《走近智能家居》教學設計

王先瑋

● 學習內容分析

智能家居是物聯網的一個應用，其核心技術是物聯網技術。現在智能家居產品已經逐漸走出實驗室，開始走進普通家庭，江蘇省信息技術學業水平測試的部分考題也涉及物聯網及智能家居的相關知識，但是“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”，學生需要親眼看見、親手實驗才能更深刻地掌握智能家居、物聯網的相關知識。本節課除了講解物聯網相關的理論知識，還提供實物讓學生觀看，也提供了一些實驗機會，旨在讓學生通過對智能家居進行連接、設置等操作過程理解智能家居的工作原理。本節課采用了UMU教學平臺，能夠滿足學生自主學習的需求，并編制了測試題，讓學生學習，及時練習，并且能及時給學生反饋;除了基礎任務，還有挑戰任務，提供實戰機會，實現了分層教學。

● 學習者分析

本節課的學習對象是高二年級學生，處于這個年齡段的學生已經具備一定的自學能力，以及較強的知識應用和遷移能力，他們對信息技術學科的新知識非常關注，思維比較活躍，愿意嘗試新事物。在前面的信息技術課上，他們已經學習了網絡的基本知識，能自主進行網絡相關參數的設置。在這之前，他們通過電視、商場等途徑已經對智能家居產品有一些了解，對智能家居的工作原理和工作過程充滿好奇，非常希望通過自己動手解決實際問題。

● 教學目標

知識與技能目標：了解智能家居的基本概念;掌握物聯網和傳感器的基本概念和工作原理;能根據說明書進行簡單的智能家居設備的設置;能根據實際需求選擇智能家居產品并做出方案。

過程與方法目標：通過解決生活實際問題掌握搭建簡單智能家居環境的思路和方法。

情感態度與價值觀目標：培養主動探索新知的習慣;培養利用所學知識解決生活實際問題的意識。

● 教學準備

兩組智能家居設備，包括小度產品（小度智能音箱、智能遙控器、智能燈泡）和小米產品（智能網關、智能插座、人體感應器）;UMU網站上建立的《走近智能家居》課程，給學生提供自主學習的機會，課程網址：https：//m.umu.cn/course/？groupId=3386870&sKey=7491086bbcfda212c4c5e7f8d515094a。

● 教學過程

1.創設情境，導入課題

生活中每個人都有煩惱，學生有學生的煩惱，老師有老師的煩惱。李老師最近遇到了幾個煩心事，大家一起來看看，我們能不能利用所學的知識幫助到她。

PPT展示李老師的煩惱。

煩惱1：家里人多手雜，遙控器經常不知道放到哪里了，看個電視、開個空調都要四處尋找遙控器，非常不方便。

煩惱2：天氣熱了，班級開空調了，有時班上晚自習結束后，班上同學會忘記關空調，導致空調開了一夜，造成能源浪費。

煩惱3：李老師有輕度強迫癥，尤其是她最后一個離開家的時候，總擔心家里的門沒有關好，小偷光顧家里，甚至有的時候，她到了學校還趕回家檢查家里的門是否關好。

煩惱4：李老師有輛電瓶車，充電時按要求只能充一個半小時，否則電池會容易壞，可是李老師經常忘記充電時間，有時半夜起來才拔掉充電器插頭。

教師提問：同學們，你們在生活中有沒有遇到類似的問題？是怎么解決的？

學生提出一些解決思路和方法。

教師總結：李老師的這些煩惱，我們可以運用智能家居技術，選用一些智能家居產品，通過簡單的搭建和設置來解決。今天，我們一起來走近智能家居。

設計意圖：利用真實的煩惱來創設情境，李老師的這些煩惱是真實的，來源于生活，更能激發學生對這節課的學習興趣。

2.學習新知

（1）智能家居的基本知識。

①播放一段智能家居發展的視頻，學生觀看視頻，思考并回答問題：視頻中智能家居可以實現哪些功能？視頻中哪些功能可以解決李老師的煩惱？你能簡單概括智能家居的工作原理嗎？②智能家居的概念。③智能家居解讀。核心技術：物聯網技術。實現的功能：對家里的物件實現自動化控制（聲控、遠程控制、一鍵控制）。實現目標：獲得更好的生活、心理雙重享受。

（2）物聯網的基本概念。

（3）傳感器知識。

①傳感器概念。②生活中的傳感器。③智能家居中用到的傳感器（如表1）。④圖1中智能家居用到哪些傳感器？

（4）新知測試。

利用UMU平臺，檢測所學到的理論知識。教師現場反饋。

設計意圖：智能家居、物聯網和傳感器對于學生來說是全新概念，比較抽象、枯燥、難懂。為了讓學生能快速理解這些概念，開始時用一段視頻引入，讓學生對智能家居能實現哪些功能有一個初步的了解;在講解理論時，選取了大量生活中的例子，讓學生理論聯系實際。本環節的最后，利用UMU平臺選取了江蘇省學業水平測試相關題目，讓學生現場測試，然后通過現場反饋，幫助學生進一步加強對這部分理論知識的理解。

3.利用新知解決李老師的煩惱

（1）示例講解。

煩惱1：家里人多手雜，遙控器經常不知道放到哪里了，看個電視、開個空調都要四處尋找遙控器，非常不方便。

需要解決的問題：遙控器難找。

解決問題的思路：能不能有一種簡單的方法，不用四處尋找遙控器也能方便控制家用電器。

添加設備：智能遙控器、智能音響、無線路由器。

組網過程：添加并設置無線路由器;設置小度連上局域網;添加智能遙控器;智能遙控器學習控制過程。

選用智能家居產品原理分析如表2所示。

（2）現場展示用小度音響語音控制空調開關。

設計意圖：在引導學生完成任務的同時，還引導學生思考自己為什么選用這個產品，這個產品有什么作用，能實現什么功能，從而幫助學生進一步理解物聯網的概念，同時也訓練了學生的思維能力。

