第三单元 探索 3 物联网中的远距离数据传输 教学设计2025-2026学年苏科版（2023）初中信息技术八年级上册

本文围绕物联网中远距离数据传输技术展开，承接物联网相关知识背景，为后续深入学习信息技术应用奠基。通过课程导入、技术讲解、实验探究等环节，培养学生信息意识、计算思维、数字化学习与创新及信息社会责任等核心素养。 本教学设计亮点在于多种教学方法结合，如案例分析、实验探究等。从学生层面看，提升实践与分析能力；从教师层面看，提供清晰授课路径；从课堂效果看，有效突破教学难点。

课时编号 013 备课时间 上课时间 课　　题 探索 3 物联网中的远距离数据传输 教学目标 信息意识：学生能敏锐感知 5G、NB-IoT、卫星通信等物联网远距离数据传输技术在不同领域的广泛应用，主动关注这些技术的发展动态及其对社会生活的影响。 计算思维：通过实验探究和技术特点分析，学生能运用计算思维分析不同远距离数据传输技术的优缺点，根据实际场景需求合理选择技术，提升问题分析和解决能力。 数字化学习与创新：学生通过测试数据传输速率等实验操作，提升数字化学习能力和实践创新能力，学会利用现代工具和资源探究技术应用。 信息社会责任：学生认识到合理选择和应用物联网远距离数据传输技术在保障通信畅通、推动行业发展、维护生命安全等方面的社会责任，积极关注技术对社会的影响。 教学重点 1、 掌握 5G、NB-IoT、卫星通信三种物联网远距离数据传输技术的概念、特点和应用场景； 2、 通过实验和案例分析，理解三种技术的实际应用和性能差异。 教学难点 能够根据不同物联网应用场景的需求，综合考虑连接数量、通信距离、传输速率、功耗情况等因素，准确选择合适的近距离数据传输技术。 教学方法 讲授法、案例分析法、实验探究法、小组讨论法。 教学准备 多媒体教学设备、物联网远距离数据传输应用视频资料；5G 手机、测速软件等实验器材；相关技术资料和拓展案例。 教　学　过　程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 一、课程导入 1. 展示一段包含远程医疗手术、智能水表数据实时上传、远洋货轮实时位置追踪等场景的视频，提问：“在这些场景中，设备相隔较远，它们是如何实现数据传输的？” 2. 引导学生思考在远距离数据传输中可能用到的技术，引出本节课物联网中远距离数据传输技术的主题。 1. 认真观看视频，积极思考并回答教师提出的问题，分享自己对远距离数据传输方式的初步想法。 2. 参与课堂讨论，交流对远距离数据传输技术的认识。 通过直观的视频展示和问题引导，激发学生的学习兴趣和好奇心，让学生初步感知远距离数据传输技术在物联网中的应用，引出本节课的教学内容，培养学生的信息意识。 二、5G 技术讲解 1. 讲解 5G 即第五代移动通信技术，强调其是实现人、机、物互联的网络基础设施。 2. 列举 5G 在无人机、虚拟现实、自动驾驶和远程医疗等领域的应用案例，除教材案例外，增加 5G 在智能工厂中的应用，如工厂内大量设备通过 5G 网络实现实时监控和协同作业，以及 5G 在智慧交通中的应用，如车与车（V2V）、车与基础设施（V2I）之间的高速通信，实现交通流量优化和自动驾驶的高效运行。 3. 介绍 5G 的特点，如峰值传输速率远高于 4G（举例：5G 网络下下载一部高清电影可能只需几秒钟，而 4G 可能需要几分钟）、更低的网络时延（低至 1 毫秒，以远程医疗手术为例，医生的操作指令能迅速反馈到手术设备，减少因延迟导致的手术风险）、更多的连接数量（每平方千米可支持超过 100 万台设备同时联网，如在大型体育场馆中，众多观众的智能设备和场馆内的各种传感器都能同时稳定连接）。 1. 认真聆听讲解，理解 5G 的概念和应用场景。 2. 结合案例，思考 5G 技术在不同领域的优势和作用。 