计 -2025-2026学年八年级上《信息科技》（教科版）

第3课 升级数据传输距离 教学设计
教学内容分析
本课聚焦于Wi-Fi传输技术在物联网中的应用。上一课围绕智慧农业中的农业大棚温湿度数据管理的真实问题进行了分析，并实现了在农业大棚内完成短距离的实时温度与湿度数据传输，本课继续围绕这一问题，研究如何实现远程对农业大棚内的实时温湿度数据进行传输，也就是远距离传输温湿度数据。学生将通过实践操作，掌握Wi-Fi传输的基本原理和应用方法，并实现温湿度数据从传感器到物联网平台的传输。通过本课的学习，学生能够理解Wi-Fi技术的特点，并将其应用于物联网项目中，是对学生综合运用物联网技术解决实际问题的能力的进一步锻炼。
学习者分析
八年级学生常使用Wi-Fi联网，如手机连家庭Wi-Fi、智能电视用Wi-Fi播放视频，对其远距离传输特性有感性认识。他们具备一定观察、分析和合作能力，能参与蓝牙与Wi-Fi差异的讨论及简单模块连接，但对Wi-Fi与物联网平台通信的原理及协议的分析能力尚在发展。学生好奇Wi-Fi如何远程传输温湿度数据，想探索技术细节。发展需求是理解Wi-Fi在网络层的作用，建立与远程数据管理的关联，路径为从对比两者差异到实现数据远程传输。可能遇到的困难是在模块配置、平台连接及远程传输编程中出现错误。
学习目标确定
（1）通过对生活中远程数据传输需求实例的分析，体会Wi-Fi在物联网应用中的优势，能够合理选择Wi-Fi传输技术优化数据传输。
（2）结合实物，认识物联网常用的Wi-Fi模块型号，并通过阅读连接物联网平台的步骤说明和独立实践，掌握为主控板配置Wi-Fi网络的关键步骤，正确实现物联网平台的连接，并体会MQTT协议在数据传输中的作用。
（3）经历算法设计和编程实践的过程，实现温湿度数据的远程传输，锻炼运用计算思维解决实际问题的能力。
教学重点和难点
（1）教学重点
①通过对生活中远程数据传输需求实例的分析，体会Wi-Fi在物联网应用中的优势，能够合理选择Wi-Fi传输技术优化数据传输。
②经历算法设计和编程实践的过程，实现温湿度数据的远程传输。
（2）教学难点
①通过阅读连接物联网平台的步骤说明和独立实践，掌握为主控板配置Wi-Fi网络的关键步骤，正确实现物联网平台的连接。
②在编程实现远程传输温湿度数据的过程中，体会MQTT协议在数据传输中的重要作用。
教学活动设计
教师活动 学生活动 支撑的资源
环节一 聚焦
1. 播放现代农业智慧大棚高清视频，展示大棚规模、传感器分布及数据传输距离远的特点，提出问题“蓝牙技术能否满足大棚数据传输需求”，引导学生思考。 2. 播放Wi-Fi技术在物联网中的应用案例视频（如智能工厂设备远程协同控制），引出本课主题——Wi-Fi传输技术在远距离数据传输中的应用。 1. 观看智慧大棚视频，结合蓝牙技术特点，讨论其在远距离数据传输中的局限性。 2. 观看Wi-Fi应用案例视频，初步了解Wi-Fi技术的应用场景，明确本课学习方向。 现代农业智慧大棚视频、智能工厂Wi-Fi应用案例视频。
活动意图说明：通过实际场景对比，引发学生对远距离数据传输技术的思考，突显Wi-Fi技术的优势，激发学习兴趣，为后续学习奠定基础。
环节二 探索
1.展示 ESP8266、ESP32 等不同型号Wi-Fi模块实物，提供规格说明书，引导学生观察外观、接口及参数（传输速率、频段、功耗等）。 2.结合主控板实物，介绍Wi-Fi模块的位置、与其他部件的连接方式及数据传输路径，讲解其工作原理。 3.组织学生分组讨论，对比蓝牙与Wi-Fi在传输距离、速率、功耗等方面的差异，指导学生制作对比表格并点评。 1.观察Wi-Fi模块实物，阅读规格说明书，了解其参数和功能特点。 2.学习Wi-Fi模块在主控板上的位置及工作原理，理解数据传输路径。 3.分组讨论，制作蓝牙与Wi-Fi技术对比表格，分享讨论结果。 ESP8266、ESP32等Wi-Fi模块实物及规格说明书，主控板实物，对比表格模板。
活动意图说明：通过实物观察和对比分析，帮助学生深入理解Wi-Fi模块的特性及技术优势，为合理选择传输技术解决实际问题提供依据。
环节三 设计
1. 回顾上节课算法流程图绘制经验，引导学生口述 “温湿度Wi-Fi远程传输器” 的工作过程。 2. 组织小组讨论，用规范语言描述算法流程，结合步骤清单指导学生绘制流程图，明确数据采集、Wi-Fi传输、物联网平台显示等步骤的功能和数据流向。 3. 通过提问梳理物联网三层结构（感知层、网络层、应用层）及主控板功能。 1. 口述传输器工作过程，小组讨论并规范描述算法流程。 2. 参考步骤清单绘制算法流程图，明确各步骤逻辑和数据流向。 3. 思考并回答物联网三层结构及主控板功能相关问题，理清系统逻辑。 “温湿度Wi-Fi远程传输器” 步骤清单、算法流程图模板。
活动意图说明：通过流程图设计，帮助学生理清远程传输系统的工作逻辑，理解物联网各层协同机制，提升算法设计能力和系统思维。
环节四 实践
1. 安排学生演示硬件连接（传感器、Wi-Fi模块与主控板），强调引脚对应、电源正负极等注意事项，巡视指导学生操作。 2. 分步讲解程序编写思路（获取温湿度数据、配置Wi-Fi参数、初始化 MQTT 库、数据发布与订阅），提供带注释的代码示例。 3. 解读物联网平台连接步骤，引导学生自主操作，提供实时技术支持，指导使用调试工具解决问题。 1.观看演示后独立完成硬件连接，检查并排除连接错误。 2.根据讲解编写程序，理解代码逻辑，使用调试工具解决语法或逻辑错误。 3.按照步骤连接物联网平台，实现温湿度数据远程传输与显示。 温湿度传感器、Wi-Fi模块、主控板等硬件，编程平台，带注释的代码示例，物联网平台连接步骤说明。
活动意图说明：通过硬件连接和编程实践，将理论设计转化为实际系统，让学生掌握Wi-Fi远程传输的实现方法，提升实践操作和问题解决能力，体会 MQTT 协议的作用。
环节五 拓展延伸
1. 引导学生讨论Wi-Fi技术在其他物联网场景（如智能家居、远程医疗监测）中的应用，分析其优势与局限性。 2. 布置拓展任务：自主搭建家庭Wi-Fi网络并记录过程；协调时间组织废旧无线路由器拆解活动，观察内部Wi-Fi模块。 1. 讨论Wi-Fi技术在不同场景的应用，辩证分析其特点。 2. 课后自主搭建家庭Wi-Fi网络，记录问题与解决方法；参与路由器拆解活动，观察内部结构及Wi-Fi模块。 智能家居、远程医疗监测等场景资料，家庭Wi-Fi搭建指南，废旧无线路由器及拆解工具。
活动意图说明：通过拓展任务，引导学生将知识迁移到生活场景，激发创新思维，提升实践能力和硬件认知，深化对Wi-Fi技术的理解。