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九年级上册信息技术教学设计
课题
《揭开物联网的面纱》
单元
二单元
学科
信息技术
年级
九年级
学习目标
知识与技能：1.分析智能温室项目的结构和特点。2.了解物联网及其特征和关键技术。过程与方法：通过讲解，会分析智能温室项目的结构和特点；通过小组探索实践，了解物联网及其特征和关键技术；通过拓展延伸学习，了解区块链。情感、态度与价值观：提高学生生活实践应用能力和信息素养，使学生乐于使用信息技术解决生活中的问题。培养学生的计算机思维和自主探究、小组合作能力，感受物联网为生活带来的便利。激发学生的创造力。
重点
智能温室项目的结构和特点。
难点
物联网及其特征和关键技术
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
一、新课导入1、情景展示欢欢：老师，智能温室太有意思了，它要用到互联网，但又好像和互联网不同。老师：欢欢，你觉得它和互联网的不同之处在哪里 欢欢：老师，互联网实现了人与人的交流，但它却实现了我和植物之间的连通，还有植物与环境之间的连通。老师：欢欢，你总结得很好，这就是一个典型的物联网应用项目，它实现了物与物之间的连通。我们一起来分析探究。2、揭示课题
了解
了解本节课的学习目标
讲授新课
二、新知学习（一）、分析智能温室项目首先，实现远程对植物的养护，有几个必不可少的要素：1.感知植物生长的环境。环境因素包括空气的温湿度、光照度、土壤的温湿度。如果再精准些，还可以包括空气中的二氧化碳浓度、土壤酸碱度、土壤肥力情况等。这些环境因子被各奏传感器感知和采集，并以数字化的形式呈现出来。2.分析智能温室项目。想要通过手机、电脑等登录物联网监控云平台，既能远程查看温室的环境情况，也能远程控制温室的环境变化，需要Wi-Fi、蓝牙、手机移动通信技本等来实现感知信息和控制信息高效稳定地传输。3.智能分析与远程控制。温室环境因子的变化信息被感知、被传输到计算设备或云平台后，通过综合分析和智能判断，远程连接控制设备，做出适宜的处理。如土壤湿度不够时，启动水泵抽水浇灌；光照不够时，调节植物补光灯补光。智能温室的工作逻辑如图2-3-1所示。其次，再来梳理智能温室系统的基本结构，如图2-3-2所示。1.应用系统：用户要查看传感器采集的实时数据、外接设备的工作状态，发出控制指令，实现远程控制和状态调整，都离不开物联网应用平台来接入，它能帮助用户实现对话与提供服务。2.数据处理与控制系统·主控板、控制设备、云平台共同构成了智能温室项目的数据处理与控制系统，它们是智能温室的“大脑”，负责数据的计算、分析、决策与控制处理。3.网络系统：感知系统采集的环境信息需要传输给数据处理系统，数据处理系统的信息需要反馈给应用者，也需要反馈给控制系统，控制系统需要指捧设备做出“浇灌”“补光”等反应，这其中的信息数据传输与交流都离不开网络系统，它们就像物联网的“神经系统”。4.感知系统：在智能温室里，空气温湿度传感器、光照传感器、土壤温湿度传感器构成了物联网的“感官”，它们组成的感知系统感知着植物的生长环境因素及其变化，联系着真实的物理世界和虚拟的信息世界。由此可以看出，物联网是在互联网的基础上延伸和扩展的网络。不同于互联网的是，它的用户端延伸和扩展到物与物之间，进行物与物之间的信息交换和通信，也就是“物物相息”。（二）、认识物联网经历了实践与分析之后，我们一起来揭开物联网的神秘面纱。1.物联网的概念物联网(Internet
of
Things，IoT)是指通过信息传感设备，按约定的协议，将任何物体与网络相连接，物体通过信息传播媒介进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监管等功能。物联网的核心和基础仍然是互联网，也可以说，物联网是互联网的应用拓展。物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业的革命性发展的产物，已被正式列为国家重点发展的战略性新兴产业之一。物联网应用覆盖了各行各业，发展前景甚为广阔。2.物联网的特征(1)全面感知利用无线射频识别(Radio
