第三单元探索3 物联网中远距离数据传输 教学设计 2025-2026学年苏科版八年级信息科技上册

该初中信息科技教学设计聚焦物联网中远距离数据传输技术，核心知识点涵盖5G、NB-IoT和卫星通信的应用场景、特点及传输层作用。课堂导入通过回顾已学的Wi-Fi等近距离传输技术，结合偏远地区健康数据传输等场景提问，构建前后知识衔接的学习支架。 本资料亮点在于实验探究与案例分析结合，如5G速率对比实验、NB-IoT烟感报警器案例、北斗短报文救援分析，体现数字化学习与创新和信息意识，突出中国技术成就增强信息社会责任。助力学生提升实践与分析能力，为教师提供完整活动设计，提升教学效果。

学校八年级信息科技学科教案 教学 内容 第三单元探索3 物联网中远距离数据传输 上课时间 总第 课时 教学 目标 （1）了解5G、NB-IoT和卫星通信三种远距离数据传输技术的应用场景和特点。 （2）通过5G速率实验和NB-IoT的案例探究，理解远距离数据传输技术的核心优势。 （3）分析北斗短报文通信在健康救援场景中的作用，认识到卫星通信的独特价值。 （4）分析传输层在物联系统中的地位和作用。 教学重点、难点 教学重点：了解5G、NB-IoT 和卫星通信三种远距离数据传输技术的应用场景和特点。 教学难点：通过案例和类比活动，直观理解远距离数据传输技术的优势。 教学 准备 多媒体网络教室，配备台式计算机或平板电脑。 教学流程 （一）情境导人 教师活动：同学们，我们已经学习了Wi-Fi、蓝牙、ZigBee 技术，这些技术适合物联网应用中的近距离数据传输场景。但如果健康数据需要从偏远地区传输到城市医院，或者覆盖更广的范围，近距离数据传输技术能够支撑数据的传输吗？今天，我们将探索三种远距离数据传输技术一5G、NB-IoT 和卫星通信，了解它们如何支持物联网健康场景，并感受中国在物联网传输技术中作出的贡献。 展示情境： 场景1：当你生病时，智能手环能实时监测你的心率情况并将数据远程发送给医生。 场景2：当森林发生火灾时，传感器能够迅速报警并远程通知消防员。 场景3：当偏远地区发生灾情时，受困人员能够通过卫星发送求救信息。 提问：Wi-Fi、蓝牙或ZigBee 技术能满足这些数据的传输需求吗？为什么？ 学生活动：利用搜索引擎进行相关信息的检索，回答问题。教师活动：进行补充和归纳。当物联网需要覆盖广泛的区域，以实现设备之间的远距离数据传输时，通常会采用5G、NB-IoT、卫星通信等通信技术。 设计意图：承接探索2的内容，通过健康场景引出物联网的远距离数据传输需求，唤醒学生对物联网近距离数据传输技术局限性的认知，激发学生对5G、NB-IoT和卫星通信的学习兴趣。 （二）探究与实验一5G技术的特点与应用 1. 身边的5G应用 教师活动：展示演示文稿，介绍5G在数字健康中的应用（如远程手术、实时健康监测），引导学生讨论生活中有哪些场景使用5G技术。 学生活动：分组讨论，利用在线协作工具，记录讨论结果并分享教师活动：拓展介绍我国在5G 技术发展中处于全球领先地位（如基站数量、专利占比等）。 2024年，我国5G基站数量达到425万个，千兆用户突破2亿，实现了“县县通千兆，乡乡通5G”。我国持续加大新型信息基础设施建设，加快信息通信业现代化发展。网络基础能力、技术产业实力等得到明显提升。 我国建成全球规模最大的移动通信和光纤宽带网络，移动物联网加快从“万物互联”向“万物智联”发展，终端用户超过26亿户。移动网络方面，5G标准必要专利声明全球占比达到 42%，轻量化5G的核心网、定制化基站实现商用。 设计意图：通过学生熟悉的场景，激发学生的学习兴趣，帮助学生联系生活实际，感知5G的普及及其对生活的影响。帮助学生了解我国在5G技术领域处于全球领先地位，增强学生对国家科技实力的自豪感。 2. 4G 速率与5G 速率对比实验 （1）实验目标：通过5G手机测量4G 和5G的下载速率，比较两者的差异，体验5G高速率数据传输的优势。 （2）实验步骤： ①每组使用支持4G/5G的智能手机，安装测速软件。 ②在教师的指导下，分别连接4G和5G网络，测试下载速率。 ③记录结果，比较4G与5G的数据传输速率的差异。 ④结合搜索引擎查找相关资料，分别从连接数量、通信距离、传输速率和功耗情况总结5G的技术特点和应用场景。 3. 5G的技术特点与应用场景总结 教师活动：传输速率快只是5G的众多特点之一。国际电信联盟为5G定义了八大指标，其中很多指标都是为物联网应用量身定制的。展示5G的八大指标，重点介绍5G的三大应用场景。 学生活动：在教师引导下，思考为什么5G适合物联网的应用场景。 