《走近智能家居》教学设计
王先玮
● 学习内容分析
智能家居是物联网的一个应用，其核心技术是物联网技术。现在智能家居产品已经逐渐走出实验室，开始走进普通家庭，江苏省信息技术学业水平测试的部分考题也涉及物联网及智能家居的相关知识，但是“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，学生需要亲眼看见、亲手实验才能更深刻地掌握智能家居、物联网的相关知识。本节课除了讲解物联网相关的理论知识，还提供实物让学生观看，也提供了一些实验机会，旨在让学生通过对智能家居进行连接、设置等操作过程理解智能家居的工作原理。本节课采用了UMU教学平台，能够满足学生自主学习的需求，并编制了测试题，让学生学习，及时练习，并且能及时给学生反馈;除了基础任务，还有挑战任务，提供实战机会，实现了分层教学。
● 学习者分析
本节课的学习对象是高二年级学生，处于这个年龄段的学生已经具备一定的自学能力，以及较强的知识应用和迁移能力，他们对信息技术学科的新知识非常关注，思维比较活跃，愿意尝试新事物。在前面的信息技术课上，他们已经学习了网络的基本知识，能自主进行网络相关参数的设置。在这之前，他们通过电视、商场等途径已经对智能家居产品有一些了解，对智能家居的工作原理和工作过程充满好奇，非常希望通过自己动手解决实际问题。
● 教学目标
知识与技能目标：了解智能家居的基本概念;掌握物联网和传感器的基本概念和工作原理;能根据说明书进行简单的智能家居设备的设置;能根据实际需求选择智能家居产品并做出方案。
过程与方法目标：通过解决生活实际问题掌握搭建简单智能家居环境的思路和方法。
情感态度与价值观目标：培养主动探索新知的习惯;培养利用所学知识解决生活实际问题的意识。
● 教学准备
两组智能家居设备，包括小度产品（小度智能音箱、智能遥控器、智能灯泡）和小米产品（智能网关、智能插座、人体感应器）;UMU网站上建立的《走近智能家居》课程，给学生提供自主学习的机会，课程网址：https：//m.umu.cn/course/？groupId=3386870&sKey=7491086bbcfda212c4c5e7f8d515094a。
● 教学过程
1.创设情境，导入课题
生活中每个人都有烦恼，学生有学生的烦恼，老师有老师的烦恼。李老师最近遇到了几个烦心事，大家一起来看看，我们能不能利用所学的知识帮助到她。
PPT展示李老师的烦恼。
烦恼1：家里人多手杂，遥控器经常不知道放到哪里了，看个电视、开个空调都要四处寻找遥控器，非常不方便。
烦恼2：天气热了，班级开空调了，有时班上晚自习结束后，班上同学会忘记关空调，导致空调开了一夜，造成能源浪费。
烦恼3：李老师有轻度强迫症，尤其是她最后一个离开家的时候，总担心家里的门没有关好，小偷光顾家里，甚至有的时候，她到了学校还赶回家检查家里的门是否关好。
烦恼4：李老师有辆电瓶车，充电时按要求只能充一个半小时，否则电池会容易坏，可是李老师经常忘记充电时间，有时半夜起来才拔掉充电器插头。
教师提问：同学们，你们在生活中有没有遇到类似的问题？是怎么解决的？
学生提出一些解决思路和方法。
教师总结：李老师的这些烦恼，我们可以运用智能家居技术，选用一些智能家居产品，通过简单的搭建和设置来解决。今天，我们一起来走近智能家居。
设计意图：利用真实的烦恼来创设情境，李老师的这些烦恼是真实的，来源于生活，更能激发学生对这节课的学习兴趣。
2.学习新知
（1）智能家居的基本知识。
①播放一段智能家居发展的视频，学生观看视频，思考并回答问题：视频中智能家居可以实现哪些功能？视频中哪些功能可以解决李老师的烦恼？你能简单概括智能家居的工作原理吗？②智能家居的概念。③智能家居解读。核心技术：物联网技术。实现的功能：对家里的物件实现自动化控制（声控、远程控制、一键控制）。实现目标：获得更好的生活、心理双重享受。
（2）物联网的基本概念。
（3）传感器知识。
①传感器概念。②生活中的传感器。③智能家居中用到的传感器（如表1）。④图1中智能家居用到哪些传感器？
（4）新知测试。
利用UMU平台，检测所学到的理论知识。教师现场反馈。
设计意图：智能家居、物联网和传感器对于学生来说是全新概念，比较抽象、枯燥、难懂。为了让学生能快速理解这些概念，开始时用一段视频引入，让学生对智能家居能实现哪些功能有一个初步的了解;在讲解理论时，选取了大量生活中的例子，让学生理论联系实际。本环节的最后，利用UMU平台选取了江苏省学业水平测试相关题目，让学生现场测试，然后通过现场反馈，帮助学生进一步加强对这部分理论知识的理解。
3.利用新知解决李老师的烦恼
（1）示例讲解。
烦恼1：家里人多手杂，遥控器经常不知道放到哪里了，看个电视、开个空调都要四处寻找遥控器，非常不方便。
需要解决的问题：遥控器难找。
解决问题的思路：能不能有一种简单的方法，不用四处寻找遥控器也能方便控制家用电器。
添加设备：智能遥控器、智能音响、无线路由器。
组网过程：添加并设置无线路由器;设置小度连上局域网;添加智能遥控器;智能遥控器学习控制过程。
