(共57张PPT)
感受物联网的魅力
沪科版八年级下册
内容总览
目录
01
05
03
02
04
06
学习目标
新知导入
了解物联网
发现生活中的物联网应用
了解标识物体信息的技术
物联网安全
07
板书设计
09
课后作业
08
课堂总结
教学目标
学生能够理解物联网的基本概念及其在生活中的广泛应用，认识到物联网技术在现代社会中的重要性和必要性。
信息意识
学生能够认识到不同类型的标识物体技术在物体识别和信息传递中的作用，并意识到信息标准化和编码的重要性。
信息意识
教学目标
学生能够运用逻辑思维和系统分析的方法，理解物联网设备如何通过网络互联实现智能行为的原理，包括数据传输、设备间通信和自动控制等过程。
计算思维
学生能够通过案例分析，探究物联网技术在实际应用中如何解决问题，提高效率，以及可能带来的挑战和风险，从而培养问题解决能力。
计算思维
教学目标
学生能够利用数字化工具（如互联网、电子图书等）自主学习物联网相关的知识和技术，了解最新的物联网发展趋势和应用前景。
数字化学习与创新
学生能够在团队合作中开展创新性的物联网应用项目探究，培养实践能力和创新思维。
数字化学习与创新
教学目标
学生能够认识到在使用物联网技术时应遵守的法律法规和道德规范，尊重个人隐私和数据安全，维护网络安全和公共利益。
信息社会责任
学生能够积极参与物联网技术的推广和应用，同时也能够理性地分析和讨论物联网技术可能带来的社会问题，为社会的可持续发展做出贡献。
信息社会责任
新知导入
手机扫码进入无人超市，拿取货架上的商品，离开时超市会自动识别所选商品，完成手机扣款；网上购买商品后，顾客可随时查看物流信息，了解快递包裹现在被运送到哪里了，大概何时能送到；快递抵达小区后，收到快递员发送的取件码，据此去自助快递柜扫码取件……生活中这些场景的背后都离不开物联网的身影。
新知导入
本单元中，将通过一些具体实例，了解物联网的基本概念及发展状况，从生活中发现物联网技术的应用，体验物联网技术应用和带来的变化；了解条形码、电子标签、卫星定位系统等技术；尝试从日常生活中发现可以借助物联网技术解决的简单问题，分析任务需求，设计简单的解决方案，并利用实验器材设计、制作简易的物联网系统。
新知讲解
一、活动背景
城市里，智能交通系统利用摄像头等设备全天候采集道路数据，根据车流量的大小自动实现对红绿灯的动态、实时控制；农田里，自动灌溉系统利用各种传感器监测土壤温、湿度等数据，并根据数据分析结果打开喷头对缺水的田地进行灌溉……物联网在物体与物体之间建立了联系，使得这些没有生命的物体有了“自主的”行为。
在本活动中，将尝试对物联网的概念及其在生活中的应用展开探究，并了解电子标签、全球卫星定位系统等标识物体信息的技术。
新知讲解
二、了解物联网
今天，通过互联网，人与人之间已经能够突破地域障碍轻松地开展交流、贸易和合作，及时地建立联系(图2-1-1)。这也是互联网最重要的用途，它使得世界各地的人们都能够无障碍地交流和沟通。当然，世界上除了人，还有其他生物，以及所有没有生命的物体，而要将这些物体也连接起来就要用到物联网。
新知讲解
二、了解物联网
物联网就是“物物相连的互联网”(Internet of Things,简称loT),它是在互联网的基础上，通过无线传感技术，实现人与物、物与物之间连接的系统(图2-1-2)。
新知讲解
二、了解物联网
物联网的实践最早可追溯到1990年出现的网络可乐贩售机，它被认为是最早的物联网设备之一。1999年，物联网的概念被首次提出。发展至今，物联网的内涵已经发生了较大变化，技术和应用也有了较大的发展。早期的物联网是两个或多个设备之间在近距离内传输数据，大多采用有线通信技术实现物物相连。后来，为了方便物体的移动，多使用无线通信技术。例如，将摄像头、门窗传感器、智能灯等智能家居产品连接到Wi-Fi,再通过Wi-Fi对这些设备进行控制。
新知讲解
二、了解物联网
目前，在智能家居产品中应用得较为广泛的短距离无线通信技术为ZigBee、Wi-Fi和蓝牙等，它们在传输距离、传输速率、设备功耗、成本、安全性等方面各有优势。基于Wi-Fi的物联网虽然方便，但是设备功耗较大。通常，人们把距离在100m以内的通信称之为短距离通信，而距离超过1000m的通信称为长距离通信。
