《物联网应用技术智能家居》电子教案.docx

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《物联网应用技术智能家居》电子教案

第1章智能家居概述

课程名称

智能家居

项目名称

智能家居概述

任务名称

智能家居概述

课时

2

项目性质

□演示性□验证性□设计性√综合性

授课班级

授课日期

授课地点

教学目标

知识目标：

1.掌握智能家居的基本概念

2.掌握智能家居的系统组成与主要特征

3.了解智能家居的发展现状

4.了解智能家居的当前标准

素质目标：

1.培养学生认识、分析和解决物联网系统中复杂问题的能力

2.培养学生对复杂系统的功能划分和多模块协调的设计和实现能力

教学内容

1.任务描述

2.任务展示与实现

3.教师讲解本任务涉及的知识点

4.任务小结

教学重点

（1）智能家居的基本概念

（2）智能家居的系统组成

（3）智能家居的主要特征

教学难点

（1）智能家居的系统组成

（2）智能家居与大数据、云计算、人工智能等信息化技术的关系

教学准备

1.教学课件PPT

2.教材：

《物联网应用技术（智能家居）》

作业设计

1．第一章的思考与练习题。

教学过程

教学

环节

教学内容与过程

（教学内容、教学方法、组织形式、教学手段）

课前组织

做好课前“5分钟”教学管理（多媒体、实训室），做好上课前的各项准备工作（打开电脑、打开课件、打开软件、打开U盘中的素材位置、打开授课计划、教案等），吸引学生注意力。

课程

说明

【课前说明】

本节课主要对智能家居的概念、系统组成、主要特征、技术原理及发展状况进行详细讲解。

智能家居是以住宅为平台，通过物联网技术将家居生活有关的设施连接到一起，实现智能化的生态系统，是当前包括云计算、大数据、物联网和人工智能在内的多种IT技术综合实现的一个典型应用。

【目的】

使学生从了解本单元的学习目标、学习重点、考评方式等方面明确学习本单元知识的要求和目标。

课程

内容

描述

一、智能家居的概念

通过对当前的智能家居系统的介绍，吸引学生思考并讨论对智能家居的认识。

给出智能家居的基本概念，并扩展学生的思维，讨论智能家居与云计算、大数据、物联网和人工智能等新技术的关系。

二、系统组成和主要特征

从分析一个实际智能家居系统入手，组织学生讨论智能家居的系统由哪些部分组成，并进一步讨论智能家居系统的特征。

三、发展现状

从运营商、终端企业、互联网企业、传统家具业等不同角度，引导学生讨论目前各个领域企业在智能家居系统方面的布局和进展。

四、当前标准

首先讲解标准的重要作用，然后介绍智能家居领域当前的三项系列国家标准。

总结

评价

本节课主要运用讲授教学法和案例教学法，重点讲解智能家居的基本概念，然后介绍了智能家居与物联网、大数据、人工智能、云计算和边缘计算等信息化技术的关系，接下来详细地说明了智能家居系统由传感器、嵌入式系统、通信网络系统、控制系统和人机交互系统组成。

教学评价方式以个人为单位，以完成课后练习作业的质量为评价标准，促进学生的自主、创新学习的方式。

第2章感知与控制技术

课程名称

智能家居

项目名称

感知与控制技术

任务名称

传感器与嵌入式系统

课时

2

项目性质

□演示性□验证性□设计性√综合性

授课班级

授课日期

授课地点

教学目标

知识目标：

1.了解传感器的定义、分类、性能指标和发展趋势

2.掌握嵌入式系统的定义和特点

素质目标：

1.培养学生认识、分析和解决物联网系统中复杂问题的能力

2.培养学生对复杂系统的功能划分和多模块协调的设计和实现能力

教学内容

1.任务描述

2.任务展示与实现

3.教师讲解本任务涉及的知识点

4.任务小结

教学重点

（1）传感器的定义和分类

（2）传感器的性能指标

（3）嵌入式系统的定义和特点

教学难点

（1）传感器的定义和分类

（2）嵌入式系统的定义和特点

教学准备

1.教学课件PPT

2.教材：

《物联网应用技术（智能家居）》

作业设计

1．第二章的思考与练习题。

教学过程

教学

环节

教学内容与过程

（教学内容、教学方法、组织形式、教学手段）

课前组织

做好课前“5分钟”教学管理（多媒体、实训室），做好上课前的各项准备工作（打开电脑、打开课件、打开软件、打开U盘中的素材位置、打开授课计划、教案等），吸引学生注意力。