FreqeencyIdentification,
RFID)、传感器、定位器等手段随时随地对物体进行信息采集和获取。数据采集方式众多，且数据采集多点化、多雏化、网络化，可实现对现实世界各种物理现象的普遍感知。(2)可靠传递通过各种网络，既包括互联网、电信网等公共网络，也包括电网、交通网等专用网络，建立起物联网内实体间的广泛互联，实现信息的传输、交互和共享。(3)智能处理利用云计算、模糊识别和数据融合等各种智能计算技术，对海量数据和信息进行处理、分析和对物体实施智能化的控制。主要体现在物联网中从感知到传输再到决策应用的信息流，并最终为控制提供支持。3.物联网的架构物联网的技术架构可分为感知层、网络层、支撑层、应用层。(1)感知层感知层处于架构底层，衔接物理世界和信息世界，是物联网应用和发展的基础。主要通过传感器和实时定位等技术，对物体的属性、环境状态、行为模式等信息进行实时的辨识和采集。(2)网络层网络层负责传递信息，实现更加广泛的互联功能。把感知到的信息可靠且安全地进行传送，需要传感器网络与移动通信技术、互联网技术、卫星通信技术相融合。(3)支撑层支撑层主要运用云计算、大数据、人工智能等技术，对获取的海量信息进行实时控制和管理，以便实现智能化信息处理、态势分析、预测计算以及海量数据存储等，同时为应用层提供智能计算处理的支撑。(4)应用层应用层是物联网和用户的接口、它与各行各业的需求结合，实现物联网的智能应用。根据各类应用的特点，集成相关的内容服务，如智能校园、智能交通、智能医疗、智能家居、智能物流、智能农业等行业应用，也包括跨行业、跨应用跨系统之间的信息协同、共享、互通的功能。4.物联网的关键技术物联网的形成和发展得益于感知与标识技术、信息传输技术、信息处理技术、信息安全技术等诸多技术领域的持续革新。目前，物联网已呈现出数据海量化、连接设备种类多样化、应用终端智能化的特点。(1)识别技术对物理世界的识别是实现物联网全面感知的基础。常用的识别技术有RFID标识、二维码、条形码等，涵盖物品识别、位置识别和地理识别。射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它是物联网最为重要的一种基础技术，在各领域均有广泛应用。(2)传感器技术传感器是物联网系统中的关键组成部分，它能感知外界信息，如温湿度、电压、电流、声音、气味、磁场、放射线等，并按照一定的规律转换成可用的信号。传感器延伸了人类的感官，物联网正是通过各种各样的传感器以及由它们组成的传感网来感知整个物质世界。智能温室项目所用的温湿度传感器就是热敏电阻类型的传感器。(3)无线网络技术当物体与物体“交流”的时候，就需要支持大批量数据传输的高速无线网络，无线网络的速度决定了设备连接的速度和稳定性。若无线网络的速度太低，就会出现设餐反应滞后或者连接失败等问题。目前4G、NB-IoT技术都是常见的物联网连接技术,5G网络技术也正在逐步普及。4G和5G网络通信技术让网络信息传输量和信息传输速度不断提升。NB-IoT(Narrow
Band
Internet
of
Things)技术是一种新兴的窄带通信技术，它完全兼容于移动通信系统。因其具备窄带数据传输、覆盖域广、海量设备接入、极低功耗等优势，成为公共环境设备联网的最佳解决方案，如共享单车、路灯管理、智能抄表、智能停车等。(4)智能技术智能技术与物联网密不可分，物联网负责将物体连接起来，而智能技术则整合互联的物体和互通的数据进行模式识别、分类匹配、计算处理、机器学习和预测分析，进而使物联网更加智能化。你使用过手机应用程序来拍照识别植物吗 它就是智能技术在物联网中的应用，其实这类技术的应用前景远不止识别植物那么简单，如果我们把这类智能技术应用到智能农业中，还可以实现植物常见病虫害的识别与防治等。三、分享交流，说一说讨论：随处可见的共享单车作为低碳环保的绿色出行方式，给我们的交通出行带来丁便利。你觉得共享单车与物联网之间是什么关系 请你尝试基于物联网的特征、架构和关键技术来分析一下共享单车。四、拓展延伸拓展阅读：物联网与区块链技术的融合我们已经身处一个万物互联的时代，物联网技术在智能家居、可穿戴医疗、智能交通、智能物流等领域的深入应用，重塑和丰富了社会生产生活的形态和方式。