提示板
新知讲解
二、了解物联网
现今，随着NB-IoT、5G等技术的发展，物联网已能满足通信距离长、设备功耗低、成本低、连接数量多等需求，其应用领域不断扩大。例如，物联网技术可以让城市中的各类市政系统设施智能互联，实现给水、排水、供暖、供电、供气、路灯等基础设施的智能化管理，如实现智能无线抄表，解决过去人工抄表效率低的问题。甚至城市里的每一个窨井盖、垃圾桶都可以接入物联网，实现智能监管，如窨井盖感知到自己发生了位移或者倾斜后，发出安全警报，通知相关人员处理。
新知讲解
二、了解物联网
以小组为单位，从ZigBee、Wi-Fi、蓝牙、NB-IoT、5G中选择一个开展数字化学习，并在班级里分享自己的学习成果。
数字化学习
查看参考：ZigBee技术
新知讲解
二、了解物联网
5G,全称第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术。5G与物联网密切相关，能支持海量物联网通信和低时延、高可靠通信。5G网络的理论下行速度为10Gb/s(相当于下载速度1.25GB/s)。5G网络的主要目标是让终端用户始终处于联网状态。2019年6月6日，我国正式发放5G商用牌照，标志着我国进入5G商用元年。
知识链接
新知讲解
二、了解物联网
NB-loT是NarrowBandInternetofThings(基于蜂窝的窄带物联网)的简称，是物联网的一个重要分支。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。由于NB-IoT具备低功耗、广覆盖、低成本、大容量等优势，其应用广泛，如用于远程抄表、资产跟踪、智能停车、智慧农业等。
知识链接
新知讲解
现今，物联网技术在日常生活中并不少见。例如，使用小区门禁卡、校园一卡通等完成自动开门、刷卡消费等，见图2-1-5;汽车通过高速公路收费站时，利用ETC(电子不停车收费系统)实现车辆识别和自动收费，见图2-1-6。
三、发现生活中的物联网应用
新知讲解
通过物联网能将家中的各种智能家居设备(如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、网络家电等)连接到一起。出门在外，人们可以随时利用手机来查看家里的温度、湿度、安全状况等，或控制各种智能家居产品，如远程开启电饭煲、关闭空调，见图2-1-7。
三、发现生活中的物联网应用
新知讲解
基于物联网的智能公交系统具有车辆监控调度、车载终端、电子站牌和通信网络等功能模块，可实现各车次到站时间等信息的实时发布，为市民乘车选择和公交监控管理提供实时的公交到站信息。乘客既可以查看公交站点电子显示屏上滚动显示的各路公交车的预计到站时间,也可以利用手机上的公交查询App查询公交车到站时间。
三、发现生活中的物联网应用
新知讲解
很多人在运动时，会佩戴智能手环，这种可穿戴设备使用了物联网技术。上网查看智能手环具有哪些功能，它记录了哪些数据。
三、发现生活中的物联网应用
数字化学习
查看参考：智能手环
新知讲解
以小组为单位，选择一种物联网应用，如ETC、智能抄表，展开调查与研究，并在班级里交流与展示。
三、发现生活中的物联网应用
说说做做
查看参考：ETC
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新知讲解
当前，物联网应用已涉及国民经济和社会生活的方方面面，其应用领域包括交通运输、环境保护、公用事业、医疗保健、制造业、商业金融、家庭，以及智能农业、家居建筑、能源电力、安保防恐、市政管理等(见表2-1-1)。
三、发现生活中的物联网应用
行业 应用举例
交通运输 智能停车、道路收费、车队管理、物流管理、货物跟踪、自动导航
环境保护 环境监测、动物监测、野生动物跟踪、有害废物跟踪
公用事业 智能抄表、智能电/水/气网、窨井盖监控、智能路灯、监控摄像头
医疗保健 医疗设备跟踪、远程医疗诊断、远程监护
制造业 工业自动化、流程监控、供应链监控、货品管理
