人教版2024新版八年級全一冊信息技術(shù)第8課 巧用藍(lán)牙做工具 教學(xué)設(shè)計

第第頁人教版(2024新版）\o"八年級全一冊"八年級全一冊信息技術(shù)第二單元\o"第2單元萬物互聯(lián)有協(xié)議"萬物互聯(lián)有協(xié)議第8課巧用藍(lán)牙做工具教學(xué)設(shè)計一、學(xué)情分析學(xué)生在日常生活中對藍(lán)牙技術(shù)有一定的接觸和了解，如使用藍(lán)牙耳機(jī)、藍(lán)牙音箱等設(shè)備。但對于藍(lán)牙的工作原理、具體設(shè)置和應(yīng)用開發(fā)等方面的知識較為缺乏。這個階段的學(xué)生具有較強(qiáng)的好奇心和動手實(shí)踐能力，渴望通過實(shí)際操作來探索新技術(shù)。二、教材分析本單元主題是萬物互聯(lián)有協(xié)議，第八課聚焦藍(lán)牙技術(shù)，介紹了藍(lán)牙的特點(diǎn)、應(yīng)用場景以及如何在不同設(shè)備之間進(jìn)行藍(lán)牙連接和數(shù)據(jù)傳輸。通過學(xué)習(xí)本課，學(xué)生將深入了解藍(lán)牙在物聯(lián)網(wǎng)中的重要作用，掌握基本的藍(lán)牙操作技能。三、核心素養(yǎng)教育目標(biāo)1.信息意識：讓學(xué)生認(rèn)識到藍(lán)牙技術(shù)在信息傳輸中的便捷性，培養(yǎng)學(xué)生對新技術(shù)的敏感度。2.計算思維：引導(dǎo)學(xué)生分析藍(lán)牙連接過程中的問題，培養(yǎng)其邏輯思維和問題解決能力。3.數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：鼓勵學(xué)生利用藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新應(yīng)用，提高學(xué)生的數(shù)字化創(chuàng)新能力。4.信息社會責(zé)任：強(qiáng)調(diào)藍(lán)牙使用中的安全規(guī)范，培養(yǎng)學(xué)生的信息安全意識。四、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)1.掌握藍(lán)牙協(xié)議的工作原理。2.理解近距離通信的特點(diǎn)。3.學(xué)會利用藍(lán)牙進(jìn)行實(shí)踐操作。教學(xué)難點(diǎn)1.深入理解藍(lán)牙協(xié)議的技術(shù)細(xì)節(jié)。2.解決藍(lán)牙實(shí)踐操作中可能出現(xiàn)的問題。三、教學(xué)準(zhǔn)備1.準(zhǔn)備藍(lán)牙設(shè)備，如藍(lán)牙音箱、藍(lán)牙鼠標(biāo)、藍(lán)牙鍵盤等。2.制作PPT課件，展示藍(lán)牙技術(shù)的圖片、原理圖和應(yīng)用案例。3.準(zhǔn)備一些與藍(lán)牙技術(shù)相關(guān)的問題卡片，用于課堂互動。4.搭建藍(lán)牙實(shí)踐平臺，包括電腦、藍(lán)牙適配器和藍(lán)牙設(shè)備。五、教學(xué)過程（一）導(dǎo)入新課師：同學(xué)們，在我們的生活中，經(jīng)常會用到一些無線設(shè)備進(jìn)行通信，比如我們可以用藍(lán)牙耳機(jī)聽音樂、用藍(lán)牙鼠標(biāo)操作電腦等。這些設(shè)備是如何實(shí)現(xiàn)無線通信的呢？今天，我們就一起來探索藍(lán)牙技術(shù)的奧秘，了解藍(lán)牙協(xié)議的基本原理和近距離通信的特點(diǎn)。（展示一些藍(lán)牙設(shè)備的圖片，如藍(lán)牙耳機(jī)、藍(lán)牙音箱等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。）（二）新課講解1.藍(lán)牙協(xié)議簡介（1）定義師：藍(lán)牙是一種短距離無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它可以在設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和通信。藍(lán)牙技術(shù)的出現(xiàn)，使得我們可以擺脫有線連接的束縛，更加方便地進(jìn)行設(shè)備之間的通信和數(shù)據(jù)交換。（展示藍(lán)牙技術(shù)的概念圖，讓學(xué)生直觀地了解其定義。）