第 6 课“无线传感器的组网”-教学设计（表格式） -2025-2026学年八年级上册《信息科技》（西师大版）

八年级上册第 6 课“无线传感器的组网”教学设计
年级 八年级 单元/主题 第二单元：物联保安全
课名 第 6 课：无线传感器的组网
一、教学建议
1.教学时长建议 2 课时
2.教学目标 本课的主要教学目标是： 1.了解无线传感器网络组成； 2.了解无线传感器网络体系。
3.教学设计建议 教学设计建议如下： 1.通过分析无线传感器网络节点和网络结构，帮助学习者理解无线传感器网络的组成。 2.通过分析无线传感器网络体系，帮助学习者了解无线传感器网络体系结构，并分析无线传感器网络各层功能。
4.教学方法建议 在学习引入方面，教师应该结合教材中呈现的情景，联系学习者在现实生活中可能遇到的相似情景或现象，如现实生活中火情信息传递案例，以带领学习者进入本节课的学习。 在新知学习方面，对于“无线传感器组网 ”的知识内容，建议教师结合当前现实生活中经常遇到的无线传感器组网应用场景，从中分析其基本作用，帮助学习者理解无线传感器组网的原理和使用场景。 （1）对于“无线传感器网络组成 ”的知识内容，让学习者了解无线传感器网络的一般结构，分析无线传感器网络信息传递的路径，并允许学生充分交流、分享和讨论，让学习者模拟无线传感器网络的数据从传感器节点到汇聚节点，并最终传递到互联网的过程，让学习者了解无线传感器网络的拓扑结构，以及各个结构的优缺点。 （2）对于“无线传感器网络体系 ”知识内容，要分析无线传感器网络的体系结构，包括应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层，并分析无线传感器网络各层功能。 在“项目探究 ”方面，教师应引导和鼓励学习者通过小组的形式来调研无线传感器网络并搭建不同的拓扑结构，促使学习者加深对无线传感器网络的理解。
二、补充知识
对应教材内容（对教材中何处内容的补充） 知识内容：无线传感器网络知识补充
补充内容 近年来，无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）在处理器、通信和低功耗嵌入式计算设备等方面的技术不断发展，是目
前商业和工业应用中最为标准的服务。无线传感器网络由温度、湿度、压力、位置、振动、声音等节点组成，这些节点可用于各种实时应用中，完成智能检测、邻居节点发现、数据处理和存储、数据采集、 目标跟踪、监测和存储等任务基站和节点之间的控制、同步、节点定位和有效路由。 目前，无线传感器网络正开始以增强的方式组织起来，预计 10到 15 年后，世界将受到无线传感器网络的保护，并通过互联网向它们提供服务，这可以用互联网变成物理网络来衡量。这项技术在医疗、环境、交通、军事、娱乐、国土防卫、危机管理以及智能空间等许多应用领域都具有无限的潜力。 无线传感器网络是一种无线网络，包括大量循环的、 自定向的、微小的、低功耗的设备，称为传感器节点。这些网络当然覆盖了大量的空间分布的、小型的、电池供电的嵌入式设备，这些设备通过网络来收集、处理数据，并将数据传输给运营商，它控制了计算和处理的能力。节点是微型计算机，它们共同工作形成网络。 传感器节点是一种多功能、节能的无线设备。节点在工业上的应用十分广泛，传感器节点的集合从环境中收集数据，以实现特定的应用目标。在无线传感器网络中，节点的数量可以是成百上千的，与传感器网络相比，Ad Hoc 网络在没有任何结构的情况下具有更少的节点。 关于无线传感器网络体系结构，最常见的 WSN 架构遵循OSI 架构模型。无线传感器网络的体系结构包括五层和三个交叉层。在传感器网络中，我们主要需要五层，即应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。这三个跨平面分别是电源管理、移动性管理和任务管理。这些层的无线传感器网络被用来完成无线传感器网络，并使传感器协同工作，以提高无线传感器网络的整体效率网络。 应用层 应用层负责流量管理，并为许多应用程序提供软件，这些应用程序以清晰的形式转换数据以查找积极的信息。传感器网络在农业、军事、环境、医疗等领域有着广泛的应用。 传输层 传输层的功能是提供拥塞避免和可靠性，其中许多提供此功能的协议在上游都是实用的。这些协议使用不同的机制来识别和恢复丢失。当一个系统计划与其他网络连接时，传输层是完全必要的。 提供一个可靠的损失恢复是更节能的，这是 TCP 不适合无线传感器网络的主要原因之一。一般来说，传输层可以分为包驱动和事件驱动。在传输层有一些流行的协议，即 STCP（传感器传输控制协议）、 PORT（价格导向的可靠传输协议）和 PSFQ（泵慢速获取）。
网络层 网络层的主要功能是路由，它有很多基于应用的任务，但实际上，主要任务是在节能、部分内存、缓冲区，传感器没有通用的 ID，必须是自组织的。 路由协议的简单思想是根据一个被称为度量（metric）的确信尺度来解释可靠的车道和冗余的车道，而度量尺度因协议而异。现有的网络层协议很多，可以分为平面路由和层次路由，也可以分为时间驱动、查询驱动和事件驱动。 数据链路层 数据链路层负责复用数据帧检测、数据流、MAC 和差错控制，确认点—点（或）点—多点的可靠性。 物理层 物理层提供用于在物理介质上传输比特流的边缘。该层负责频率的选择、载波频率的产生、信号检测、调制和数据加密。IEEE 802.15.4被认为是典型的低速率特定区域和无线传感器网络，具有低成本、低功耗、低密度、通信范围等优点，可以提高电池的使用寿命。CSMA/CA用于支持星对点拓扑结构。IEEE 802.15.4.V 有几个版本。 无线传感器网络的特点包括以下几个方面：带电池节点的功耗限制；处理节点故障的能力；节点的一些移动性和节点的异构性；大规模分布的可扩展性；确保严格环境条件的能力；使用简单、跨层设计、无线传感器网络的优势。 无线传感器网络的优点包括：网络安排可以在没有固定基础设施的情况下进行；适用于山区、海上、农村、森林等难以到达的地方；如果需要额外的工作站时出现临时情况，会比较灵活；执行定价便宜；它避免了大量的布线；它可以随时为新设备提供住宿；它可以通过使用集中监视打开等。 无线传感器网络可以由许多不同类型的传感器组成，如低采样率、地震、磁、热、视觉、红外、雷达和声学，这些传感器能够很好地监测各种环境状况，传感器节点用于执行器的恒定感应、事件 ID、事件检测和本地控制。无线传感器网络的应用主要包括军事应用、健康应用程序、环境应用、家庭应用程序、商业应用、区域监测、卫生保健监测、环境/地球感应、空气污染监测、森林火灾探测、滑坡探测、水质监测、工业监测等商业领域。
补充知识来源（提供网站链接或按参考文献格式提供） https://zhuanlan./p/149105364
三、对应需要的软件、硬件说明
对应教材内容（对教材中何处内容使用软件、硬件） 练一练
软件名称（最好提供开源软件） 无
基本功能说明 无
硬件名称（选择性价比高、中小学能用得起的） 小米 mesh
基本功能说明 Mesh 组网
四、项目探究解答参考
探究项目：在线投票 按书上步骤操作即可。
五、操作练习答案
一、练一练 按书上步骤操作即可。
二、做一做 按书上步骤操作即可，充分开展讨论，加深对无线传感器网络的理解。