让学生系统了解 5G 技术，通过丰富的实际案例，帮助学生更好地掌握 5G 的特点和应用，培养学生的信息意识，使学生认识到信息技术在推动各行业发展中的重要作用。 三、测试数据传输速率实验 1. 介绍实验准备，包括 5G 手机、测速软件等。 2. 详细讲解实验过程： 在 5G 手机中安装并运行 5G 测速软件。 分组测试 4G、5G 的数据传输速率，并记录测试值。 3. 巡回指导学生进行实验操作，提醒学生注意测试环境的一致性，解答学生在实验中遇到的问题，如软件安装问题、测试结果异常分析等。 4. 引导学生思考：在实际生活中，5G 高速率和低时延的特点还能为哪些场景带来便利？例如在线云游戏，5G 能让玩家更流畅地体验游戏，减少卡顿。 1. 了解实验所需器材和准备工作。 2. 小组协作进行实验操作，按照步骤安装软件并测试 4G、5G 的数据传输速率，记录实验数据。 3. 遇到问题及时向教师请教，分析实验结果。 4. 积极思考教师提出的问题，参与讨论并分享自己的想法。 通过实验操作，让学生亲身体验 5G 与 4G 数据传输速率的差异，培养学生的实践操作能力和科学探究精神，加深学生对 5G 高速传输特点的理解，提升学生的计算思维和数字化学习与创新能力。同时，引导学生思考 5G 在更多场景的应用，拓展学生的思维。 四、NB-IoT 技术讲解 1. 讲解 NB-IoT 中文名为窄带物联网，是基于蜂窝网络架构，利用现有移动网络基础设施提供广域覆盖连接服务的远距离通信技术。 2. 展示 NB-IoT 在智慧水表、共享单车、智能井盖和智能路灯等场景的应用图片，除教材案例外，增加在农业领域的应用，如通过 NB-IoT 技术实现农田土壤湿度传感器、气象传感器等设备的数据传输，帮助农民实时了解农田环境信息，实现精准农业；以及在环境监测中的应用，如对城市空气质量监测站、水质监测点等设备的数据传输，为环境保护部门提供准确的数据支持。 3. 介绍 NB-IoT 的特点，如设备通常采用电池供电，凭借低功耗优势可在不更换电池情况下持续工作数年（特定条件下可超过 10 年）；提供比传统蜂窝网络更大范围的覆盖，包括地下和偏远地区；支持每个基站连接数十万个设备。 1. 认真听讲，理解 NB-IoT 的概念和应用场景。 2. 观察图片，结合案例思考 NB-IoT 技术的特点和优势。 让学生全面了解 NB-IoT 技术，通过丰富的应用案例和特点介绍，帮助学生掌握 NB-IoT 在物联网远距离数据传输中的作用，培养学生的信息意识和计算思维，使学生学会根据不同场景需求分析技术的适用性。 五、物联网烟感报警器中的 NB-IoT 技术探究学习 1. 提出问题：“市面上的物联网烟感报警器为什么大多采用 NB-IoT 技术？” 引导学生以小组为单位，结合搜索引擎查找相关资料进行探究。 2. 组织学生小组讨论在日常生活中看到的 NB-IoT 技术应用场景（如智能停车、环境监测、畜牧管理等），探究这些应用场景的共性特征。 3. 巡回参与小组讨论，给予指导和启发，引导学生从低功耗、广覆盖、大连接等特点分析 NB-IoT 技术的适用性。例如，在智能停车场景中，大量的停车传感器需要低功耗、广覆盖的技术来保证长期稳定工作和信号覆盖。 4. 请小组代表分享讨论结果，并进行总结和点评，进一步强化学生对 NB-IoT 技术应用的理解。 1. 小组协作，通过查阅资料探究物联网烟感报警器采用 NB-IoT 技术的原因。 2. 小组讨论 NB-IoT 技术在其他场景的应用，分析共性特征，每组选派代表发言分享讨论结果。 3. 认真听取教师总结和点评，完善自己的知识理解。 通过探究学习和小组讨论，培养学生的自主学习能力、团队协作能力和分析归纳能力，加深学生对 NB-IoT 技术特点和应用的理解，进一步提升学生的信息意识和计算思维。 