3.1.1《智能家居中的物联网》教学设计 2026-2027学年粤教版高中信息技术必修一

智能家居中的物联网 基本 信息 时间 2026.10 节次 第2课时 来源 信息技术必修2：信息系统与社会 广东教育出版社，2019.7（62-68页） 课型 新授课 授课对象 高二年级学生 目标 确立 依据 课标 分析 课标摘录： 《普通高中信息科技课程标准（2017年版2025年修订）》在必修模块“信息系统与社会”： 2.4通过物联系统的实例，理解反馈对信息系统的优化作用，认识到物联网自主可控对国家安全.科技发展的作用与意义。 2.5通过搭建小型信息系统的综合活动，体验信息系统的工作过程，认识信息系统在社会应用中的优势及局限性。 课标分析： 1.学什么 学传感器识别与物联网三层架构（感知层→网络层→应用层）及“感知→传输→决策与执行”双向闭环链条，并通过搭建小型智能家居联动系统，理解反馈对信息系统的优化作用及物联网自主可控对国家安全、科技发展的意义。 2.学到什么程度 达到能独立用“感知→传输→处理→反馈”链条拆解陌生物联网系统、自己动手搭建小型联动实例，同时能结合实例指出信息系统应用的优势与局限、表达对“中国芯”及底层核心技术自主可控必要性的认同。 3.怎么学 以智能感应灯为原型，经“生活传感器配对→三层架构排序与职能对应→自设计智能家居联动→城市级应用研讨便捷与风险”四步活动递进，在搭建小型信息系统的综合实践中体验工作过程、落实反馈优化与自主可控意识。 教材 分析 1.教材内容分析 本课基于粤教版（2019）高中信息技术必修2《信息系统与社会》第三章。第二章至第五章围绕“信息系统”这一学科大概念展开，共同构成信息系统的完整生命周期。本单元以“智能家居系统”为大项目，包含案例分析、系统开发、运行与维护三个环节。本课是单元第一课时，聚焦“场景问题分析—需求明确—方案设计—物联网传感与控制实现”，为后续组建家庭无线网络、设计家居智联应用软件等项目铺垫。 本书第二章至第五章的内容都围绕“信息系统”这一学科大概念，所以我对其进行了整合，形成了“信息系统大单元”。以信息系统的组成为逻辑主线进行串联。第二章讲信息系统的组成与功能，第三章讲网络组建，第四章讲软件与应用，第五章讲安全风险防范。它们共同构成了信息系统的完整生命周期。基于以上分析，将信息系统大单元设计成“信息系统大项目”，包含三个主要环节：智能家居系统案例分析.智能家居系统开发.智能家居系统运行与维护。本单元属于大项目中的“智能家居系统开发环节”。主要以信息系统的开发过程为逻辑主线，共6课时，实现系统规划与分析.系统设计与实施。 本课作为单元的第2课时，聚焦真实场景问题，明确场景需求，设计解决方案，实现物联网传感与控制。选取“智能家居”作为切入点，贴近学生生活，能够有效激发学习兴趣。这节课以“传感器识别—三层架构理解—智能家居系统设计—自主可控升华”为线索，帮助学生理解物联网如何通过感知、传输、处理、反馈形成闭环，并初步建立科技强国责任感。本节课起到项目引入的作用，也为系统设计与实践过程中的组建家庭无线网络、设计家居智联应用软件等项目铺垫。 学情 分析 1.知识基础 本课授课对象为高二学生，对传感器和执行器有零星认识，但尚未形成系统的物联网知识体系。 2.能力水平 高二学生已经具备基本计算机操作能力和逻辑思维能力。部分学生有小组合作经验，但项目规划与分工能力仍需引导。 3.学习兴趣 智能家居、智能感应灯等内容贴近日常生活，学生对“用科技解决生活问题”有较高兴趣和好奇心，愿意动手实践。 4. 可能困难 受平时经验影响，很容易把物联网理解成"传感器只往云端传数据"的单向系统，想不到控制指令会从云端反向传回设备执行；做设备分层时容易把电机、开关这类执行器错分到应用层，不清楚感知层"既能感知、也能执行"的双重属性。 