例如，在智能物流的运输、仓储、包装、装卸搬运、流通加工、配送、信息服务等各个环节，已实现了各种设备和数据的全面感知和高效互联。然而，数据在不同设备和物流环节之间流转时，存在被恶意伪造、篡改等风险，区块链技术正好可以解决这些问题。1.什么是区块链 区块链(Blockchain)作为一种分布式交易验证和数据共享技术，可为不同的人和机构之间建立信任关系，是实现数据和资产在互联网上安全流转的重要基础。存放在区块链上的数据可以被链上的所有节点共同维护，区块链在技术层面具有不可伪造、不可抵赖、不可篡改、不可撤销等属性，在应用层面具有数据公开透明、交易可跟踪等特点，在金融、政务、医疗等国计民生的各个行业和领域都具有重要的应用。2.区块链能给物联网带来什么 区块链为物联网带来的价值可以体现在多个方面，例如：(1)避免数据篡改：物联网中的数据只要写入区块链，就无法再改变，可确保数据不会被伪造或篡改，还能依托区块链的链式结构追溯数据流向。(2)促进数据流动：区块链岣分布式对等结构和公开透明的算法，有利于打破数据孤岛的桎梏，促进连接到物联网的各个设备和服务商多方协作。(3)身份认证鉴权：区块链的验证和共识机制有助于防止非法或恶意节点接入物联网，为物联网设餐的安全运行提供支撑。3.典型应用案例建立基于区块链的炒流快递系统，在快递交接过程中，货物是否签收或交付只需要在区块链中查询即可。用户没有确认收到快递，区块链中就不会有相关快递的签收记录，此机制可有效杜绝快递签名伪造，快递冒领、误领等问题。利用区块链的不可篡改、数据完整追溯以及时间戳等功能，建立物联网防伪追溯能力开放平台，可针对食品、药品、艺术品、收藏品、奢侈品等商品，提供防伪溯源服务，实现线上线下零售商品的身份认证、流转追溯与交易记录存证等，从而有效地保护品牌方和消费者的权益，帮助消费者提升购物体验。
学习分析智能温室项目观察学习梳理智能温室系统的基本结构认识物联网学习，实践了解物联网的特征了解物联网的架构学习物联网的关键技术实践，交流学习交流分享拓展延伸
分析智能温室项目锻炼思维培养动手能力梳理智能温室系统的基本结构认识物联网增加知识面培养学生举一反三、学习迁移的能力；鼓励学生尝试完成操作练习了解物联网的特征了解物联网的架构学习物联网的关键技术实践交流培养表达能力培养表达能力拓展延伸
课堂小结
五、课堂小结今天你有哪些收获？遇到了哪些困难？是怎么解决的？还有哪些困惑？
分享交流
学习反馈学会倾听
作业布置
六、作业布置
预习下一课《爬取网络信息》。
预习下一课
培养自主学习能力
板书
第3节
揭开物联网的面纱分析智能温室项目认识物联网物联网的概念物联网的特征物联网的架构物联网的关键技术
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精品试卷·第
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（共
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揭开物联网的面纱
九年级上册
第3节
揭开物联网的面纱
欢欢，你觉得它和互联网的不同之处在哪里
老师，智能温室太有意思了，它要用到互联网，但又好像和互联网不同。
欢欢，你总结得很好，这就是一个典型的物联网应用项目，它实现了物与物之间的连通。我们一起来分析探究。
老师，互联网实现了人与人的交流，但它却实现了我和植物之间的连通，还有植物与环境之间的连通。
1.感知植物生长的环境。环境因素包括空气的温湿度、光照度、土壤的温湿度。如果再精准些，还可以包括空气中的二氧化碳浓度、土壤酸碱度、土壤肥力情况等。这些环境因子被各奏传感器感知和采集，并以数字化的形式呈现出来。
一、分析智能温室项目
首先，实现远程对植物的养护，有几个必不可少的要素：
2.分析智能温室项目。想要通过手机、电脑等登录物联网监控云平台，既能远程查看温室的环境情况，也能远程控制温室的环境变化，需要Wi-Fi、蓝牙、手机移动通信技本等来实现感知信息和控制信息高效稳定地传输。
一、分析智能温室项目
3.智能分析与远程控制。温室环境因子的变化信息被感知、被传输到计算设备或云平台后，通过综合分析和智能判断，远程连接控制设备，做出适宜的处理。如土壤湿度不够时，启动水泵抽水浇灌；光照不够时，调节植物补光灯补光。智能温室的工作逻辑如图2-3-1所示。