商业金融 自动售卖机、POS机、ATM机、电子标牌、广告灯箱
家庭 智能家居、可穿戴设备、宠物跟踪、儿童/老人监护跟踪、安防监控
新知讲解
思考并讨论物联网对人们生活产生的积极正面的影响以及可能带来的潜在隐患。
三、发现生活中的物联网应用
说说做做
查看参考：物联网技术的利与弊
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新知讲解
要实现物物相连，首先要对物体进行有效的、标准化的编码与标识，使其能够被感知、跟踪，从而可以溯源。
四、了解标识物体信息的技术
1.认识条形码技术
条形码，或简称条码，是由一组规则排列的条(黑条)、空(白条)以及对应的字 符组成的标记。这些条和空按照一定的规则组成，可以表示一定的信息。条形码分为一维条形码(图2-1-10)和二维条形码。当使用专门的条形码识别设备，如手持式条码扫描器扫描条码时(图2-1-11),条码中包含的信息就可以转换成计算机可以识别的数据。
新知讲解
四、了解标识物体信息的技术
1.认识条形码技术
新知讲解
四、了解标识物体信息的技术
一维条形码是在一个维度上存储数据。常见的一维条形码是由黑条(简称条)和白条(简称空)排成平行线图案，靠条和空的不同宽度和位置来传递信息。一维条形码常用于图书管理、商品包装、物流单，可以标识出物品的生产国、制造厂家、商品名称、生产日期，或图书分类号、邮件起止地点、类别、日期等信息。
(1)一维条形码及其应用
新知讲解
四、了解标识物体信息的技术
为了使商品能够在全世界自由、广泛地流通，国际物品编码协会制定了通用商品条形码。上网了解商品条形码的组成及作用。
数字化学习
查看参考：商品条形码的组成及作用
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新知讲解
四、了解标识物体信息的技术
一维条形码存储的信息量非常有限，这句话对吗 为什么
说说做做
参考：是的，一维条形码存储的信息量确实非常有限。这是由一维条形码的构成方式决定的。一维条形码是由一系列宽度不同的黑白条纹组成的，每个条纹代表一个数字或字符。通过扫描仪读取这些条纹的宽度，可以识别出条形码所代表的信息。然而，由于一维条形码只能在一个方向上（通常是水平方向）表示信息，因此其存储容量受到了很大的限制。具体来说，一维条形码通常只能存储几十个字符的信息，这对于一些简单的应用来说可能足够了，但对于需要存储大量信息的应用来说，就显得非常不足。
新知讲解
四、了解标识物体信息的技术
二维条形码又称二维码，具有识别速度快、精度高、成本低、可靠性强等优点，其应用非常广泛，常用于名片制作、会议签到、产品溯源、电子票务、电子商务等。如图2-1-12所示，二维码支付已变得越来越流行。
(2)二维条形码及其应用
新知讲解
四、了解标识物体信息的技术
上网浏览，了解更多条形码在实际生活中的应用。
数字化学习
二维码支付已经成为现代生活的一部分，无论是购物、餐饮还是其他消费场景，只需扫描二维码即可完成支付。此外，二维码也用于金融投资，如扫描二维码进行股票、基金等金融产品的购买。
支付与金融
商家可以通过二维码进行优惠券、折扣信息的推广。消费者扫描二维码后，可以直接获取优惠信息，提高了营销活动的参与度和效果。
市场营销
新知讲解
四、了解标识物体信息的技术
上网浏览，了解更多条形码在实际生活中的应用。
数字化学习
在公交站牌、地铁站等公共场所，通过扫描二维码可以获取公交路线、地铁时刻表等信息。此外，一些城市还推出了二维码电子身份证、驾驶证等公共服务。
公共服务
在教育培训领域，二维码也发挥了重要作用。例如，通过扫描二维码可以获取课程资料、在线视频等学习资源。
教育培训
在医疗健康领域，二维码被用于健康管理、疫苗接种等方面。通过扫描二维码，可以获取个人的健康信息、疫苗接种记录等。
健康管理
新知讲解
四、了解标识物体信息的技术
2.认识电子标签技术
电子标签技术是射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)的俗称。如图2-1-13所示，电子标签是一个含有芯片的薄片，可以方便地贴在物品上。电子标签技术是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。