第一次接触抽象的分层概念时，容易记混边界——比如觉得Wi-Fi模块是应用层、觉得手机App就是应用层的全部，不知道网络层只管传输、不做决策，应用层才是真正做判断的"大脑"。 学习 目标 1.能识别生活中常见的传感器，理解传感器在信息采集中的作用。【信息意识】 2.能通过智能感应灯自动联动过程，理解物联网及“感知层→网络层→应用层”的三层架构，并对应“数据采集→数据传输→决策与执行”的过程。理解数据不只“往上跑”，控制指令也会“往下走”，一次联动在上行与下行之间往返并形成闭环。【计算思维】 3.完成传感器与场景的配对、智能感应灯的拆解。能用“感知→传输→决策与执行”这一链条去搭建智能家居系统。【数字化学习与创新】 4.通过体会物联网技术在城市级应用中“便捷与风险并存”的双面性，理解感知层芯片、网络层协议及应用层数据自主可控对国家安全和科技发展的重大意义；树立“科技报国”的责任意识，认同发展“中国芯”及底层核心技术的必要性。【信息社会责任】 教学重点：物联网的三层架构（感知层、网络层、应用层）及其功能 教学难点：理解三层架构与信息生成、传输、处理的对应关系；理解数据不只“往上跑”，控制指令也会“往下走”，数据在上行与下行之间往返并形成闭环。 难点突破：能结合“物联网智能灯仿真实验”及“自己动手设计智能家居的联动实例”，知道物联网完整响应中数据从感知层往上传、控制指令从应用层往下传导的双向闭环过程。 评估 任务 1.通过课堂提问、实验环节的即时观察，判断学生是否真正理解传感器的核心作用(把物理世界的环境信号转换成系统可识别、可传输的数据)；（对应目标1） 2.能否识别生活中3种以上常见传感器（温湿度、人体红外、烟感等），明确区分传感器和普通机械开关、按键的差异，理解传感器是物联网信息采集的重要入口。（对应目标1） 3.能不用课本原话，用自己的话解释物联网的本质（物与物、人与物的智能互联）；能按正确顺序排列三层架构，准确对应每层承担的信息生成、传输、处理职能；（对应目标2） 4.能说清三层的功能边界——感知层负责信息采集生成、网络层负责数据传输、应用层负责信息处理与业务落地；（对应目标2） 5拿到陌生物联网系统，也能独立用"感知→传输→处理→反馈"的链条拆解完整工作流程，不需要教师提示；（对应目标3） 5通过观察和联想物联网在城市生活中的应用（如万物互联的超级智能体），敏锐地察觉到技术应用背后潜在的信息安全隐患（如数据存储在国外的风险），形成关注国家信息安全、支持国产底层技术发展的信息敏感度。（对应目标4） 教学资源 硬件实验、物联网智能灯仿真实验台、智能家居系统设计学生/教师端、微课视频、PPT等 教学过程 教学 环节 学生活动 教师活动 评估要点 环节一：情境导入，引出课题 （5分钟） 1. 1.进行硬件实验； 2. 2.思考并回答感应灯开灯的条件（有人在/不在、光线亮/暗）； 3. 3.回答感知环境信息的设备（传感器）。 4. 5. 1.复习引入： 6. 物联网的定义，技术特征特征 7. 引出课题——物联网的结构。 8. 2.播放智能感应灯视频； 3.提供的实验设备并简单介绍，分组进行现场测试 4.提问观察LED灯带在什么条件下会点亮？ 9. 对应目标1。复习导入，进行“物联网智能灯仿真实验” 环节二：数据采集——感知层 （5分钟） 1.完成第一关：自主学习，将传感器与智能家居应用进行匹配； 10. 2.明确感知层的核心任务是数据采集。 1.“传感器”概念：传感器能采集环境信息，并转换成电信号。 11. 2.发布第一关任务：先查看感知设备的功能，将传感器与场智能家居应用进行匹配。 12. 引导归纳：传感器的作用是数据采集，这是物联网的感知层。 13. 对应目标1。 14. 能否说出传感器是用于采集环境信息的设备；能举例说明生活中常见的传感器。观察学生对传感器概念的初步理解。 环节三：数据传输——网络层（6分钟） 15. 16. 1.认真观看老师演示； 17. 