（2）發(fā)展歷程師：藍(lán)牙技術(shù)最早由瑞典愛立信公司于1994年開始研發(fā)，1998年成立了藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟（BluetoothSpecialInterestGroup，簡稱SIG）。經(jīng)過多年的發(fā)展，藍(lán)牙技術(shù)不斷更新和完善，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。藍(lán)牙1.0和1.1版本：這兩個版本的藍(lán)牙技術(shù)主要用于手機(jī)、耳機(jī)等設(shè)備之間的通信，傳輸速率較低，只有721Kbps。藍(lán)牙2.0和2.1版本：這兩個版本的藍(lán)牙技術(shù)在傳輸速率和安全性方面有了很大的提升，傳輸速率達(dá)到了2.1Mbps，并且增加了安全簡單配對（SecureSimplePairing，簡稱SSP）功能，使得設(shè)備之間的配對更加方便和安全。藍(lán)牙3.0和4.0版本：藍(lán)牙3.0版本引入了高速傳輸技術(shù)（HighSpeed，簡稱HS），傳輸速率可以達(dá)到24Mbps。藍(lán)牙4.0版本則引入了低功耗藍(lán)牙（BluetoothLowEnergy，簡稱BLE）技術(shù)，使得藍(lán)牙設(shè)備的功耗更低，續(xù)航時間更長。藍(lán)牙5.0和5.1版本：藍(lán)牙5.0版本在傳輸速率、傳輸距離和功耗方面都有了很大的提升，傳輸速率可以達(dá)到2Mbps，傳輸距離可以達(dá)到300米，功耗也更低。藍(lán)牙5.1版本則引入了方向查找（DirectionFinding）功能，可以實(shí)現(xiàn)更加精確的位置定位。（通過圖片和文字介紹，展示藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展歷程，讓學(xué)生了解藍(lán)牙技術(shù)的不斷進(jìn)步和完善。）（3）藍(lán)牙協(xié)議棧師：藍(lán)牙協(xié)議棧是藍(lán)牙技術(shù)的核心部分，它由多個協(xié)議層組成，包括物理層、鏈路層、邏輯鏈路控制和適配協(xié)議層（LogicalLinkControlandAdaptationProtocol，簡稱L2CAP）、服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議層（ServiceDiscoveryProtocol，簡稱SDP）、射頻通信協(xié)議層（RadioFrequencyCommunication，簡稱RFCOMM）等。物理層：物理層負(fù)責(zé)藍(lán)牙設(shè)備之間的無線通信，它使用2.4GHz的ISM頻段進(jìn)行通信，采用跳頻擴(kuò)頻（FrequencyHoppingSpreadSpectrum，簡稱FHSS）技術(shù)，以提高通信的抗干擾能力和安全性。鏈路層：鏈路層負(fù)責(zé)藍(lán)牙設(shè)備之間的鏈路管理和控制，它包括鏈路控制協(xié)議（LinkControlProtocol，簡稱LCP）、鏈路管理協(xié)議（LinkManagerProtocol，簡稱LMP）等。鏈路控制協(xié)議負(fù)責(zé)建立和維護(hù)藍(lán)牙設(shè)備之間的物理鏈路，鏈路管理協(xié)議負(fù)責(zé)管理藍(lán)牙設(shè)備之間的邏輯鏈路，包括鏈路的建立、斷開、加密、解密等。L2CAP層：L2CAP層負(fù)責(zé)藍(lán)牙設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸和通信，它提供了面向連接和無連接的數(shù)據(jù)服務(wù)，可以支持多種數(shù)據(jù)格式和協(xié)議。L2CAP層還提供了流量控制和錯誤控制功能，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性。SDP層：SDP層負(fù)責(zé)藍(lán)牙設(shè)備之間的服務(wù)發(fā)現(xiàn)和描述，它可以讓藍(lán)牙設(shè)備自動發(fā)現(xiàn)周圍的其他藍(lán)牙設(shè)備，并了解這些設(shè)備所提供的服務(wù)和功能。SDP層還可以讓藍(lán)牙設(shè)備向其他設(shè)備描述自己所提供的服務(wù)和功能，以便其他設(shè)備進(jìn)行連接和使用。RFCOMM層：RFCOMM層是一種模擬串口通信的協(xié)議層，它可以讓藍(lán)牙設(shè)備之間模擬串口通信，從而實(shí)現(xiàn)對傳統(tǒng)串口設(shè)備的支持。