设计意图：通过实验帮助学生感受5G高速率数据传输的特性，并在教师引导下拓展学生对5G的认知，理解其为物联网服务的多样能力，领悟“5G是为物联网而生”的含义。 （三）探究学习一NB-IoT技术的特点与应用 教师活动：5G适合高速率、大数据的传输，但有些应用场景只需要满足低功耗、广覆盖的条件，如采集偏远地区的健康监测设备。为了解决此类应用场景，NB-IoT 技术应运而生。我国在NB-IoT的标准制定和应用中作出了关键贡献，让我们尝试探究它的特点。 1. NB-IoT应用探究：物联网烟感报警器案例 教师活动：展示物联网烟感报警器。将物联网烟感报警器部署在楼宇中，借助NB-IoT技术，物联网烟感报警器就可以将采集到的数据传输到消防中心，适时为智能楼宇监测火灾情况。设备依靠电池供电，需要功耗较低的数据传输技术。 提问：物联网烟感报警器为什么不能采用Wi-Fi、蓝牙等数据传输技术进行数据传输？为什么NB-IoT具有一定的优势？ 学生活动：分组讨论，利用在线协作工具，记录讨论结果并分享。 2. NB-IoT的其他应用场景探究 教师活动：提供其他NB-IoT的应用场景，如共享单车（传输车辆的定位数据）、智能水表（传输用水数据）、环境监测（传输空气质量数据）、畜牧管理（传输牲畜健康数据）。 拓展知识：工业和信息化部办公厅关于推进移动物联网“万物智联”发展的通知指出，到2027年，基于4G和5G（含NB-IoT）高低搭配、泛在智联、安全可靠的移动物联网综合生态体系进一步完善。5G NB-IoT网络实现重点场景深度覆盖。基础电信企业要开展移动物联网年度滚动规划，结合需求适度超前建设移动物联网络。按需提升5GNB-IoT在市政、家居、教育、农业等重点领域深度覆盖水平。 学生活动：分组讨论，分析这些应用场景的共性特征。利用在线协作工具，记录以下讨论结果并分享。 应用场景的共性特征： 选择NB-IoT作为数据传输技术的理由： 3.总结NB-IoT技术的特点 学生活动：在教师引导下总结。 特点：超低功耗、广覆盖、支持海量连接、传输低速率 优点：适合小数据量、远距离、低功耗的物联网应用场景。 缺点：传输速率低，不适合大数据传输。 健康场景应用：如偏远地区的健康监测设备的数据传输。 设计意图：通过烟感报警器案例和多场景探究，帮助学生理解NB-IoT的低功耗、广覆盖特性，分析其在健康场景中的适用性。同时突出我国在NB-IoT技术中的领先地位，增强学生对国家科技成就的自豪感。 （四）案例分析一一卫星通信的应用 教师活动：5G和NB-IoT可以覆盖城市和郊区，但如果设备安装在无人区或海上时，通信应该如何保证？引出卫星通信的概念。我国自主研发的北斗卫星导航系统是世界上首个具备全球短报文通信服务的卫星导航系统。 1.北斗短报文通信案例介绍 教师活动：展示北斗短报文在抢险救灾中的应用案例。提出问题——北斗短报文为什么适合野外救援场景？ 学生活动：分组讨论，利用在线协作工具，记录以下讨论结果并分享。 北斗短报文的优势： 健康场景应用： 2.总结北斗短报文通信的特点 教师活动：用户终端和北斗卫星或北斗地面服务站之间通过卫星信号进行双向的信息传递。但北斗卫星系统的主要任务是定位导航，通信的信道资源较少，故仅提供只需要较少数据量的短信功能。 设计意图：通过救援案例，帮助学生理解北斗短报文通信在偏远地区健康场景中的独特作用，并衔接第二单元的内容，将北斗短报文通信与卫星定位结合，增强救援场景的定位与通信能力，避免教学内容的重复。 （五）综合总结一一物联系统传输层的作用 1.需求分析——技术选择——应用场景回顾 学生活动：在教师的带领下回顾本单元的内容。 需求分析：选择物联网的数据传输技术时要综合考虑连接数量、通信距离、传输速率、功耗等因素。 物联网近距离数据传输技术：Wi-Fi、蓝牙、Zigbee，可以满足不同传输距离、功耗情况、连接需求的场景。 物联网远距离数据传输技术：5G、NB-IoT、卫星通信，可以满足广覆盖、超低功耗、特殊环境等需求。 2.传输层在物联系统中的作用 学生活动：在教师引导下思考，如果没有合适的数据传输技术，物联系统会遇到什么问题。理解传输层在物联系统中的地位和作用。 教师总结：传输层是物联系统的“信息公路”，连接“感知层”和“应用层”，决定了物联系统的效率和可靠性。因此合理选择数据传输技术是设计物联系统的关键。 3.项目开展 学生活动：以小组为单位，分析当前的数字健康应用场景，也可以畅想未来的数字健康场景，设计一个物联网健康系统，如智能体温监测系统。考虑连接数量、通信距离、传输速率、功耗情况，选择合适的近距离或远距离数据传输技术，或结合多种技术，设计并呈现小组设计方案。 （1）确定选题： （2）绘制数据传输方案创想画。 学科网（北京）股份有限公司 $