選用智能家居产品原理分析如表2所示。
（2）现场展示用小度音响语音控制空调开关。
设计意图：在引导学生完成任务的同时，还引导学生思考自己为什么选用这个产品，这个产品有什么作用，能实现什么功能，从而帮助学生进一步理解物联网的概念，同时也训练了学生的思维能力。
4.学生完成任务
（1）部分学生完成挑战任务。
挑战任务1：设置小米的系列产品，完成“人来灯亮，人走灯灭”实验（如图2）。
挑战任务2：设置小度的系列产品，完成“语音控制灯”（如图3）。
（2）其余学生观看UMU本课程学习内容中的智能家居产品介绍，选取合适的智能家居产品，分组解决李老师的其他烦恼，填写任务分析表（如图4）。
设计意图：由于实验器材有限，所以現场只能有两组学生实际动手操作，其余学生根据任务要求选取合适的智能家居产品完成方案的制订，现场操作的学生完成实验，其余学生也能看到效果，这样，智能家居对于学生来说，就不再神秘，能引发他们以后进一步使用智能家居产品的想法。
5.反馈与交流
教师展示学生不同的解决方案，引导学生进行思考。同时，展示学校针对李老师的烦恼2，给出的真实解决方案。
设计意图：解决同一个问题，可以有不同的方案，展示学生制订的不同方案，让他们可以对比自己的方案和别人的方案的不同，从而拓宽思路。
6.小结
本节课我们了解了智能家居的概念，掌握了物联网、传感器的概念和工作原理，并且根据实际情况，选择智能家居产品，完成了方案的制订，另外，两组学生完成了挑战任务。
设计意图：和学生一起梳理本节课所学的知识，加深学生的印象。
7.智能家居展望
教师：请你说一说，学完今天的内容以后，你准备添置什么产品实现什么样的功能。
设计意图：引导学生有意识地联系生活实际，用自己所学的知识解决生活实际问题，从而激发学生进一步学习信息技术的热情。
● 教学反思
这节课的理论知识比较多，而且比较抽象难懂，所以处理得不好容易把它上成枯燥乏味的纯理论课。由于这部分内容比较新，所以学校缺少相关的实验设备，但是如果光说不练，学生就无法理论联系实际，也产生不了学习的动力和热情，所以该教学内容在设计上存在一定的难度。就本节课来说，其教学设计符合新课程的理念，兼顾理论学习和实践应用，通过设置真实的任务情境，鼓励学生在数字化环境中学习和实践。本节课利用UMU平台构建了自主学习的学习平台，同时设置了分层任务，兼顾了不同学生的学习需求，课堂效果比较好。
本节课的导入环节特别接地气，用课件展示的李老师的四个烦恼来源于生活实际，是真实的，能够引起学生的共鸣，引发他们的学习兴趣。在学习新知环节，教师播放了一段视频，学生通过视频对智能家居有了一定的了解。理论部分的讲解尽量结合生活中的例子，让学生能将理论和生活实际联系起来。高二年级学生都将面临学业水平测试，所以在学习完理论知识后，用UMU学习平台进行了一个测试，并及时反馈考试结果，从而加深学生的印象。在实践环节，安排了两组学生完成挑战任务，其余学生完成方案纸上设计部分，这样既让学生看到了这些产品的连接、设置的过程，看到了最后完成的效果，又让他们体验了设计产品方案的过程。
本节课的遗憾之处在于，两个小组的实验其实分别是小度产品组和小米产品组，我本意是想让学生思考，这两组产品都是智能家居产品，但是兼容性不好，这也是当前智能家居产品需要改进的地方，但是教学设计和课堂上这一点并没有得到很好的体现。
点? 评
《走近智能家居》是根据《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》必修课程中“模块2：信息系统与社会”中的内容要求“2.3 通过分析物联网应用实例，知道信息系统与外部世界的连接方式，了解常见的传感与控制机制”设计的。新课标中与物联网相关的学业质量水平要求有两条，分别是第3级“物联网的概念，认识与物联网相关的应用”和第4级“能列举日常生活中与物联网相关的设备，描述其工作原理”。
本节课先是通过生活中的真实例子“李老师的烦恼”导入，接着用视频和PPT向学生介绍了智能家居、物联网的一些概念和工作原理，然后让学生通过设计方案解决李老师的烦恼这个任务过程理解“需求分析—选择合适的家居产品—方案设计”这样的设计智能家居方案的过程，还克服了实验器材不足的困难，通过两组学生动手实践，让全班学生看到了智能家居产品真实的设置和工作过程，还利用UMU平台为学生的个性化学习提供了支持。教学内容选择紧扣信息系统和信息社会这两个学科大概念，结合了当前物联网应用的前沿知识和发展趋势，引导学生通过亲自动手实践和制订设计方案，掌握智能家居、物联网的基本概念和工作原理，符合新课标的要求。本节课的课堂教学贴近学生生活实际，注重理论与实际相结合，注重培养学生的学习兴趣，注重学生间的合作和师生交流，取得了良好的教学效果。
这节课的遗憾之处在于，由于智能家居器材不足，理论讲得多，学生的实践时间有些少，建议以后学校能多添置一些智能家居设备，教师多设计一些动手实践的环节，让更多的学生能亲自动手操作，体验智能家居给生活带来的变化。
