第3单元第8课 《物联网的运输员：网络层》教案【河北大学版】《信息科技》 八年级

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第3.8课《物联网的运输员：网络层》教学设计
课题 物联网的运输员：网络层 单元 第三单元 学科 信息科技 年级 八年级
核心素养目标 信息意识：主动探究物联网网络层相关知识，了解物联网的通信协议，增强，对物联网设备数据传输方式的感知力。计算思维：分析物联网的网络层数据产生-传输-应用的流程时，能拆解问题、抽象关键逻辑培养用技术解决实际问题的思路。数字化学习与创新：学会在生活中简单运用网络层相关应用，或利用数据分析工具处理对比通信协议数据，提升数字工具的应用与创新能力。信息社会责任：学会在生活中简单运用网络层相关应用，或利用数据分析工具处理对比通信协议数据，提升数字工具的应用与创新能力。
教学重点 认识物联网的网络层是什么并学会简单运用网络层相关应用。
教学难点 认识物联网网络层和各板块的作用。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 第3.8课 物联网的运输员：网络层感知层将物品的信息记录下来之后，该如何将其传递到数据管理平台进行后续的汇总和处理呢 同学们想一想，当你想把信息发送给其他人时，可以借助什么通信渠道呢 （出示图片）2、观看视频 课程新知导入。 帮助学生初步理解本课研究内容。
讲授新课 新知讲解：实践探究一、网络层是什么在智慧物流系统中，感知层获取到的各种身份标识、地理位置、传感器采集的信息等数据，可以通过网络层快速传递到数据管理平台，便于后续的数据处理与分析，从而支持智能仓储管理、智能交通调度、智能快递配送等服务。如图3-12所示。（出示图片）网络层是物联网层次结构中的第二层，其主要功能是快速、便捷、可靠地传送数据。感知层获取数据后，通过网络层将数据传递到服务器中，由服务器进行数据的汇总与处理，便于应用层应用。小知识 网络层的核心使命网络层三大核心使命：快：就像外卖小哥抢时间送餐，要让数据以最快速度从设备传到服务器。顺：好比快递不绕远路，选择最顺畅的路线传递数据。 稳：类似搬家公司保护家具不损坏，保证数据在运输中不丢失、不破损。二、物联网的通信协议物联网实现物物相连的重要基础就是借助通信网络将感知层获取到的数据传输到各应用平台。网络层相当于人体的中枢神经系统，由各种有线网络、无线网络等组成， 负责将感知层获取的数据安全、可靠、便捷地传输到应用层。根据不同需求， 蓝牙、Wi-Fi 、NB-IoT 等通信协议应运而生，支持着物联网的数据传输。（详细内容见教材p62页）1. 蓝牙在设备中嵌入蓝牙芯片，可实现多个设备间的互联互通。蓝牙芯片体积很小，长和宽通常仅有几毫米，方便嵌入各种设备中。蓝牙还有功耗低的特点，便于长期使用。（详细内容见教材p63页）试一试尝试将一款蓝牙设备与计算机或智能手机相连，了解连接的过程，并写出相应的步骤。一、连接到智能手机（以安卓为例，苹果手机步骤类似）打开蓝牙设备的 “配对模式”：蓝牙耳机 / 音箱：通常长按电源键 5-10 秒，直到指示灯快速闪烁（一般是红蓝交替闪）。打开手机蓝牙：进入 “设置” → “蓝牙”，打开开关。搜索并选择设备：在蓝牙设置页面，找到你的设备名称（比如 “XXX-Headphones”），点击它。完成配对：大部分设备会直接连接成功，屏幕显示 “已连接”。测试连接：播放一段音乐或打电话，确认声音能通过蓝牙设备传出。 2、Wi-FiWi-Fi 是广泛应用于家庭、办公及公共区域的无线网络技术，覆盖广、部署灵活，支持物联网设备互联，且传输速度高、延迟低，满足物联网高速通信需求。3. NB-IoTNB-IoT（Narrow Band Internet of Things）是基于蜂窝网络的窄带物联网技术，具备覆盖广、连接设备多、功耗低、成本低的特点，是共享单车、智能水表等诸多物联网应用的优选通信协议。