课程

说明

【课前说明】

智能家居系统包含了各式各样的传感器和嵌入式设备，用于对家居环境的各种信息进行获取和处理。

本节课将向学详细讲解智能家居中用于感知外部信息的传感器技术和用于控制的嵌入式技术的定义、特点、分类以及发展趋势。

【目的】

使学生从了解本单元的学习目标、学习重点、考评方式等方面明确学习本单元知识的要求和目标。

课程

内容

描述

一、传感器

传感器作为多学科融合产生的一种新技术，可被用于在更深更广的领域采集客观世界的各种信息数据，可看作是人体感知能力在信息系统中的延伸。

从传感器的定义、传感器的组成、传感器的分类以及传感器的性能指标等方面详细介绍，帮助学生理解和掌握传感器的各个性质。

二、嵌入式系统

从嵌入式系统与通用计算机系统的不同开始介绍，详细讲解嵌入式系统发展过程和嵌入式系统的定义，引导学生介绍手机、IPAD等自己接触和使用过的嵌入式系统，分析其特点和作用。

总结

评价

本节课主要运用讲授教学法。

通过学习，使学生能够掌握传感器的定义、特点、功能、分类，了解和熟悉嵌入式系统的定义、特征和发展过程。

教学评价方式以个人为单位，以完成课后练习作业的质量为评价标准，促进学生的自主、创新学习的方式。

第2章感知与控制技术

课程名称

智能家居

项目名称

感知与控制技术

任务名称

微控制器

课时

2

项目性质

□演示性□验证性□设计性√综合性

授课班级

授课日期

授课地点

教学目标

知识目标：

1.掌握微控制器的概念和特征

2.熟悉ARMCortex-M0微控制器的结构和特点

素质目标：

1.培养学生认识、分析和解决物联网系统中复杂问题的能力

2.培养学生对复杂系统的功能划分和多模块协调的设计和实现能力

教学内容

1.任务描述

2.任务展示与实现

3.教师讲解本任务涉及的知识点

4.任务小结

教学重点

（1）微控制器概述

（2）ARM体系结构

（3）ARMCortexM0

教学难点

（1）ARM体系结构

（2）ARMCortexM0

教学准备

1.教学课件PPT

2.教材：

《物联网应用技术（智能家居）》

作业设计

1．第二章的思考与练习题。

教学过程

教学

环节

教学内容与过程

（教学内容、教学方法、组织形式、教学手段）

课前组织

做好课前“5分钟”教学管理（多媒体、实训室），做好上课前的各项准备工作（打开电脑、打开课件、打开软件、打开U盘中的素材位置、打开授课计划、教案等），吸引学生注意力。