新知讲解
四、了解标识物体信息的技术
电子标签具有体积小、容量大、寿命长、可重复使用等特点，可支持快速读写、非可视识别、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理。其应用广泛，目前已被应用于金融支付、物流、零售、制造业、医疗、身份识别、防伪、资产管理、交通、食品、动物识别、图书馆、汽车、航空、军事等领域或行业。
新知讲解
四、了解标识物体信息的技术
例如，一些图书馆的图书自助借阅功能就是采用电子标签技术实现的。图书馆里的每一本书都贴有电子标签，如图2-1-14所示。借还书时，将图书放在设备的图书识别区(图2-1-15),设备就能通过电子标签识别图书的信息，并将电子标签里存储的图书条码号发送给计算机中的图书管理系统。
新知讲解
四、了解标识物体信息的技术
图书管理系统通过图书条码号就能在图书数据库中查询到该图书的其他信息，如书名、书架号等，显示在屏幕上，如图2-1-16所示。
新知讲解
四、了解标识物体信息的技术
举出生活中使用电子标签技术标识物体的更多实例，分析使用电子标签技术标识物体的优势和不足。
说说做做
查看参考：电子标签技术标识物体
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新知讲解
四、了解标识物体信息的技术
近年来，应用得越来越广泛的NFC近场通信技术是由RFID及互联互通技术整合演变而来的。NFC(Near Field Communication)即“近场通信”,也叫“近距离无线通信”,是一种短距离的高频无线通信技术，允许电子设备之间进行非接触式、点对点的数据传输。由于采取了独特的信号衰减技术，NFC具有距离近、带宽高、能耗低等特点。
知识链接——NFC近场通信技术
新知讲解
四、了解标识物体信息的技术
NFC的主要应用有：
(1)卡模拟，这是NFC最早的功能之一。可将手机作为公交卡和银行卡使用，减少出行携带卡片的数量。
(2)文件传输，类似于手机蓝牙，在两台手机都开启NFC功能后，手机靠近即可建立连接，传输或接收文件。现在很多相机和照片打印机之间也通过NFC 进行图片的快速传输。
知识链接——NFC近场通信技术
新知讲解
四、了解标识物体信息的技术
3.认识卫星定位系统
卫星定位系统是从卫星上连续发射无线电信号，为地面、海洋、空中和空间用户导航定位的系统。中国北斗卫星导航系统(以下简称北斗系统)是中国自行研制的全球卫星导航系统，具有快速定位、双向通信、精密授时三大基本功能。北斗系统可为用户提供全天候、高精度、快速实时的定位服务，应用场景包括车辆跟踪监控、铁路运营监控、灾害定位预警速报、救灾指挥调度等诸多方面；北斗系统用户终端具有双向报文通信功能，这在远洋航行中具有重要的应用价值；北斗系统具有精密授时功能，可向用户提供20ns—100ns时间同步精度。
新知讲解
四、了解标识物体信息的技术
北斗系统
新知讲解
四、了解标识物体信息的技术
所谓授时，解决的是时间同步的问题。在生活中感觉相差微不足道的一秒钟，在许多行业里影响巨大。例如，航天活动需要时间的精准同步。飞船与目标飞行器交会对接时，双方的对接部位必须精确对准，严丝合缝，这就需要地面多个测控站对两个飞行器的姿态同步观测，实时发出测控指令。
提示板
新知讲解
四、了解标识物体信息的技术
北斗系统的名字是怎么来的呢 上网调查开发北斗系统对我国的意义，深入了解北斗系统的功能。
数字化学习
查看参考：北斗系统
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新知讲解
四、了解标识物体信息的技术
我国为什么要自主研发北斗系统
说说做做
查看参考：自研北斗系统
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新知讲解
四、了解标识物体信息的技术
