基于新课标的思科模拟器《物联网与智能家居》教学设计
一、研究背景
2018年1月,教育部正式颁布了《普通高中信息技术课程标准 (2017 年版 )》( 以下简称“新课标”)。面对学生发展的核心素养体系,新课标强调构建具有时代特征的学习内容,兼顾理论学习和实践应用,将知识建构、技能培养与思维发展融入到运用数字化工具解决问题过程中,让学生体验知识的社会性建构,成为具有较高信息素养的公民。[1]巨大的改变给信息技术教学带来了重大挑战。教师应以此为契机,了解各种数字化学习系统、学习资源和学习工具,转变教学模式,充分发挥学生的主观能动性,合理设计教学任务,在问题解决过程中培育学生的计算思维,在数字化学习过程中培养学生的数字化学习与创新素养。
本案例选自新课标必修模块2,物联网作为第三次信息化浪潮下的代表技术,已成为信息社会的命脉和知识经济发展的基础,因此被纳入课程内容。但是,目前很多学校由于缺乏硬件设备,课堂教学和现实应用脱节,致使学生实践能力欠缺,教学停留在重理论轻实践层面。Packet Tracer仿真软件是由美国 Cisco公司开发的可视化交互式教学和学习工具。操作简单、形象生动、仿真结果真实,解决了实验设备局限问题。本文探索了基于思科模拟器的物联网智能家居体系,紧密结合学生生活,渗透学科教学中对学生计算思维的培养,有效提升学生实践能力及运用学科工具进行数字化学习与创新的素养。
二、基于新课标的教学设计
课 题: |
《物联网与智能家居》,本课为第1课时,共3课时。 |
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教学分析: |
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核心素养 |
在新课标背景下,我们希望学生在信息技术课堂上利用合理的数字化资源,提升信息意识及计算思维能力。为此在教学设计上,希望通过以下做法培养学生的核心素养: 1.通过体验物联网应用实例,感知信息系统与外部世界连接的方式。 2.通过思科模拟器搭建物联网系统,了解接入方式。 3.通过视频等数字化资源自主学习物联网多领域应用知识,增强学生数字化学习与创新能力。 |
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新课标要求 |
1.2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。 2.4 观察日常生活中的信息系统,通过组建小型无线网络,理解信息系统中网络连接的重要性。 |
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学业要求 |
学生知道信息系统与外部世界的连接方式,能够构建简单的信息系统。 |
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学情分析 |
本课的授课对象是高二学生。本课知识原理比较抽象,学生有一定的生活体验,但知识体系较零散、学习时会有一定困难。本课的关键在于如何有效帮助学生搭建物联网智能家居系统,培养学生具备计算思维和数字化学习素养。 |
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教学目标 |
1.初步了解物联网、智能家居概念; 2.通过DHCP实验,了解动态IP地址设置方法; 3.通过搭建物联网智能家居系统、观看视频等,感知信息系统与外部世界连接的方式。渗透学科教学中对学生计算思维的培养,提升学生运用学科工具进行数字化学习与创新的素养,培养信息意识。 |
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教学策略分析 |
实验,学生在“动手做”过程中体验智能家居环境的搭建。 |
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教学环境 |
多媒体机房 |
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重点难点 |
重点:物联网、智能家居、DHCP等概念 难点:物联网智能家居搭建方式 |
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教学过程: |
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教师活动 |
学生活动 |
设计意图 |
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环节一:体验智能家居系统 |
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实践探究1:体验智能家居系统 学生任务一: 本家居系统中有哪些设备、作用,并在学案中记录。 引入课题。 |
学生填写相关设备,分析这些设备的作用。 家居设备、控制器、服务器。 |
实物展示,学生初步了解智能家居系统,并为下面的学习奠定基础。 |
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环节二:物联网、智能家居等核心概念学习 |
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学生在体验的基础上归纳、听讲。 |
进一步了解物联网、智能家居的概念。 |
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3.无线Ap、DHCP 4.视频播放《智能家居系统》 |
引导学生归纳智能家居系统中核心:无线网、DHCP。 |
初步了解无线Ap、DHCP概念,视频拓宽学生思路,为下面实验铺垫。 |
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环节三:搭建思科物联网家居系统 |
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实践探究2:搭建物联网家居环境 学生任务二:
打开学生文件,完善拓朴结构。
小结搭建过程。 |
借助微视频,学生在半成品的基础上,搭建物联网智能家居系统 。
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视频激发学生兴趣,学生自主学习物联网智能家居的搭建方法。渗透学科教学中对学生计算思维的培养。 培养学生发现问题、分析问题的信息意识素养及数字化学习素养。 |
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环节四:拓展——物联网其他应用 |
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拓展任务一:增加其它设备,如加湿器、自动喷火,咖啡机装置,拓展智能家居功能。 拓展任务二:请学生观看微视频,思考物联网其它应用领域。 |
引导学生回答智能安防、智能医疗等。 |
拓展视野,激发思维,感受物理网技术的多方面应用。 |
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环节五:课堂小结 |
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物联网、智能家居等概念。 智能家居系统分析、相关设备作用。 |
学生思考、回答。 |
对所学知识起到加深巩固的作用。 |
三、教学反思
首先,基于思科模拟器的实验教学法强调真实情境,让学生亲历了智能家居系统的搭建过程。学生在教师的引导与帮助下,将实践经验与理论知识相结合,在获得问题解决方案的同时能深刻领会其内在机理,并迁移应用,真正达到培养计算思维的目的。其次,教师是学习过程的设计者与调控者,要熟谙数字化学习工具、学习资源的利用,才能将其融入教学设计之中,并为学生提供恰当的支持。因此本节课在设计与实施过程中,注重微视频、应用软件等数字化资源利用,有效提升学生数字化学习素养。最终,一节课,一份任务书,以实验探究的形式,记录下本课的学习过程,也形成了过程性评价材料。
[1] 教育部.普通高中信息技术课程标准(2017版)[S].北 京:人民教育出版社,2018。