第16课 无线通信与智能网关
一、教材分析
本课教学内容教材内容分为三部分。
第一部分，以智能手环应用为基础，通过对智能手环应用功能的探讨，引出本课的核心内容——物联网中设备连接、数据传输的通信方式，进而认识蓝牙通信技术的特征和应用场景。在此基础上，借助校园运动批量实时监测，让学生认识到物联网是人机信息交换必不可少的前提，进一步提升其对智能设备的认知。
第二部分，在蓝牙技术短距离应用场景的基础上，简单了解NB-IoT技术广覆盖、多连接及低功耗等特性，它的最大特点是打破了距离的限制，从而带来了更丰富的应用场景，可认识到不同应用场景对通信技术的需求并不一样。
第三部分是了解家庭智能网关。随着物联网智能终端的普及，智能网关将不同协议的设备互联互通，打破不同协议间的壁垒，使信息在智能手机、PC、平板电脑等多终端间无缝衔接轻松流转，实现真正意义上的万物互联。智能网关是整合智能家居的“中枢大脑”。
最后，通过“实践园”学以致用，运用所学知识解决真实场景中的实际问题，通过对实践场景的剖析，寻求解决问题的技术路径。
在物联网的通信网络中，无线通信网络技术应用广泛。同时，它的应用场景具有复杂性：其一，在不同场景中，对数据传输的要求各不相同，因此，网络通信技术呈现出多样化，万物互联催生了基于蜂窝的窄带物联网技术；其二，在同一场景中，常常涉及不同要求的数据传输，对应着不同类型的网络技术，在居家环境中，智能网关就是实现不同网络互联互通的关键设备。
二、学情分析
随着物联网健康设备及手机的智能终端的普及，许多学生已经佩戴上了运动手环，对蓝牙数据连接方式也有一定的了解。但对一些技术细节还不太熟悉，如蓝牙通信技术的特点。
通过对物联网中多种通信技术的了解，认识它们的特征及其应用场景。
三、教学目标与要求
- 了解通信技术在物联网中的关键作用。
- 认识蓝牙通信技术的特点和应用场景。
- 了解通信技术与应用场景的关系。
- 了解智能网关在家庭组网中的意义。
四、教学重点与难点
- 重点：蓝牙通信技术特征及其应用。
- 难点：不同场景中通信技术组网策略。
五、教学方法与手段
本课教学中主要采用讲授讨论、实物演示、体验发现、小组协作等方法。
六、课时安排
本课安排1课时。
七、教学准备
网络教室，教学课件，智能手环、智能手机、蓝牙音箱等。
八、教学过程
（一）导入
实物、课件出示：各种智能手环。
教师：大家认识这些设备吗？（智能手环）它们有什么功能？
交流：计步、获取心率、热量消耗、睡眠等数据信息……通过一些传感器进行信息获取，实现了信息感知。
【设计意图】实物和课件的展示，让学生对智能手环的认识更加深刻。结合学生个体在生活中的经验，交流智能手环功能，有利于学生产生浓厚的学习兴趣。
（二）蓝牙通信技术——数据信息传输
- 了解蓝牙通信技术。
教师：在智能手环中记录的数据信息，我们是怎么知道的？
学生：我们可以通过手机App查看。
教师：由于智能手环难以处理即时、动态、持续的数据信息，需要智能手环和手机这两个设备要相连接，再进行数据传输。
演示：智能手环和手机的连接
观察并思考：智能手环是通过什么通信技术来实现数据传输的呢？
教师：蓝牙是一种支持设备短距离无线通信技术的标准。它能在包括智能手机、平板电脑等移动终端通信和数据同步。
【设计意图】此处设疑，让学生联系生活实际来解决问题，并通过现场连接智能手环和手机设备，感受蓝牙通信技术传输数据信息。
- 蓝牙通信技术的特征及应用场景。
教师：为什么智能手环的数据传输会使用蓝牙技术呢？
提示：蓝牙通信技术具有功耗低、速度快、连接稳定可靠的特点。
教师：根据蓝牙通信技术的特点，还可以应用在哪些场景？
讨论：应用在可穿戴产品、智能健康设备、智能家居场景中。
可穿戴产品：智能手表、指环、运动鞋、眼镜等。
智能健康设备：血压仪、体温计、体脂秤等。
智能家居：耳机、音箱、灯泡、灯开关、电饭煲等厨房用具。
教师：蓝牙被广泛搭载于各类电子设备中进行数据传输。在这些应用场景中，设备与设备间的通信距离，是长还是短呢？
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