当我们要观测和控制一个物体的时候，首先要知道它是什么,在哪里。以集装箱为例，一个港口中摆放着成千上万个外形一样的集装箱，但其中装载的东西却完全不同。吊车手看错箱子并将之送错船的情况时有发生，这叫作“错箱率”。有了北斗系统之后，只要在集装箱上安装一个小小的无线终端，把集装箱自身的编号和位置信息一起发送出去，人们就知道哪个箱子在什么地方，大幅度降低了错箱率。
北斗系统与物联网
新知讲解
四、了解标识物体信息的技术
这样的技术还可以实现无人码头和远程货物跟踪。只要给机器人起重机装上北斗定位终端，根据集装箱发来的位置信息，机器人起重机就能按照程序自动执行装卸任务。货船出海之后，可以继续通过北斗系统确定集装箱的位置，然后通过卫星通信把信息发送回去。这样，货主就可以随时知道集装箱到哪里了，是否安全。
北斗系统与物联网
新知讲解
四、了解标识物体信息的技术
北斗系统已在交通、农业、林业、渔业、电力、金融等领域得到广泛应用，并对这些领域产生深远的影响。
北斗系统在我国的应用实例
新知讲解
四、了解标识物体信息的技术
中国是农业大国，北斗卫星导航技术结合遥感、地理信息等技术，使得传统农业向智慧农业加快发展，显著降低了生产成本，提升了劳动生产率，提高了劳动收益。北斗系统广泛应用于农田信息采集、土壤养分及分布调查、农作物施肥、农作物病虫害防治、特种作物种植区监控，以及农业机械无人驾驶、农田起垄播种、无人机植保等农业生产活动。河北省基于北斗系统打造了“智慧农场”,以信息化和智能化为引领，引进北斗定位、遥感、自动驾驶、大数据作业平台，开展精准施肥(药)等8大现代农机化作业技术试验示范。
利用北斗系统促进农业发展
新知讲解
四、了解标识物体信息的技术
地质灾害的监测预警是一个非常复杂的系统工程，我国一些地区探索运用北斗卫星、互联网+、大数据、云计算等技术，形成了北斗定位位移监测站、北斗数据接收站、地表裂隙位移监测站、自动雨量监测站等全维度的智能北斗地质灾害监测预警技术体系，通过云平台能同时监测多个地质灾害隐患点。
利用北斗系统监测预警地质灾害
新知讲解
五、扩展学习——物联网安全
物联网安全是保护物联网设备和系统免受网络攻击和数据泄露等安全威胁的实践。由于物联网设备数量庞大且多样化，安全性问题变得尤为重要。物联网安全涉及多个方面，包括设备安全、网络安全和数据安全等。
设备安全是指保护物联网设备免受物理破坏、恶意软件感染、未经授权的访问等威胁。这包括确保设备的硬件和软件都是安全的，以及采取适当的身份验证和访问控制措施。
新知讲解
五、扩展学习——物联网安全
网络安全是指保护物联网设备和系统之间的通信免受攻击和窃听。这需要使用加密技术来保护数据的机密性和完整性，以及使用安全的通信协议来确保数据的可靠传输。
数据安全是指保护物联网设备和系统中存储和处理的数据免受未经授权的访问、篡改和泄露等威胁。这需要使用强密码学算法来加密数据，以及实施访问控制和审计措施来确保只有授权人员才能访问数据。
新知讲解
五、扩展学习——物联网安全
为了保障物联网安全，需要采取一系列措施，包括：
1.制定完善的安全策略和流程，确保设备和系统的安全性得到充分考虑和实现。
2.使用最新的安全技术和标准，如加密技术、身份验证技术、安全通信协议等，确保设备和系统的安全性得到最大程度的保障。
3.定期对设备和系统进行安全漏洞扫描和评估，及时发现和修复安全漏洞，防止攻击者利用漏洞进行攻击。
4.对设备和系统进行定期维护和更新，确保设备和系统的安全性和稳定性得到持续保障。
5.提高用户的安全意识和技能水平，防止因用户不当操作而引发的安全问题。
课堂总结
本次活动，我们深入探讨了物联网的魅力及其在生活中的广泛应用。通过学习，同学们了解了物联网的基本概念，以及它如何通过无线传感技术实现人与物、物与物之间的连接。我们还探讨了物联网技术在智能交通、自动灌溉等领域的应用实例，展示了物联网带来的便捷和智能。此外，我们还学习了ZigBee、Wi-Fi、蓝牙、NB-IoT、5G等短距离和长距离无线通信技术，了解了它们在物联网应用中的特点和优势。通过学习，同学们对物联网有了更深入的理解，对未来物联网技术的发展和应用充满了期待。希望通过这节课的学习，同学们能够感受到物联网技术的巨大潜力，激发对科技创新的热情，为未来的科技发展贡献自己的力量。
