資源簡介

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第3.2課《物聯網創新和智能生活—探秘智能家居》教學設計
課題 物聯網和智能生活—探秘智能家居 單元 第三單元 學科 信息科技 年級 八年級
信息社會責任：在設計和使用智能家居系統時，鼓勵學生考慮如何通過優化設備配置、合理設置功能參數等方式來實現節能減排。
教學重點 物聯網的概念和智能家居的主要設備和功能。
教學難點 理解物聯網的工作原理和技術實現。
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 第3.2課 《物聯網創新和智能生活—探秘智能家居》板書課題。1.本課中你將學習：智能家居和傳統家居有哪些區別常見的智能家居感知設備有哪些家電的遠程控制實現原理是什么2.“小×同學,請打開電視……”“××精靈,請打開客廳的空調……”像這樣能用語音“使喚”的智能家居產品已經隨處可見。有些應用可以根據主人的喜好,在特定場景觸發相應的操作,如下班路上提早啟動家里的空調、熱水器等。智能家居的“智能”主要體現在兩個方面:一是可感知環境,二是可編程控制。無論是感知還是控制,都要建立在“互聯”的基礎上。因此,智能家居的發展和物聯網的通信技術密切相關。3.播放視頻 學習新知引入觀看教學視頻。 初步明確本課所有知識點。將學生的注意吸引到課堂。
相對于傳統家居來說,智能家居最基本的功能是將電器的控制由過去的人工手控變成用計算機控制。傳統家居的電路如圖3.2.1所示,是通過直接控制開關的通斷來實現對家用電器的控制,如燈光、風扇等。而在智能家居中,“開關”通過各種通信技術與控制器相連,通過用“弱電”控制“強電”,從而實現編程控制。
弱電一般是指直流電路或音頻線路、視頻線路、網絡線路、電話線路等,電壓一般在36V(人體安全電壓)以內。如電話、計算機、電視機的信號輸入(有線電視線路)、音響設備(輸出端線路)等家用電器均為弱電電器設備。與之相對應的概念是強電,指電工領域的電力部分,特點是功率大、電流大、電壓高。
電壓并不是區分強電和弱電的唯一方法,強電和弱電最主要的區別是用途不同。強電是一種動力能源,其線路如家用電器的供電線路；而弱電是一種信號源,其線路如電話、有線網絡的供電線路。
物聯網智能家居的發展趨勢是怎樣的？
1.常見的室內感知設備
2.室內感知設備的部署
實驗內容：搭建硬件并編寫程序，檢測課桌上的光照強度。
教室燈光全開，靠近窗戶位置
2 320 教室燈光全開，遠離窗戶中間位置
教室燈光全開，教室角落位置
教室燈光開一半，靠近窗戶位置
5 310 教室燈光開一半，遠離窗戶位置
通過上述5次數據采集計算得出
1.智能家電的控制
智能家電也稱互聯網智能家電,具備聯網功能。用戶不僅可以借助App實時關注這些智能家電的工作狀態,還能對智能家電進行遠程控制。圖3.2.8和圖3.2.9分別為對智能門鎖和掃地機器人進行遠程控制的App界面。
我們已經學習過MQTT服務器的搭建,并且做過局域網內的實驗。但是要實現遠程控制,比如在外面控制家里的電器,那么MQTT服務器則需要運行在公網(互聯網)上,如OneNET、阿里云提供的物聯網服務器。如果用SIoT作為服務器,那么運行SIoT的計算機則需要擁有公網的IP地址。
2.傳統家電的控制
(1)智能遙控器
智能遙控器內置了數字紅外信號發射和接收模塊,能夠學習并模擬各種家用電器的紅外遙控信號。智能遙控器的工作原理如圖3.2.13所示,由手機(計算機)發出的控制指令通過網絡傳遞到智能遙控器,智能遙控器再將指令轉換為紅外遙控信號,實現對普通家用電器的控制。
(2)Wi-Fi開關
Wi-Fi開關也稱無線 Wi-Fi智能開關,廣泛應用在家庭電路的燈泡控制中,安裝示意如圖3.2.14所示。Wi-Fi開關外形和普通開關一樣,也具備手動控制功能,只不過內置了能連接 Wi-Fi的智能終端模塊,支持手機App控制。只要將家里的普通開關更換為 Wi-Fi開關，就能遠程控制電燈。
(3)Wi-Fi插座
Wi-Fi插座適用于熱水器、臺燈等只要通電就能工作的電器。和 Wi-Fi開關一樣,Wi-Fi插座看起來和普通插座無異,其實內置了能聯網的智能終端,如圖3.2.15所示。借助開源硬件和繼電器模塊,我們就能做出Wi-Fi插座的原型。
(4)空調伴侶
Wi-Fi開關和Wi-Fi插座只適用于通電就工作的電器,而空調光通電是不能正常工作的。圖3.2.16所示的是某品牌空調伴侶產品,空調伴侶不僅能控制插座是否通電,還能發送相應的紅外信號,讓普通空調輕松升級為智能空調。
當身邊各種智能產品越來越多時,人們又設計出“智能助手”來管理這些產品,從而形成了智能家居系統。智能場景是指通過一系列智能家居設備的組合和應用,創造出可定制、靈活性強、支持多場景應用的家居模式。這些模式可以為住戶提供更為舒適、安全和節能的家居環境。根據絕大多數的用戶習慣,智能場景中包括一些典型的預設工作模式,如起床模式、離家模式、安防模式等,引導用戶協同管理一系列的家居設備。
當你離家或者進入睡眠狀態時
檢查門窗關閉情況;關閉燃氣閥門
回家模式
結束一天活動回到家中
當用戶靠近家門，智能門鎖通過藍牙或其他識別方式自動識別并解鎖
睡眠模式
需要安全保障
智能安防系統保持開啟狀態，若有異常情況會及時發出警報
五、拓展延伸1.智能家居的主要應用場景2.如何利用人工智能技術實現智能家居的個性化服務？3.哪些智能產品可以支持智能場景？ 學習智能家居的原理分析。學習電壓路線。學習知識拓展。學習室內環境的感知。。完成課堂探究練習。學習家電的遠程控制內容。完成課堂練習。進行課外知識拓展。 初步學習智能家居的原理分析，明確原理內容，為本課研究打下基礎，并鍛煉學生的學習能力和觀察能力。完善教材所提及的知識點內容，引導學生進行知識體系的拓展和深化拓寬學生知識體系。引導學生學習室內環境的感知，，加深對本課知識內容的理解和掌握。。通過探究的模式加深對所學知識的全方位灌輸，增強課堂互動性和趣味性。引導學生學習本課第三點知識內容，并結合多種案例進行內容講述，讓理論知識更加生動、易懂。考察學生的學以致用能力，知識轉化和落地能力，在課堂練習考察中進行查漏補缺。拓寬學生知識面。
課堂小結 物聯網系統和反饋控制--物聯網系統的搭建1、引入新知內容2、學習智能家居的原理分析3、了解室內環境的感知4、家電的遠程控制5、進行相關知識拓展 總結回顧 對本節課內容進行總結概括。
課后作業 學完本節課，說一說智能家居能為用戶帶來哪些具體的便利和優勢？請同學們總結智能照明燈的原理。 布置作業 拓展學生的學習能力
課堂板書 觀看板書 強調教學重點內容。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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