4.學生完成任務

（1）部分學生完成挑戰任務。

挑戰任務1：設置小米的系列產品，完成“人來燈亮，人走燈滅”實驗（如圖2）。

挑戰任務2：設置小度的系列產品，完成“語音控制燈”（如圖3）。

（2）其余學生觀看UMU本課程學習內容中的智能家居產品介紹，選取合適的智能家居產品，分組解決李老師的其他煩惱，填寫任務分析表（如圖4）。

設計意圖：由于實驗器材有限，所以現場只能有兩組學生實際動手操作，其余學生根據任務要求選取合適的智能家居產品完成方案的制訂，現場操作的學生完成實驗，其余學生也能看到效果，這樣，智能家居對于學生來說，就不再神秘，能引發他們以后進一步使用智能家居產品的想法。

5.反饋與交流

教師展示學生不同的解決方案，引導學生進行思考。同時，展示學校針對李老師的煩惱2，給出的真實解決方案。

設計意圖：解決同一個問題，可以有不同的方案，展示學生制訂的不同方案，讓他們可以對比自己的方案和別人的方案的不同，從而拓寬思路。

6.小結

本節課我們了解了智能家居的概念，掌握了物聯網、傳感器的概念和工作原理，并且根據實際情況，選擇智能家居產品，完成了方案的制訂，另外，兩組學生完成了挑戰任務。

設計意圖：和學生一起梳理本節課所學的知識，加深學生的印象。

7.智能家居展望

教師：請你說一說，學完今天的內容以后，你準備添置什么產品實現什么樣的功能。

設計意圖：引導學生有意識地聯系生活實際，用自己所學的知識解決生活實際問題，從而激發學生進一步學習信息技術的熱情。

● 教學反思

這節課的理論知識比較多，而且比較抽象難懂，所以處理得不好容易把它上成枯燥乏味的純理論課。由于這部分內容比較新，所以學校缺少相關的實驗設備，但是如果光說不練，學生就無法理論聯系實際，也產生不了學習的動力和熱情，所以該教學內容在設計上存在一定的難度。就本節課來說，其教學設計符合新課程的理念，兼顧理論學習和實踐應用，通過設置真實的任務情境，鼓勵學生在數字化環境中學習和實踐。本節課利用UMU平臺構建了自主學習的學習平臺，同時設置了分層任務，兼顧了不同學生的學習需求，課堂效果比較好。

本節課的導入環節特別接地氣，用課件展示的李老師的四個煩惱來源于生活實際，是真實的，能夠引起學生的共鳴，引發他們的學習興趣。在學習新知環節，教師播放了一段視頻，學生通過視頻對智能家居有了一定的了解。理論部分的講解盡量結合生活中的例子，讓學生能將理論和生活實際聯系起來。高二年級學生都將面臨學業水平測試，所以在學習完理論知識后，用UMU學習平臺進行了一個測試，并及時反饋考試結果，從而加深學生的印象。在實踐環節，安排了兩組學生完成挑戰任務，其余學生完成方案紙上設計部分，這樣既讓學生看到了這些產品的連接、設置的過程，看到了最后完成的效果，又讓他們體驗了設計產品方案的過程。

本節課的遺憾之處在于，兩個小組的實驗其實分別是小度產品組和小米產品組，我本意是想讓學生思考，這兩組產品都是智能家居產品，但是兼容性不好，這也是當前智能家居產品需要改進的地方，但是教學設計和課堂上這一點并沒有得到很好的體現。

點? 評

《走近智能家居》是根據《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》必修課程中“模塊2：信息系統與社會”中的內容要求“2.3 通過分析物聯網應用實例，知道信息系統與外部世界的連接方式，了解常見的傳感與控制機制”設計的。新課標中與物聯網相關的學業質量水平要求有兩條，分別是第3級“物聯網的概念，認識與物聯網相關的應用”和第4級“能列舉日常生活中與物聯網相關的設備，描述其工作原理”。

本節課先是通過生活中的真實例子“李老師的煩惱”導入，接著用視頻和PPT向學生介紹了智能家居、物聯網的一些概念和工作原理，然后讓學生通過設計方案解決李老師的煩惱這個任務過程理解“需求分析—選擇合適的家居產品—方案設計”這樣的設計智能家居方案的過程，還克服了實驗器材不足的困難，通過兩組學生動手實踐，讓全班學生看到了智能家居產品真實的設置和工作過程，還利用UMU平臺為學生的個性化學習提供了支持。教學內容選擇緊扣信息系統和信息社會這兩個學科大概念，結合了當前物聯網應用的前沿知識和發展趨勢，引導學生通過親自動手實踐和制訂設計方案，掌握智能家居、物聯網的基本概念和工作原理，符合新課標的要求。本節課的課堂教學貼近學生生活實際，注重理論與實際相結合，注重培養學生的學習興趣，注重學生間的合作和師生交流，取得了良好的教學效果。

這節課的遺憾之處在于，由于智能家居器材不足，理論講得多，學生的實踐時間有些少，建議以后學校能多添置一些智能家居設備，教師多設計一些動手實踐的環節，讓更多的學生能親自動手操作，體驗智能家居給生活帶來的變化。