课程

说明

【课前说明】

单片机是集成电路技术和微型计算机技术高速发展的产物，目前,单片机已广泛称作微控制器。

相比于单片机，微控制器这个名称的应用指向性更强一些。

【目的】

使学生从了解本单元的学习目标、学习重点、考评方式等方面明确学习本单元知识的要求和目标。

课程

内容

描述

一、微控制器概述

通过对微控制器结构的讲解，帮助学生理解微控制器属于经典的冯·诺依曼计算机体系结构。

通过对微控制器的分类、特点的介绍，提升学生对单片机及微控制器的了解。

二、ARM体系结构

ARM公司的微控制器和微处理器，被广泛应用在移动设备等嵌入式领域中。

通过对ARM知识产权核，以及ARM产品系列对比介绍，使学生更进一步认识和熟悉ARM微处理器，并引导学生介绍手机、IPAD等自己接触和使用过的系统微处理器。

三、ARMCortexM0

详细介绍ARMCortexM0的特点、结构、工作模式、指令集、寄存器、内存映射和异常模型，帮助学生深入了解ARMCortexM0。

总结

评价

本节课主要运用讲授教学法。

重点讲解了微控制器的特点、历史和分类，并详细讲解了ARMCortex-M0微控制器的内部结构。

教学评价方式以个人为单位，以完成课后练习作业的质量为评价标准，促进学生的自主、创新学习的方式。

第3章短距离无线通信技术

课程名称

智能家居

项目名称

短距离无线通信技术

任务名称

无线通信技术与蓝牙技术

课时

2

项目性质

□演示性□验证性□设计性√综合性

授课班级

授课日期

授课地点

教学目标

知识目标：

1.了解无线通信技术的特点和系统模型

2.熟悉智能家居系统常用的短距离无线通信技术

3.掌握蓝牙的技术特点、协议体系

素质目标：

1.培养学生认识、分析和解决物联网系统中复杂问题的能力

2.培养学生对复杂系统的功能划分和多模块协调的设计和实现能力

教学内容

1.任务描述

2.任务展示与实现

3.教师讲解本任务涉及的知识点

4.任务小结

教学重点

（1）短距离无线通信技术特性

（2）传统蓝牙和低功耗蓝牙的技术特点、适用场景和体系结构

教学难点

（1）多种无线通信技术的特点分析与对比

（2）蓝牙的体系结构

教学准备

1.教学课件PPT

2.教材：

《物联网应用技术（智能家居）》

作业设计

1．第三章的思考与练习题。

教学过程

教学

环节

教学内容与过程

（教学内容、教学方法、组织形式、教学手段）

课前组织

做好课前“5分钟”教学管理（多媒体、实训室），做好上课前的各项准备工作（打开电脑、打开课件、打开软件、打开U盘中的素材位置、打开授课计划、教案等），吸引学生注意力。

课程

说明

【课前说明】

分别从智能家居系统对无线网络的要求，无线通信技术的起源和组成、无线电波的传播特性、当前常用的短距离无线技术的概述和比较、蓝牙技术的起源和特点、传统蓝牙和低功耗蓝牙的协议栈结构等知识点进行初步的了解。

【目的】

使学生从了解本单元的学习目标、学习重点、考评方式等方面明确学习本单元知识的要求和目标。

课程

内容

描述

一、短距离无线通信技术的特点和应用

从智能家居对底层网络的需求引出短距离无线通信技术，然后详细介绍无线通信技术的起源和系统组成、无线电波的传播特性等，使学生加深对无线通信技术的理解，通过对比介绍多种短距离无线通信技术，引导学生自主分析各种技术的特点和适用场景。

二、蓝牙技术的概述

从蓝牙名称的来源来吸引学生，进一步通过对蓝牙版本的演进、蓝牙技术特点和性能指标的详细介绍，帮助学生了解和掌握蓝牙技术。

三、传统蓝牙与低功耗蓝牙

首先展示传统蓝牙和低功耗的协议栈体系结构图，整体介绍蓝牙协议栈的结构，然后详细介绍每一个层次的基本功能，以及层次之间的联系，使学生进一步加强对蓝牙技术的理解。

总结

评价

通过学习，学生能够掌握短距离无线通信技术的基本特点，蓝牙的技术特征、适用场景，以及传统蓝牙和低功耗蓝牙的协议栈体系结构。

本节课主要运用讲授教学法，首先通过分析智能家居系统对底层网络的需求，引出短距离无线通信技术的特点和发展现状，使学生掌握无线通信的特点，并从起源、特征、使用定位、以及两种版本的协议栈体系结构等方面入手，深入探讨蓝牙技术。