一、分析智能温室项目
其次，再来梳理智能温室系统的基本结构，如图2-3-2所示。
一、分析智能温室项目
1.应用系统：用户要查看传感器采集的实时数据、外接设备的工作状态，发出控制指令，实现远程控制和状态调整，都离不开物联网应用平台来接入，它能帮助用户实现对话与提供服务。
一、分析智能温室项目
2.数据处理与控制系统·主控板、控制设备、云平台共同构成了智能温室项目的数据处理与控制系统，它们是智能温室的“大脑”，负责数据的计算、分析、决策与控制处理。
3.网络系统：感知系统采集的环境信息需要传输给数据处理系统，数据处理系统的信息需要反馈给应用者，也需要反馈给控制系统，控制系统需要指捧设备做出“浇灌”“补光”等反应，这其中的信息数据传输与交流都离不开网络系统，它们就像物联网的“神经系统”。
一、分析智能温室项目
4.感知系统：在智能温室里，空气温湿度传感器、光照传感器、土壤温湿度传感器构成了物联网的“感官”，它们组成的感知系统感知着植物的生长环境因素及其变化，联系着真实的物理世界和虚拟的信息世界。
一、分析智能温室项目
由此可以看出，物联网是在互联网的基础上延伸和扩展的网络。不同于互联网的是，它的用户端延伸和扩展到物与物之间，进行物与物之间的信息交换和通信，也就是“物物相息”。
物联网(Internet
of
Things，IoT)是指通过信息传感设备，按约定的协议，将任何物体与网络相连接，物体通过信息传播媒介进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监管等功能。
二、认识物联网
1.物联网的概念
物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业的革命性发展的产物，已被正式列为国家重点发展的战略性新兴产业之一。物联网应用覆盖了各行各业，发展前景甚为广阔。
二、认识物联网
物联网的核心和基础仍然是互联网，也可以说，物联网是互联网的应用拓展。
利用无线射频识别(Radio
Freqeency
Identification,
RFID)、传感器、定位器等手段随时随地对物体进行信息采集和获取。数据采集方式众多，且数据采集多点化、多雏化、网络化，可实现对现实世界各种物理现象的普遍感知。
2、物联网的特征
(1)全面感知
通过各种网络，既包括互联网、电信网等公共网络，也包括电网、交通网等专用网络，建立起物联网内实体间的广泛互联，实现信息的传输、交互和共享。
(2)可靠传递
利用云计算、模糊识别和数据融合等各种智能计算技术，对海量数据和信息进行处理、分析和对物体实施智能化的控制。主要体现在物联网中从感知到传输再到决策应用的信息流，并最终为控制提供支持。
2、物联网的特征
(3)智能处理
(1)感知层
感知层处于架构底层，衔接物理世界和信息世界，是物联网应用和发展的基础。主要通过传感器和实时定位等技术，对物体的属性、环境状态、行为模式等信息进行实时的辨识和采集。
3、物联网的架构
物联网的技术架构可分为感知层、网络层、支撑层、应用层。
网络层负责传递信息，实现更加广泛的互联功能。把感知到的信息可靠且安全地进行传送，需要传感器网络与移动通信技术、互联网技术、卫星通信技术相融合。
3、物联网的架构
(2)网络层
支撑层主要运用云计算、大数据、人工智能等技术，对获取的海量信息进行实时控制和管理，以便实现智能化信息处理、态势分析、预测计算以及海量数据存储等，同时为应用层提供智能计算处理的支撑。
(3)支撑层
应用层是物联网和用户的接口、它与各行各业的需求结合，实现物联网的智能应用。根据各类应用的特点，集成相关的内容服务，如智能校园、智能交通、智能医疗、智能家居、智能物流、智能农业等行业应用，也包括跨行业、跨应用跨系统之间的信息协同、共享、互通的功能。
3、物联网的架构
(4)应用层
(1)识别技术
对物理世界的识别是实现物联网全面感知的基础。常用的识别技术有RFID标识、二维码、条形码等，涵盖物品识别、位置识别和地理识别。射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它是物联网最为重要的一种基础技术，在各领域均有广泛应用。
