第6课 数据传输方式多 教学设计 2025-2026学年人教版初中信息科技八年级全一册

第6课 数据传输方式多 教学设计 课题 数据传输方式多 单元 第二单元 学科 信息科技 年级 八年级 单元主题 【学情分析】 在互联网应用与创新模块中，学生已经学习了互联网的一些协议。而在物联网中，物与物之间的“交流”也需要遵循一定的通信规则，这种通信规则就是物联协议。如果说传感器是物联网的“感官”，那么物联协议就是将遍布各处的传感器连接起来的“神经系统”，为各类物联设备之间进行数据交换和资源共享提供保障。物联协议比较多，还处于规范和发展中，本单元主要介绍几种常见的物联协议。 本单元围绕“万物互联有协议”主题，从探讨物联数据的传输方式开始，通过介绍物联网中的通信协议，开展 RFID、蓝牙、HTTP 和 MQTT 等实践探索，让学生真正体会物联协议的功能和特征，理解协议的重要作用。 【内容结构】 学习 目标 1. 信息意识：通过体验物联网的数据交互方式，了解万物互联和智能感知对信息社会发展的作用，感受物联网给人们的学习、生活和工作方式带来的改变。 2. 计算思维：在实践应用中，熟悉数字平台中技术工具、软件系统的功能与应用，知道数字设备获取数据的方法，理解网络中数据编码、传输和呈现的原理。 3. 数字化学习与创新：在学习过程中，了解物联网“大场景”“小应用”的特点，选择恰当的数字设备和数字平台支持学习。 4. 信息社会责任：在物联网应用中，了解网络空间中物品标识和虚拟身份的意义，知道数据安全防护的常用方法和策略，保护个人隐私，尊重他人隐私。 重点 典型物联系统数据传输的基本过程，通信协议的本质及常用协议的应用场景。 难点 数据流转与传输方式、通信协议的关联逻辑。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 激趣导入 【问题情境】 上学赶时间、周末出门玩时，不少同学都会扫辆共享单车 —— 既不用等公交，也能灵活走小巷…… 不过大家在扫码开锁时，有没有注意过一些小细节：有时候扫完码，车锁‘咔嗒’一声秒开，有时候却要盯着手机等好几秒，甚至遇到过‘手机显示在处理，车锁却没反应’的情况？比如有同学早高峰在路口扫码，眼看要迟到了，车锁却一直没动静，只能匆匆换一辆；还有同学在商场地下车库想骑车，扫码后手机一直转圈，显示‘信号弱，无法连接’，最后只能扛着东西走到地面重新试 —— 大家有没有过类似的体验？ 【想一想】 为什么开锁速度会有快有慢？为什么在地下车库、高楼旁扫码容易失败？ 【引导分析+建构】 这些看似平常的‘开锁快与慢’‘成功与失败’，背后其实藏着物联网的关键技术——数据传输。那么，数据是怎么在共享单车物联系统中“旅行”的呢？ 今天我们就以此为线索，一步步揭开物联系统中数据传输的奥秘。 注意、思考、讨论 吸引学生的注意力，启发学生思考。 学习活动 【学习活动】一、探析物联系统中的数据流转 【学习探究】 打开共享单车的应用软件或小程序，查看附近可用的单车分布情况。 【思考-讨论】 应用软件或小程序是如何知道这些单车在哪里的？ 【知识链接】 ① 车辆通过 NB-IoT（窄带物联网）连接互联网，利用位置传感器获取单车的位置数据，通过 MQTT 发送至服务器； ② 手机通过移动通信网络连接互联网，通过 HTTP 上传用车人的位置数据； ③ 服务器通过 HTTP 将指定位置附近的车辆数据反馈至手机应用软件。 【学习探究】 走到共享单车旁边，用应用软件或小程序扫描单车上的二维码，打开车锁。服务器是如何知道打开哪辆单车车锁的？ ① 扫码后，手机应用软件获取单车唯一标识，通过 HTTP 给服务器发送开请求锁数据； ② 服务器利用 MQTT 向单车发送开锁数据，利用 HTTP 向手机发送开锁数据； ③ 手机蓝牙与单车蓝牙连接， 辅助开锁。 【学习活动】二、分析多样的数据传输方式 【学习探究】 共享单车物联系统涉及不同物品之间的通信，根据物品的特性和场景，使用不同的数据传输方式。 在物联网中，数据的传输方式既有传统的互联网通信方式，也有根据物联网的大规模连接、低功耗、低成本等特点所生产的一些新的通信方式。 1. 按传输介质分：有线传输和无线传输 无线传输不需要物理传输介质，具有移动性好、灵活方便等特点，但要求设备有发送和接收的装置。在物联系统中，无线传输越来越受青睐。 有线传输需要通过电缆、网线、光纤等通信介质与网络设备连接，可以提供更快、更稳定的数据传输速度和更高的带宽。 2. 按传输距离分：近距离通信和远距离通信 近距离通信传输范围在几米到几十米，像家里智能家居联网、校园刷卡门禁、耳机连音箱都用它，特点是传输快、功耗低。 远距离通信能覆盖几公里到几十公里，比如共享单车定位、山区温湿度监测、快递物流跟踪都依赖它，核心优势是覆盖广，适配跨地域场景。 【学习活动】三、物联网中常用的通信协议 【学习探究】 数据传输方式不同，其使用的传输协议往往也不同。数据传输方式的多样化，侧面反映了数据协议的多样性。 近距离通信协议：RFID（射频识别）、NFC（近场通信）、蓝牙、ZigBee 等。 远距离通信协议：3G/4G/5G、 NB-IoT、GPRS等。 【合作探究】 人们会根据不同的场景选择不同的通信协议。请举例说明，并说出选择的依据。 【示例】 听讲、思考、讨论 教师通过引领学生学习课程内容，促进学生学习知识。学生通过认真听讲、合作探究等方式，积极学习基础知识和相关技能。 另外，通过提问的方式引发学生思考，培养其思考和解决问题的能力。 课堂小结 知识回顾 对课堂知识进行总结和梳理，帮助学生更好地理解和掌握所学内容。 拓展-提升 【拓展-提升】 1. 随着科技的发展，人类已经建立全天候的高速率网络连接和通信，为什么还要发展低功耗远程数据传输技术呢？ 2. 为了规范共享单车停放，有些地区设置了固定的还车区域。系统如何判断共享单车是否停在规定的还车区域内？ 自主探究 引导学生进行深层次的思考和讨论，激发对物联网底层技术的探索兴趣。 学科网（北京）股份有限公司 $