六、卫星通信技术讲解 1. 讲解卫星通信技术是通过地球轨道上的人造卫星进行远距离数据传输的无线通信方式，强调其能实现全球范围内的通信覆盖。 2. 展示卫星通信在远洋航海、生态保护、电力信息采集和追踪搜救等领域的应用案例，结合我国自主研发的北斗卫星导航系统，介绍北斗卫星短报文通信类似日常 “短信”，既可以向外界发布文字信息，又可以定位使用者位置的功能。除教材案例外，增加在国际救援中的应用，如在跨国自然灾害救援中，救援队伍可以利用卫星通信技术与指挥中心保持实时联系，汇报救援进展和受灾情况；以及在航空领域的应用，飞机在飞行过程中通过卫星通信与地面控制中心进行数据传输，保障飞行安全和航班调度。 3. 以2023年10月11日地质勘探工作人员利用北斗卫星 “短报文” 功能求救为例，组织学生分组讨论北斗卫星通信技术在此次救援任务中起到的作用。引导学生思考如果没有卫星通信技术，在偏远地区的通信会面临哪些困难。 1. 认真听讲，理解卫星通信的概念和应用场景。 2. 参与小组讨论，分析北斗卫星通信技术在救援任务中的作用，每组选派代表发言分享讨论结果。 3. 积极思考教师提出的问题，参与讨论并分享自己的观点。 让学生了解卫星通信技术，通过实际案例分析，帮助学生掌握卫星通信的特点和重要性，培养学生的信息意识和信息社会责任，使学生认识到先进技术在保障生命安全和推动社会发展中的作用。同时，引导学生思考卫星通信技术的不可或缺性，提升学生对技术价值的认知。 七、物联网远距离数据传输技术总结 1. 引导学生从连接数量、通信距离、传输速率、功耗情况等方面，结合前面的学习和探究，总结 5G、NB-IoT、卫星通信三种远距离数据传输技术的特点。可以通过对比表格的形式进行总结，让学生更加清晰直观地理解。 2. 组织学生讨论在不同物联网应用场景中，如何根据实际需求选择合适的远距离数据传输技术。例如，在城市中的智能交通系统，由于对传输速率和实时性要求高，且设备连接数量较多，5G 可能更合适；在偏远山区的环境监测站，考虑到广域覆盖和低功耗需求，NB-IoT 或卫星通信技术可能更适用。引导学生从技术特点、成本、环境等多方面因素进行综合分析。 1. 学生自主总结三种传输技术的特点，填写对比表格。 2. 小组讨论在不同场景中选择合适技术的依据，每组选派代表发言分享讨论结果。 通过总结和讨论，帮助学生梳理本节课所学的远距离数据传输技术的特点，培养学生的归纳总结能力和分析比较能力，进一步强化学生的计算思维，让学生学会综合考虑多种因素选择合适的数据传输技术，提升信息意识和信息社会责任。 八、课堂总结 1. 回顾本节课重点内容，包括 5G、NB-IoT、卫星通信三种物联网远距离数据传输技术的概念、特点、应用场景及相关探究讨论过程。 2. 强调不同远距离数据传输技术在物联网应用中的重要性，鼓励学生在生活中继续观察和探索物联网远距离数据传输技术的应用，关注技术发展动态。 1. 跟随教师回顾知识要点，强化记忆。 2. 记录课后观察和探索的方向。 巩固本节课所学知识，帮助学生构建完整的知识体系，培养学生持续关注物联网远距离数据传输技术的意识，提升学生的信息意识和信息社会责任。 教学反思 本节课通过多种教学方法结合，让学生在理论学习和实践操作中较好地掌握了物联网远距离数据传输技术。但在实验过程中，部分学生对测试数据的分析不够深入，可能是缺乏数据分析的方法和经验，后续可增加数据分析方法的指导和相关练习。小组讨论时，部分学生参与度不高，需要在今后的教学中优化小组分组方式和讨论引导策略，提高学生的参与积极性和讨论质量。另外，在拓展技术应用案例时，可进一步引导学生进行实地调研或模拟项目应用，增强学生对技术实际应用的理解和创新应用能力。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$