4、物联网的关键技术
物联网的形成和发展得益于感知与标识技术、信息传输技术、信息处理技术、信息安全技术等诸多技术领域的持续革新。目前，物联网已呈现出数据海量化、连接设备种类多样化、应用终端智能化的特点。
传感器是物联网系统中的关键组成部分，它能感知外界信息，如温湿度、电压、电流、声音、气味、磁场、放射线等，并按照一定的规律转换成可用的信号。传感器延伸了人类的感官，物联网正是通过各种各样的传感器以及由它们组成的传感网来感知整个物质世界。
(2)传感器技术
4、物联网的关键技术
智能温室项目所用的温湿度传感器就是热敏电阻类型的传感器。
当物体与物体“交流”的时候，就需要支持大批量数据传输的高速无线网络，无线网络的速度决定了设备连接的速度和稳定性。若无线网络的速度太低，就会出现设餐反应滞后或者连接失败等问题。目前4G、NB-IoT技术都是常见的物联网连接技术,5G网络技术也正在逐步普及。4G和5G网络通信技术让网络信息传输量和信息传输速度不断提升。
(3)无线网络技术
4、物联网的关键技术
NB-IoT(Narrow
Band
Internet
of
Things)技术是一种新兴的窄带通信技术，它完全兼容于移动通信系统。因其具备窄带数据传输、覆盖域广、海量设备接入、极低功耗等优势，成为公共环境设备联网的最佳解
决方案，如共享单车、路灯管理、智能抄表、智能停车等。
智能技术与物联网密不可分，物联网负责将物体连接起来，而智能技术则整合互联的物体和互通的数据进行模式识别、分类匹配、计算处理、机器学习和预测分析，进而使物联网更加智能化。
(4)智能技术
4、物联网的关键技术
(4)智能技术
4、物联网的关键技术
你使用过手机应用程序来拍照识别植物吗 它就是智能技术在物联网中的应用，其实这类技术的应用前景远不止识别植物那么简单，如果我们把这类智能技术应用到智能农业中，还可以实现植物常见病虫害的识别与防治等。
随处可见的共享单车作为低碳环保的绿色出行方式，给我们的交通出行带来丁便利。你觉得共享单车与物联网之间是什么关系 请你尝试基于物联网的特征、架构和关键技术来分析一下共享单车。
讨论：
我们已经身处一个万物互联的时代，物联网技术在智能家居、可穿戴医疗、智能交通、智能物流等领域的深入应用，重塑和丰富了社会生产生活的形态和方式。例如，在智能物流的运输、仓储、包装、装卸搬运、流通加工、配送、信息服务等各个环节，已实现了各种设备和数据的全面感知和高效互联。然而，数据在不同设备和物流环节之间流转时，存在被恶意伪造、篡改等风险，区块链技术正好可以解决这些问题。
物联网与区块链技术的融合
拓展阅读
什么是区块链
1、什么是区块链
区块链(Blockchain)作为一种分布式交易验证和数据共享技术，可为不同的人和机构之间建立信任关系，是实现数据和资产在互联网上安全流转的重要基础。存放在区块链上的数据可以被链上的所有节点共同维护，区块链在技术层面具有不可伪造、不可抵赖、不可篡改、不可撤销等属性，在应用层面具有数据公开透明、交易可跟踪等特点，在金融、政务、医疗等国计民生的各个行业和领域都具有重要的应用。
(1)避免数据篡改：物联网中的数据只要写入区块链，就无法再改变，可确保数据不会被伪造或篡改，还能依托区块链的链式结构追溯数据流向。
2、区块链能给物联网带来什么
区块链为物联网带来的价值可以体现在多个方面，例如：
(2)促进数据流动：区块链岣分布式对等结构和公开透明的算法，有利于打破数据孤岛的桎梏，促进连接到物联网的各个设备和服务商多方协作。
(3)身份认证鉴权：区块链的验证和共识机制有助于防止非法或恶意节点接入物联网，为物联网设餐的安全运行提供支撑。
建立基于区块链的炒流快递系统，在快递交接过程中，货物是否签收或交付只需要在区块链中查询即可。用户没有确认收到快递，区块链中就不会有相关快递的签收记录，此机制可有效杜绝快递签名伪造，快递冒领、误领等问题。
3、典型应用案例
利用区块链的不可篡改、数据完整追溯以及时间戳等功能，建立物联网防伪追溯能力开放平台，可针对食品、药品、艺术品、收藏品、奢侈品等商品，提供防伪溯源服务，实现线上线下零售商品的身份认证、流转追溯与交易记录存证等，从而有效地保护品牌方和消费者的权益，帮助消费者提升购物体验。
谢谢观看