板书设计
课后作业
请同学们结合所学知识，寻找身边的物联网应用实例，并尝试分析其工作原理。例如，观察小区门禁系统是如何通过电子标签识别身份实现自动开门的；或者体验一次智能公交系统，记录其提供的实时到站信息如何方便我们的出行。请将你的观察与思考整理成一份简短的报告，分享给同学们。
谢谢
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感受物联网的魅力 教学设计
课题 感受物联网的魅力 单元 探秘物物相连的新世界——物联网技术及应用 学科 初中信息技术 年级 八年级
教材分析 本课教材主要介绍了物联网的概念、应用以及标识物体信息的技术，包括条形码技术、电子标签技术和卫星定位系统。通过了解物联网在生活中的应用实例，学生可以感受到物联网技术的魅力和实用性。同时，教材也介绍了中国自主研发的北斗卫星导航系统，并阐述了其在不同领域的应用，体现了我国在科技领域的自主创新能力。此外，本课还注重培养学生的数字化学习能力和实践能力，通过数字化学习、说说做做等环节，引导学生主动探究、发现问题并解决问题。整体来看，本课教材内容丰富、图文并茂，既注重理论知识的传授，又强调实践操作能力的培养，有助于学生对物联网技术的全面了解和掌握。同时，通过介绍我国自主研发的北斗系统，也有助于激发学生的爱国热情和民族自豪感。
学习目标 信息意识：学生能够理解物联网的基本概念及其在生活中的广泛应用，认识到物联网技术在现代社会中的重要性和必要性。学生能够认识到不同类型的标识物体技术在物体识别和信息传递中的作用，并意识到信息标准化和编码的重要性。计算思维：学生能够运用逻辑思维和系统分析的方法，理解物联网设备如何通过网络互联实现智能行为的原理，包括数据传输、设备间通信和自动控制等过程。学生能够通过案例分析，探究物联网技术在实际应用中如何解决问题，提高效率，以及可能带来的挑战和风险，从而培养问题解决能力。数字化学习与创新：学生能够利用数字化工具（如互联网、电子图书等）自主学习物联网相关的知识和技术，了解最新的物联网发展趋势和应用前景。学生能够在团队合作中开展创新性的物联网应用项目探究，培养实践能力和创新思维。信息社会责任：学生能够认识到在使用物联网技术时应遵守的法律法规和道德规范，尊重个人隐私和数据安全，维护网络安全和公共利益。学生能够积极参与物联网技术的推广和应用，宣传物联网的积极影响，同时也能够理性地分析和讨论物联网技术可能带来的社会问题，为社会的可持续发展做出贡献。
重点 物联网的概念及其在生活中的应用：了解物联网的定义，掌握物联网在各个领域中的实际应用，如智能交通系统、自动灌溉系统等，以便学生能够理解物联网在现代社会中的重要性和广泛性。标识物体信息的技术：深入学习条形码技术（一维和二维）、电子标签技术以及卫星定位系统（特别是中国北斗卫星导航系统）的原理和应用。这些技术是物联网实现物体识别和信息获取的关键手段。
难点 标识物体信息技术的比较和分析：不同的标识物体信息技术（条形码、电子标签、卫星定位）有各自的特点和适用场景。学生需要理解它们之间的差异，分析各自的优势和不足，以便在实际应用中能够做出合适的选择。北斗卫星导航系统的深入理解：北斗系统作为我国自主研发的全球卫星导航系统，其工作原理、功能特点和应用领域可能对学生来说较为陌生和复杂。需要通过案例分析和实践操作等方式，帮助学生深入理解北斗系统的重要性和应用价值。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 手机扫码进入无人超市，拿取货架上的商品，离开时超市会自动识别所选商品，完成手机扣款；网上购买商品后，顾客可随时查看物流信息，了解快递包裹现在被运送到哪里了，大概何时能送到；快递抵达小区后，收到快递员发送的取件码，据此去自助快递柜扫码取件……生活中这些场景的背后都离不开物联网的身影。本单元中，将通过一些具体实例，了解物联网的基本概念及发展状况，从生活中发现物联网技术的应用，体验物联网技术应用和带来的变化；了解条形码、电子标签、卫星定位系统等技术；尝试从日常生活中发现可以借助物联网技术解决的简单问题，分析任务需求，设计简单的解决方案，并利用实验器材设计、制作简易的物联网系统。学习活动导览 了解本单元学习内容。 通过生活中的物联网应用情境，激发学生的学习兴趣和好奇心，使他们愿意主动投入到新单元的学习中去。通过单元学习内容的介绍，有助于提高学生的学习效率，使他们能够更好地掌握所学内容。
