【核心素养目标】第3单元第2课《探秘智能家居》教案

发布时间：2025-01-11 02:46

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资源简介

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第3.2课《物联网创新和智能生活—探秘智能家居》教学设计
课题物联网和智能生活—探秘智能家居单元第三单元学科信息科技年级八年级
信息社会责任：在设计和使用智能家居系统时，鼓励学生考虑如何通过优化设备配置、合理设置功能参数等方式来实现节能减排。
教学重点物联网的概念和智能家居的主要设备和功能。
教学难点理解物联网的工作原理和技术实现。
教学过程
教学环节教师活动学生活动设计意图
导入新课第3.2课《物联网创新和智能生活—探秘智能家居》板书课题。1.本课中你将学习：智能家居和传统家居有哪些区别常见的智能家居感知设备有哪些家电的远程控制实现原理是什么2.“小×同学,请打开电视……”“××精灵,请打开客厅的空调……”像这样能用语音“使唤”的智能家居产品已经随处可见。有些应用可以根据主人的喜好,在特定场景触发相应的操作,如下班路上提早启动家里的空调、热水器等。智能家居的“智能”主要体现在两个方面:一是可感知环境,二是可编程控制。无论是感知还是控制,都要建立在“互联”的基础上。因此,智能家居的发展和物联网的通信技术密切相关。3.播放视频学习新知引入观看教学视频。初步明确本课所有知识点。将学生的注意吸引到课堂。
相对于传统家居来说,智能家居最基本的功能是将电器的控制由过去的人工手控变成用计算机控制。传统家居的电路如图3.2.1所示,是通过直接控制开关的通断来实现对家用电器的控制,如灯光、风扇等。而在智能家居中,“开关”通过各种通信技术与控制器相连,通过用“弱电”控制“强电”,从而实现编程控制。
弱电一般是指直流电路或音频线路、视频线路、网络线路、电话线路等,电压一般在36V(人体安全电压)以内。如电话、计算机、电视机的信号输入(有线电视线路)、音响设备(输出端线路)等家用电器均为弱电电器设备。与之相对应的概念是强电,指电工领域的电力部分,特点是功率大、电流大、电压高。
电压并不是区分强电和弱电的唯一方法,强电和弱电最主要的区别是用途不同。强电是一种动力能源,其线路如家用电器的供电线路；而弱电是一种信号源,其线路如电话、有线网络的供电线路。
物联网智能家居的发展趋势是怎样的？
1.常见的室内感知设备
2.室内感知设备的部署
实验内容：搭建硬件并编写程序，检测课桌上的光照强度。
教室灯光全开，靠近窗户位置
2 320 教室灯光全开，远离窗户中间位置
教室灯光全开，教室角落位置
教室灯光开一半，靠近窗户位置
5 310 教室灯光开一半，远离窗户位置
通过上述5次数据采集计算得出
1.智能家电的控制
智能家电也称互联网智能家电,具备联网功能。用户不仅可以借助App实时关注这些智能家电的工作状态,还能对智能家电进行远程控制。图3.2.8和图3.2.9分别为对智能门锁和扫地机器人进行远程控制的App界面。
我们已经学习过MQTT服务器的搭建,并且做过局域网内的实验。但是要实现远程控制,比如在外面控制家里的电器,那么MQTT服务器则需要运行在公网(互联网)上,如OneNET、阿里云提供的物联网服务器。如果用SIoT作为服务器,那么运行SIoT的计算机则需要拥有公网的IP地址。
2.传统家电的控制
(1)智能遥控器
智能遥控器内置了数字红外信号发射和接收模块,能够学习并模拟各种家用电器的红外遥控信号。智能遥控器的工作原理如图3.2.13所示,由手机(计算机)发出的控制指令通过网络传递到智能遥控器,智能遥控器再将指令转换为红外遥控信号,实现对普通家用电器的控制。
(2)Wi-Fi开关
Wi-Fi开关也称无线 Wi-Fi智能开关,广泛应用在家庭电路的灯泡控制中,安装示意如图3.2.14所示。Wi-Fi开关外形和普通开关一样,也具备手动控制功能,只不过内置了能连接 Wi-Fi的智能终端模块,支持手机App控制。只要将家里的普通开关更换为 Wi-Fi开关，就能远程控制电灯。
(3)Wi-Fi插座
Wi-Fi插座适用于热水器、台灯等只要通电就能工作的电器。和 Wi-Fi开关一样,Wi-Fi插座看起来和普通插座无异,其实内置了能联网的智能终端,如图3.2.15所示。借助开源硬件和继电器模块,我们就能做出Wi-Fi插座的原型。
(4)空调伴侣
Wi-Fi开关和Wi-Fi插座只适用于通电就工作的电器,而空调光通电是不能正常工作的。图3.2.16所示的是某品牌空调伴侣产品,空调伴侣不仅能控制插座是否通电,还能发送相应的红外信号,让普通空调轻松升级为智能空调。
当身边各种智能产品越来越多时,人们又设计出“智能助手”来管理这些产品,从而形成了智能家居系统。智能场景是指通过一系列智能家居设备的组合和应用,创造出可定制、灵活性强、支持多场景应用的家居模式。这些模式可以为住户提供更为舒适、安全和节能的家居环境。根据绝大多数的用户习惯,智能场景中包括一些典型的预设工作模式,如起床模式、离家模式、安防模式等,引导用户协同管理一系列的家居设备。
当你离家或者进入睡眠状态时
检查门窗关闭情况;关闭燃气阀门
回家模式
结束一天活动回到家中
当用户靠近家门，智能门锁通过蓝牙或其他识别方式自动识别并解锁
睡眠模式
需要安全保障
智能安防系统保持开启状态，若有异常情况会及时发出警报
五、拓展延伸1.智能家居的主要应用场景2.如何利用人工智能技术实现智能家居的个性化服务？3.哪些智能产品可以支持智能场景？学习智能家居的原理分析。学习电压路线。学习知识拓展。学习室内环境的感知。。完成课堂探究练习。学习家电的远程控制内容。完成课堂练习。进行课外知识拓展。初步学习智能家居的原理分析，明确原理内容，为本课研究打下基础，并锻炼学生的学习能力和观察能力。完善教材所提及的知识点内容，引导学生进行知识体系的拓展和深化拓宽学生知识体系。引导学生学习室内环境的感知，，加深对本课知识内容的理解和掌握。。通过探究的模式加深对所学知识的全方位灌输，增强课堂互动性和趣味性。引导学生学习本课第三点知识内容，并结合多种案例进行内容讲述，让理论知识更加生动、易懂。考察学生的学以致用能力，知识转化和落地能力，在课堂练习考察中进行查漏补缺。拓宽学生知识面。
课堂小结物联网系统和反馈控制--物联网系统的搭建1、引入新知内容2、学习智能家居的原理分析3、了解室内环境的感知4、家电的远程控制5、进行相关知识拓展总结回顾对本节课内容进行总结概括。
课后作业学完本节课，说一说智能家居能为用户带来哪些具体的便利和优势？请同学们总结智能照明灯的原理。布置作业拓展学生的学习能力
课堂板书观看板书强调教学重点内容。
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