RFCOMM層還可以提供流量控制和錯誤控制功能，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性。（通過示意圖和文字介紹，詳細(xì)講解藍(lán)牙協(xié)議棧的各個協(xié)議層的作用和功能。）2.藍(lán)牙的工作原理（1）藍(lán)牙設(shè)備的連接過程師：藍(lán)牙設(shè)備之間的連接過程主要包括以下幾個步驟：設(shè)備發(fā)現(xiàn)：當(dāng)一個藍(lán)牙設(shè)備想要與其他藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行連接時，它會首先進(jìn)入設(shè)備發(fā)現(xiàn)模式，向周圍發(fā)送查詢請求（InquiryRequest）。周圍的藍(lán)牙設(shè)備收到查詢請求后，會返回查詢響應(yīng)（InquiryResponse），其中包含了設(shè)備的地址、名稱、服務(wù)等信息。查詢設(shè)備收到查詢響應(yīng)后，會根據(jù)這些信息選擇要連接的設(shè)備。配對和綁定：當(dāng)查詢設(shè)備選擇了要連接的設(shè)備后，它會向該設(shè)備發(fā)送配對請求（PairingRequest）。被連接的設(shè)備收到配對請求后，會返回配對響應(yīng)（PairingResponse），其中包含了設(shè)備的配對碼（Passkey）。查詢設(shè)備收到配對響應(yīng)后，會提示用戶輸入配對碼。用戶輸入配對碼后，查詢設(shè)備會將配對碼發(fā)送給被連接的設(shè)備。被連接的設(shè)備收到配對碼后，會進(jìn)行驗(yàn)證。如果配對碼正確，兩個設(shè)備就會完成配對和綁定，建立起邏輯鏈路。連接建立：當(dāng)兩個設(shè)備完成配對和綁定后，它們就可以建立起物理鏈路和邏輯鏈路，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和通信。在連接建立過程中，兩個設(shè)備會協(xié)商通信參數(shù)，如傳輸速率、數(shù)據(jù)格式、加密方式等。（通過示意圖和動畫演示，詳細(xì)講解藍(lán)牙設(shè)備的連接過程，讓學(xué)生了解藍(lán)牙設(shè)備之間是如何建立連接的。）（2）藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸過程師：藍(lán)牙設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸過程主要包括以下幾個步驟：數(shù)據(jù)封裝：當(dāng)一個藍(lán)牙設(shè)備想要向另一個藍(lán)牙設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時，它會將數(shù)據(jù)封裝成藍(lán)牙數(shù)據(jù)包（BluetoothPacket）。藍(lán)牙數(shù)據(jù)包由包頭（Header）、有效載荷（Payload）和包尾（Trailer）組成。包頭包含了數(shù)據(jù)包的類型、長度、校驗(yàn)碼等信息，有效載荷包含了要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，包尾包含了數(shù)據(jù)包的結(jié)束標(biāo)志。數(shù)據(jù)傳輸：藍(lán)牙設(shè)備將封裝好的藍(lán)牙數(shù)據(jù)包通過無線信道發(fā)送出去。在發(fā)送過程中，藍(lán)牙設(shè)備會采用跳頻擴(kuò)頻技術(shù)，不斷地在不同的頻率上發(fā)送數(shù)據(jù)包，以提高通信的抗干擾能力和安全性。數(shù)據(jù)接收：另一個藍(lán)牙設(shè)備接收到數(shù)據(jù)包后，會對數(shù)據(jù)包進(jìn)行校驗(yàn)和解析。如果數(shù)據(jù)包校驗(yàn)正確，接收設(shè)備就會將有效載荷中的數(shù)據(jù)提取出來，并進(jìn)行相應(yīng)的處理。如果數(shù)據(jù)包校驗(yàn)錯誤，接收設(shè)備就會請求發(fā)送設(shè)備重新發(fā)送數(shù)據(jù)包。（通過示意圖和動畫演示，詳細(xì)講解藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸過程，讓學(xué)生了解藍(lán)牙設(shè)備之間是如何進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。?.