教学评价方式以个人为单位，以完成课后练习作业的质量为评价标准，促进学生的自主、创新学习的方式。

第3章短距离无线通信技术

课程名称

智能家居

项目名称

短距离无线通信技术

任务名称

Zigbee与WLAN

课时

2

项目性质

□演示性□验证性□设计性√综合性

授课班级

授课日期

授课地点

教学目标

知识目标：

1.掌握Zigbee的技术特点、协议体系、组网过程

2、掌握WLAN的技术特点、关键技术、组网过程

素质目标：

1.培养学生认识、分析和解决物联网系统中复杂问题的能力

2.培养学生对复杂系统的功能划分和多模块协调的设计和实现能力

教学内容

1.任务描述

2.任务展示与实现

3.教师讲解本任务涉及的知识点

4.任务小结

教学重点

（1）Zigbee协议栈体系结构

（2）Zigbee网络结构

（3）WLAN网络结构

教学难点

（1）Zigbee协议栈体系结构

（2）WLANMAC层

教学准备

1.教学课件PPT

2.教材：

《物联网应用技术（智能家居）》

作业设计

1．第三章的思考与练习题。

教学过程

教学

环节

教学内容与过程

（教学内容、教学方法、组织形式、教学手段）

课

前

组

织

做好课前“5分钟”教学管理（多媒体、实训室），做好上课前的各项准备工作（打开电脑、打开课件、打开软件、打开U盘中的素材位置、打开授课计划、教案等），吸引学生注意力。

课

程

说

明

【课前说明】

分别从起源和特点、网络结构、协议栈结构来对比讲授Zigbe和WLAN两种通信技术，帮助学生分析学习每种技术的特点和适用范围。

【目的】

使学生从了解本单元的学习目标、学习重点、考评方式等方面明确学习本单元知识的要求和目标。

课

程

内

容

描

述

一、ZigBee技术

ZigBee一直被广泛认为是目前最适用于智能家居的技术标准。

从ZigBee起源和概述开始，详细介绍ZigBee的重要特点、适用场景，然后重点讲解ZigBee的协议栈体系结构，通过对每个层次技术的详细讨论，使学生加深对ZigBee技术的理解，最后介绍Zigbee的网络组成。

二、WLAN技术

WLAN是学生日常使用最为广泛、最熟悉的无线网络，课程按照WLAN的版本演进，介绍WLAN的重要技术参数，然后结合实际，讲解WLAN的网络组成结构。

接下来针对物理层，重点介绍WLAN工作的频率，以及DSSS和OFDM等技术；针对MAC层，详细讲解CSMA/CA机制。

总

结

评

价

通过学习，学生能够掌握短距离无线通信技术的基本特点，Zigbee和WLAN等无线通信技术的技术特征、适用场景，以及协议栈体系结构。

本节课主要运用讲授教学法，通过分析和对比Zigbee和WLAN两种短距离无线通信技术的特点和适用场景，使学生理解和掌握无线通信技术，并深入讨论智能家居系统中的不用应用可以选择哪种无线通信技术。

教学评价方式以个人为单位，以完成课后练习作业的质量为评价标准，促进学生的自主、创新学习的方式。

第4章智能化技术

课程名称

智能家居

项目名称

智能化技术

任务名称

物联网技术和大数据技术

课时

2

项目性质

□演示性□验证性□设计性√综合性

授课班级

授课日期

授课地点

教学目标

知识目标：

1.了解物联网技术的概念和技术体系

2.熟悉物联网技术的基本特征和应用场景

3.熟悉大数据技术架构及主流框架

4.了解智能家居与物联网和大数据技术的关系

素质目标：

1.培养学生认识、分析和解决物联网系统中复杂问题的能力

2.培养学生对复杂系统的功能划分和多模块协调的设计和实现能力

教学内容

1.任务描述

2.任务展示与实现

3.教师讲解本任务涉及的知识点

教学重点

（1）物联网的基本特征和相关技术

（2）大数据关键技术

教学难点

（1）物联网的应用场景

（2）大数据的主流框架

教学准备

1.教学课件PPT

2.教材：

《物联网应用技术（智能家居）》

作业设计

1．第四章的思考与练习题。

教学过程

教学

环节

教学内容与过程

（教学内容、教学方法、组织形式、教学手段）

课前

组织

做好课前“5分钟”教学管理（多媒体、实训室），做好上课前的各项准备工作（打开电脑、打开课件、打开软件、打开U盘中的素材位置、打开授课计划、教案等），吸引学生注意力。