18. 2.思考Wi-Fi的作用（通信/数据传输）； 19. 3.学习物联网通信技术分类； 20. 4.完成第二关任务：互联通信技术分类。进行分类，辨析设备归属。 21. 1.提问：“采集的数据需要什么才能传输呢？” 22. 2.提供智能感应灯仿真试验台，并演示 23. 3.提问：“Wi-Fi在这里起到什么作用？” 24. 4.引出网络层的核心任务是数据传输。 25. 5.讲解：物联网的通信方式 26. 6.发布第二关任务：互联通信技术分类 27. 对应目标2。 28. 理解物联网网络层对应数据传输 环节四：决策与执行——应用层 （3分钟） 29. 1.回到仿真实验，思考手机APP远程控制属于哪个层级； 30. 31. 理解应用层的工作——做出决策和执行。 32. 1.回到感应灯仿真：手机APP远程控制是在做决策和执行，这是应用层的工作。 33. 2.讲解应用层的工作——处理与应用信息，进行决策与执行。 34. 对应目标2。 35. 理解物联网应用层，并对应决策与执行。 环节五：物联网三层架构 （5分钟） 36. 1.倾听老师用人体类比讲解三层架构； 37. 2.分析智能感应灯响应的完整过程； 38. 39. 1.小结结物联网的三层架构用人体类比物联网三层架构：感知层（眼睛、皮肤、指尖）对应数据的采集；网络层（脊椎、神经通路）对应数据的转输；应用层（大脑）对应信息的决策与执行； 40. 2.强调三层架构与“数据采集→数据传输→决策与执行”的对应关系。 41. 对应目标2。 42. 对物联网三层架构的理解；能将各种设备与物联网的三层架构进行一一匹配 环节六：交互演示，双向闭环 （9分钟） 43. 1.根据物联网的三层完成智能灯的拆解 44. 45. 2.跟随教师思路，梳理双向数据流， 46. 3.回答假设问题。 47. 人体传感器采集到的信息无法传给应用层，应用层的控制指令也无法传回智能灯，数据和指令不能传输，灯就无法完成自动联动。 48. 4.回答：“按数据的流动，信息的生成、传输、处理与应用”进行划分的。 5.认识嵌入式系统 1.第三关：智能灯的拆解（学生完成后需点评） 49. 2.播放智能感应灯一次完整闭环：感知层发现移动→网络层传输→应用层判断→网络层下发→感知层执行并反馈。 50. 3.如果没有网络层，会怎样？ 51. 追问1：如果没有应用层的规则判断，会怎样？ 52. 追问2：如果没有执行设备，会怎样？ 53. 总结：网络层负责“传得通”，应用层负责“想得明白”，执行设备负责“做得到”，三者缺一不可。 54. 4.为什么分为三层？按什么分的？ 55. 5.给出限制条件：没有网络云端，只能依靠设备本身联网，播放嵌入式系统微课 56. 对应目标2、3。知道物联网完整响应中数据从感知层往上传、控制指令从应用层往下传导的双向闭环过程。学生体会分层思想。 57. 思维拓展 （5分钟） 回顾所学，思考物联网的安全与自主可控问题。 1.物联网的三层架构； 2.升华：物联网的价值 中国芯 自主可控 强调自主可控技术对国家安全的意义 对应目标4.理解感知层芯片、网络层协议及应用层数据自主可控对国家安全和科技发展的重大意义；树立“科技报国”的责任意识，认同发展“中国芯”及底层核心技术的必要性。 设计智能家居系统——实战迁移（2分钟） 在工具箱选择合适工具，设计系统方案，并说明每层的作用；完成智能设计方案 作业：设计智能家居系统 58. 提供“规则”；巡视指导，鼓励创新；邀请小组展示方案，进行点评。 对应目标三。能用“感知→传输→决策与执行”这一链条去搭建智能家居系统。 板书 设计 课堂 反思 学生对传感器和物联网三层架构的理解是否到位？ 实验环节是否有效支撑了概念理解？ 智能家居设计任务是否激发了学生的创新思维？ 评估任务是否有效检测了学生的学习效果？ 第1页共9页 学科网（北京）股份有限公司 $