近距離通信的特點(diǎn)（1）短距離通信師：近距離通信的最大特點(diǎn)就是通信距離短。藍(lán)牙技術(shù)的通信距離一般在10米左右，有些藍(lán)牙設(shè)備的通信距離可以達(dá)到100米以上。相比之下，遠(yuǎn)距離通信技術(shù)如WiFi、移動網(wǎng)絡(luò)等的通信距離可以達(dá)到幾百米甚至幾千米。（展示藍(lán)牙設(shè)備和遠(yuǎn)距離通信設(shè)備的通信距離對比圖，讓學(xué)生直觀地了解近距離通信的短距離特點(diǎn)。）（2）低功耗師：近距離通信設(shè)備通常采用低功耗設(shè)計，以延長設(shè)備的續(xù)航時間。藍(lán)牙技術(shù)中的低功耗藍(lán)牙（BLE）就是一種專門為低功耗設(shè)備設(shè)計的藍(lán)牙技術(shù)，它可以在保持通信功能的同時，將設(shè)備的功耗降低到非常低的水平。相比之下，遠(yuǎn)距離通信設(shè)備如手機(jī)、平板電腦等的功耗較高，需要經(jīng)常充電。（展示藍(lán)牙設(shè)備和遠(yuǎn)距離通信設(shè)備的功耗對比圖，讓學(xué)生直觀地了解近距離通信的低功耗特點(diǎn)。）（3）簡單易用師：近距離通信設(shè)備通常采用簡單易用的設(shè)計，用戶可以很容易地進(jìn)行設(shè)備之間的連接和通信。藍(lán)牙技術(shù)中的設(shè)備發(fā)現(xiàn)、配對和綁定等過程都非常簡單，用戶只需要按照提示進(jìn)行操作即可。相比之下，遠(yuǎn)距離通信設(shè)備如手機(jī)、平板電腦等的連接和設(shè)置過程相對復(fù)雜，需要用戶具備一定的技術(shù)知識和操作經(jīng)驗(yàn)。（通過實(shí)際操作演示，讓學(xué)生感受藍(lán)牙設(shè)備的簡單易用性，與遠(yuǎn)距離通信設(shè)備進(jìn)行對比。）（4）安全性高師：近距離通信設(shè)備通常采用較高的安全標(biāo)準(zhǔn)，以保證通信的安全性和隱私性。藍(lán)牙技術(shù)中的加密、認(rèn)證等安全機(jī)制可以有效地防止數(shù)據(jù)被竊取和篡改。相比之下，遠(yuǎn)距離通信設(shè)備如WiFi、移動網(wǎng)絡(luò)等的安全風(fēng)險相對較高，容易受到黑客攻擊和竊聽。（展示藍(lán)牙設(shè)備和遠(yuǎn)距離通信設(shè)備的安全風(fēng)險對比圖，讓學(xué)生直觀地了解近距離通信的高安全性特點(diǎn)。）4.藍(lán)牙翻頁筆實(shí)踐探索（1）實(shí)踐目的師：通過本次實(shí)踐探索，讓學(xué)生親身體驗(yàn)藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用，了解藍(lán)牙翻頁筆的工作原理和使用方法，掌握藍(lán)牙設(shè)備的連接和操作技巧。（2）實(shí)踐器材藍(lán)牙翻頁筆一支。電腦一臺。投影儀一臺。（3）實(shí)踐步驟連接藍(lán)牙翻頁筆：將藍(lán)牙翻頁筆的電源開關(guān)打開，然后按下翻頁筆上的連接按鈕，使其進(jìn)入連接模式。在電腦上打開藍(lán)牙設(shè)置，搜索附近的藍(lán)牙設(shè)備，找到藍(lán)牙翻頁筆后，點(diǎn)擊連接按鈕進(jìn)行連接。測試藍(lán)牙翻頁筆：連接成功后，打開一個演示文稿或文檔，測試藍(lán)牙翻頁筆的上下翻頁、激光筆等功能是否正常。如果功能不正常，可以檢查藍(lán)牙連接是否穩(wěn)定，或者重新連接藍(lán)牙翻頁筆。分析藍(lán)牙翻頁筆的工作原理：在使用藍(lán)牙翻頁筆的過程中，觀察藍(lán)牙翻頁筆與電腦之間的通信過程，思考藍(lán)牙翻頁筆是如何通過藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)與電腦的連接和通信的?？梢越Y(jié)合所學(xué)的藍(lán)牙技術(shù)知識，分析藍(lán)牙翻頁筆的工作原理和技術(shù)實(shí)現(xiàn)。（4）注意事項(xiàng)在連接藍(lán)牙翻頁筆時，要確保電腦的藍(lán)牙功能已經(jīng)打開，并且藍(lán)牙翻頁筆處于連接模式。在使用藍(lán)牙翻頁筆時，要注意保持藍(lán)牙連接的穩(wěn)定性，避免距離過遠(yuǎn)或有障礙物干擾。在分析藍(lán)牙翻頁筆的工作原理時，要結(jié)合所學(xué)的藍(lán)牙技術(shù)知識進(jìn)行思考，不要盲目猜測。（三）鞏固練習(xí)1.