课程

说明

【课前说明】

分别从物联网的基本概念、发展历程、基本特征、相关技术和应用场景，以及大数据技术的产生和特点、架构和主流框架、关键技术、大数据与智能家居的关系等知识点进行初步的讲解。

【目的】

使学生从了解本单元的学习目标、学习重点、考评方式等方面明确学习本单元知识的要求和目标。

课程

内容

描述

一、物联网技术

首先介绍物联网技术的概念和发展历程，然后详细介绍物联网技术的基本特征和相关技术，通过对比车联网、智慧农业、智能穿戴等典型应用场景，引导学生自主分析各种技术的特点和适用场景。

二、大数据技术

从讲解大数据的来源来吸引学生，进一步详细介绍大数据技术特点以及Hadoop、Spark、Flink、Storm等主流架构，帮助学生了解和掌握大数据技术。

接着展示大数据的采集、存储、处理、智能计算和应用，以及大数据与智能家居的联系，使学生进一步加强对大数据技术的理解。

总结

评价

通过学习，学生能够掌握物联网技术和大数据技术的基本特点，技术特征、主流框架、应用场景，以及物联网技术、大数据技术与智能家居之间的关联。

本节课主要运用讲授教学法，首先通过分析智能家居系统对物联网、大数据技术的需求，详细介绍物联网技术和大数据技术的特点和发展现状。

教学评价方式以个人为单位，以完成课后练习作业的质量为评价标准，促进学生的自主、创新学习的方式。

第4章智能化技术

课程名称

智能家居

项目名称

智能化技术

任务名称

云计算与边缘计算、语音识别、人工智能

课时

2

项目性质

□演示性□验证性□设计性√综合性

授课班级

授课日期

授课地点

教学目标

知识目标：

1.掌握云计算、边缘计算的概念、架构和典型应用

2.掌握语音识别的起源、系统组成、声学模型和语言模型

3.掌握人工智能技术的发展历程和核心技术

素质目标：

1.培养学生认识、分析和解决物联网系统中复杂问题的能力

2.培养学生对复杂系统的功能划分和多模块协调的设计和实现能力

教学内容

1.任务描述

2.任务展示与实现

3.教师讲解本任务涉及的知识点

4.任务小结

教学重点

（1）云计算和边缘计算的概念、体系架构和典型应用

（2）语音识别技术的系统组成、声学模型和语言模型

（3）人工智能技术的核心驱动力和核心技术

教学难点

（1）云计算的体现架构

（2）语音识别的语言模型

（3）人工智能的核心技术

教学准备

1.教学课件PPT

2.教材：

《物联网应用技术（智能家居）》

作业设计

1．第四章的思考与练习题。

教学过程

教学

环节

教学内容与过程

（教学内容、教学方法、组织形式、教学手段）

课前

组织

做好课前“5分钟”教学管理（多媒体、实训室），做好上课前的各项准备工作（打开电脑、打开课件、打开软件、打开U盘中的素材位置、打开授课计划、教案等），吸引学生注意力。

课程

说明

【课前说明】

分别从基本概念、发展环境、相互关系、体系结构和应用场景知识点进行介绍云计算和边缘计算；结合当前智能音箱的功能和作用，循序渐进的介绍语音识别技术在智能家居中的重要作用，以及语音识别技术的特点和模型；从应用案例出发，逐步展开介绍人工智能技术的特点和当前发展现状，重点介绍人工智能技术在智能家居系统中的应用。