（详细内容见教材p63页）如图3-13所示，运输医药品的冷链车安装有NB-IoT终端，冷链车上的传感器获取的温度、湿度、 位置等数据通过网络上传到物联网平台进行汇总与处理，再通过NB-IoT终端实时传输到用户智能手机、网页客户端等平台。冷链车上的NB-IoT 终端接收平台反馈的指令，对冷链车内环境进行调节，避免医药品受损。（出示图片）小知识三者是物联网通信的关键协议，相互配合、各展所长，构建起完善的数据传输网络：1、蓝牙是 “近距离信使”，凭借体积小、功耗低的优势，负责短距离内设备间的数据传递。2、NB - IoT 是 “广域守护者”，依靠覆盖范围广、可连接设备多、成本低且功耗低的特性。3、Wi - Fi 是 “家庭 / 办公区枢纽”，以覆盖范围广、传输速度快的特点，承担起家庭、办公室等区域内大量设备的联网与数据高速传输任务，让智能电视、家用摄像头等设备能便捷联网。三、课堂练习以蓝牙、Wi-Fi、NB-IoT为核心，分别梳理出它们各自的特点（如传输距离、功耗、成本等），并结合生活实际，列举至少2个每种协议对应的物联网设备应用场景，用思维导图的形式呈现出来。四、拓展延伸MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输）是基于客户端-服务端架构的发布 / 订阅模式消息传输协议。其交互简单、易实现，适用于物联网领域。客户端负责发布、订阅、退订消息及建立 / 断开连接。如图3-14所示。（详细内容见教材p64页）（出示图片）图3-15是一个简单的MQTT 协议应用示例：MQTT 客户端有三个，一个是温度传感器，用来将温度消息发布到服务端。另外两个是移动设备和后台系统，用来接收温度信息。（详细内容见教材p65页）（出示图片）物联网的网络层的五种不同中间设备物理层中继系统：转发器(repeater，中继器)。数据链路层中继系统：网桥或桥接器（bridge)。网络层中继系统：路由器（router)。网桥和路由器的混合物：桥路器(brouter)。网络层以上的中继系统：网关（gateway)。物联网的网络层的组网方式1、星型组网：以一个中心节点为核心，其他节点都与中心节点直接相连。这种组网方式结构简单，便于管理和维护，中心节点可以对整个网络进行控制。2、mesh 组网 ：网络中的每个节点都能与周围的多个节点进行连接，形成一个多跳的网络。这种组网方式具有很强的抗干扰能力和自愈能力，当其中一个节点出现故障时，数据可以通过其他节点进行传输。物联网无线通信技术（观看视频） 初步认识互物联网的网络层是什么。学习相关知识。进一步认识物联网的通信协议。完成试一试。学习网络层的相关技术。学习相关知识。完成练习题。进行知识拓展。 认识本课主要研究内容，帮助学生初步了解网络层。学习网络层的三大核心使命，进一步了解网络层相关知识。了解物联网领域的不同通信协议，强化学生对网络层的认识。尝试了解连接过程，动手实践强化所学内容，帮助学生更好的理解和学习。了解更多网络层现实运用，进一步掌握本课知识内容。补充通讯协议的相关知识，拓展学生知识面。考察学生学以致用的能力，深化对本课知识内容的理解和掌握。拓宽学生知识面。
课堂小结 物联网的运输员：网络层1.网络层是什么 2.物联网的网络协议3.物联网网络层的应用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 1、通过询问家人、查阅资料等方式，了解家里或者生活周边有哪些物联网设备（如智能音箱、智能门锁、共享单车等），并判断这些设备可能使用了蓝牙、Wi-Fi、NB-IoT中的哪种通信协议，将调研结果整理成一个简单的表格，表格包含 “设备名称”“可能使用的通信协议”“判断理由” 三项内容。 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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