藍(lán)牙知識問答（1）將學(xué)生分成若干小組，每個小組推選一名代表。（2）教師準(zhǔn)備一些與藍(lán)牙技術(shù)相關(guān)的問題，如藍(lán)牙協(xié)議的版本、藍(lán)牙設(shè)備的連接過程、藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑淼?。?）每個小組的代表依次回答問題，答對一題得一分，答錯一題扣一分。（4）最后得分最高的小組獲勝，教師給予獎勵。（通過知識問答的方式，鞏固學(xué)生對藍(lán)牙技術(shù)知識的掌握，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和競爭意識。）2.藍(lán)牙設(shè)備連接實(shí)驗(yàn)（1）教師準(zhǔn)備一些藍(lán)牙設(shè)備，如藍(lán)牙音箱、藍(lán)牙鼠標(biāo)、藍(lán)牙鍵盤等。（2）學(xué)生分成小組，進(jìn)行藍(lán)牙設(shè)備連接實(shí)驗(yàn)。每個小組的任務(wù)是選擇一種藍(lán)牙設(shè)備，按照設(shè)備的說明書進(jìn)行連接和設(shè)置，然后測試設(shè)備的功能是否正常。（3）學(xué)生在小組內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和記錄，完成任務(wù)后提交實(shí)驗(yàn)報告。（4）教師對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報告進(jìn)行評價，總結(jié)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題和解決方法。（通過實(shí)驗(yàn)的方式，讓學(xué)生親身體驗(yàn)藍(lán)牙設(shè)備的連接和使用過程，提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力和問題解決能力。）3.藍(lán)牙應(yīng)用創(chuàng)意設(shè)計（1）教師提出一個設(shè)計任務(wù)，如設(shè)計一個基于藍(lán)牙技術(shù)的智能家居系統(tǒng)、智能辦公系統(tǒng)等。（2）學(xué)生分成小組，進(jìn)行藍(lán)牙應(yīng)用創(chuàng)意設(shè)計。每個小組可以根據(jù)自己的興趣和特長，選擇不同的設(shè)計方向，如智能家居控制、智能辦公設(shè)備、智能健康監(jiān)測等。（3）學(xué)生在小組內(nèi)進(jìn)行討論和設(shè)計，繪制系統(tǒng)架構(gòu)圖，撰寫設(shè)計說明。（4）每個小組推選一名代表進(jìn)行展示，介紹自己小組的設(shè)計方案。（5）其他小組的學(xué)生對展示的方案進(jìn)行評價，提出優(yōu)點(diǎn)和不足之處。（6）教師對每個小組的方案進(jìn)行點(diǎn)評，評選出最佳設(shè)計方案。（通過創(chuàng)意設(shè)計的方式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力，讓學(xué)生將所學(xué)的藍(lán)牙技術(shù)知識應(yīng)用到實(shí)際問題中。）（四）課堂小結(jié)師：同學(xué)們，今天我們一起學(xué)習(xí)了藍(lán)牙協(xié)議的基本原理、近距離通信的特點(diǎn)以及藍(lán)牙翻頁筆的實(shí)踐探索。通過學(xué)習(xí)，我們了解了藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展歷程、藍(lán)牙協(xié)議棧的組成、藍(lán)牙設(shè)備的連接過程和數(shù)據(jù)傳輸原理，掌握了近距離通信的特點(diǎn)和藍(lán)牙設(shè)備的使用方法。希望同學(xué)們在今后的學(xué)習(xí)和生活中，能夠關(guān)注藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展，積極探索其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，為推動信息技術(shù)的進(jìn)步貢獻(xiàn)自己的力量。（五）作業(yè)布置1.查閱資料，了解更多關(guān)于藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用案例，并選擇一個自己感興趣的案例進(jìn)行分析，寫一篇短文