【目的】

使学生从了解本单元的学习目标、学习重点、考评方式等方面明确学习本单元知识的要求和目标。

课程

内容

描述

一、云计算与边缘计算技术

首先介绍云计算的概念和特征，强调云计算将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使用户能够按需获取计算能力、存储空间和信息服务的特点；然后介绍边缘计算与云计算的协同发展关系，已经边缘计算的体系结构和典型应用和适用场景。

二、语音识别技术与人工智能

从介绍语音控制的智能系统对智能家居设备的生产及使用产生了巨大变革入手，详细讲解语音识别技术的系统组成、声学模型和语言模型；接着介绍人工智能，重点介绍人工智能的核心技术，并讲解人工智能技术在智能家居中的应用，使学生进一步加强对语音识别和人工智能技术的理解。

总结

评价

通过学习，学生能够理解和掌握使智能家居系统真正“智能化”的关键技术，包括云计算技术、边缘计算技术、语音识别和人工智能技术等的技术特征、主要模型和算法、应用场景，以及与智能家居系统之间的关联。

本节课主要运用讲授教学法，首先通过分析智能家居系统对云计算和人工智能技术的需求，详细介绍云计算、边缘计算、语音识别和人工智能的特点和发展现状。

教学评价方式以个人为单位，以完成课后练习作业的质量为评价标准，促进学生的自主、创新学习的方式。

第5章智能家居企业平台与生态

课程名称

智能家居

项目名称

智能家居企业平台与生态

任务名称

智能家居企业平台与生态

课时

2

项目性质

□演示性□验证性□设计性√综合性

授课班级

授课日期

授课地点

教学目标

知识目标：

1.掌握华为HiLink智能家居开发平台的功能及特点

2.掌握华为HiLink智能家居开发平台的架构

3.了解华为HiLink智能家居开发平的开发流程

4.了解主流智能家居云平台及其生态

素质目标：

1.培养学生认识、分析和解决物联网系统中复杂问题的能力

2.培养学生对复杂系统的功能划分和多模块协调的设计和实现能力

教学内容

1.任务描述

2.任务展示与实现

3.教师讲解本任务涉及的知识点

4.任务小结

教学重点

（1）华为HiLink智能家居开发平台的功能及特点

（2）华为HiLink智能家居开发平台的架构

（3）不同智能家居云平台的特点及区别

教学难点

（1）智能家居开发平台架构中各部分的关系

（2）智能家居云平台中各种协议的联动

教学准备

1.教学课件PPT

2.教材：

《物联网应用技术（智能家居）》

作业设计

1．第五章的思考与练习题。

教学过程

教学

环节

教学内容与过程

（教学内容、教学方法、组织形式、教学手段）

课前

组织

做好课前“5分钟”教学管理（多媒体、实训室），做好上课前的各项准备工作（打开电脑、打开课件、打开软件、打开U盘中的素材位置、打开授课计划、教案等），吸引学生注意力。

课程

说明

【课前说明】

本节课以华为HiLink智能家居开发平台为例介绍智能家居开发平台的功能、技术方案以及产品开发流程，使学生对智能家居开发平台有系统的认识。

同时，概括介绍其他企业平台特点，使学生对于整个智能家居领域的开发平台与生态有宏观的把握。

【目的】

使学生从了解本单元的学习目标、学习重点、考评方式等方面明确学习本单元知识的要求和目标。

课程

内容

描述

一、智能家居开发平台的概念

通过对华为HiLink智能家居开发平台的介绍，吸引学生思考并讨论对智能家居云平台的认识。

给出智能家居开发平台的功能和特点，并扩展学生的思维，讨论智能家居开发平台中不同协议、智能终端之间的联系。

二、华为HiLink协议

从分析华为HiLink协议入手，组织学生讨论智能家居云平台的协议应支持哪些功能，有哪些架构，采用何种策略，并进一步