讲授新课 一、活动背景城市里，智能交通系统利用摄像头等设备全天候采集道路数据，根据车流量的大小自动实现对红绿灯的动态、实时控制；农田里，自动灌溉系统利用各种传感器监测土壤温、湿度等数据，并根据数据分析结果打开喷头对缺水的田地进行灌溉……物联网在物体与物体之间建立了联系，使得这些没有生命的物体有了“自主的”行为。在本活动中，将尝试对物联网的概念及其在生活中的应用展开探究，并了解电子标签、全球卫星定位系统等标识物体信息的技术。二、了解物联网今天，通过互联网，人与人之间已经能够突破地域障碍轻松地开展交流、贸易和合作，及时地建立联系(图2-1-1)。这也是互联网最重要的用途，它使得世界各地的人们都能够无障碍地交流和沟通。当然，世界上除了人，还有其他生物，以及所有没有生命的物体，而要将这些物体也连接起来就要用到物联网。物联网就是“物物相连的互联网”(Internet of Things,简称loT),它是在互联网的基础上，通过无线传感技术，实现人与物、物与物之间连接的系统(图2-1-2)。物联网的实践最早可追溯到1990年出现的网络可乐贩售机，它被认为是最早的物联网设备之一。1999年，物联网的概念被首次提出。发展至今，物联网的内涵已经发生了较大变化，技术和应用也有了较大的发展。早期的物联网是两个或多个设备之间在近距离内传输数据，大多采用有线通信技术实现物物相连。后来，为了方便物体的移动，多使用无线通信技术。例如，将摄像头、门窗传感器、智能灯等智能家居产品连接到Wi-Fi,再通过Wi-Fi对这些设备进行控制(图2-1-3)。提示板目前，在智能家居产品中应用得较为广泛的短距离无线通信技术为ZigBee、Wi-Fi和蓝牙等，它们在传输距离、传输速率、设备功耗、成本、安全性等方面各有优势。基于Wi-Fi的物联网虽然方便，但是设备功耗较大。通常，人们把距离在100m以内的通信称之为短距离通信，而距离超过1000m的通信称为长距离通信。现今，随着NB-IoT、5G等技术的发展，物联网已能满足通信距离长、设备功耗低、成本低、连接数量多等需求，其应用领域不断扩大。例如，物联网技术可以让城市中的各类市政系统设施智能互联，实现给水、排水、供暖、供电、供气、路灯等基础设施的智能化管理，如实现智能无线抄表，解决过去人工抄表效率低的问题(图2-1-4)。甚至城市里的每一个窨井盖、垃圾桶都可以接入物联网，实现智能监管，如窨井盖感知到自己发生了位移或者倾斜后，发出安全警报，通知相关人员处理。数字化学习以小组为单位，从ZigBee、Wi-Fi、蓝牙、NB-IoT、5G中选择一个开展数字化学习，并在班级里分享自己的学习成果。参考：ZigBee技术概述ZigBee是一种无线协议，使得低速率、低功耗、低成本、高可靠性的无线通信成为可能。它主要被设计用于需要通过无线网络传输数据的低功耗设备，如家庭自动化、工业控制等领域。ZigBee技术特点低功耗：ZigBee设备在待机模式下耗电量极低，这使得它们特别适合长期运行的设备，如智能家居设备。低成本：ZigBee的硬件和软件成本都相对较低，这有助于降低整体系统成本。自组织网络：ZigBee设备能够自动形成网状网络，具有良好的可靠性和稳定性。安全性：ZigBee提供了强大的安全性，包括数据加密和访问控制。ZigBee应用实例我们小组通过实际动手制作了一个基于ZigBee的智能家居系统模型，包括智能灯泡、智能插座、智能温度传感器等设备。这些设备都能够通过ZigBee网络进行无线通信，实现远程控制和自动化管理。ZigBee与其他无线技术的比较与Wi-Fi、蓝牙等其他无线技术相比，ZigBee具有更低的功耗和成本，更适合用于物联网设备之间的短距离通信。虽然ZigBee的数据传输速率较低，但对于许多物联网应用来说已经足够。结论与展望通过本次数字化学习，我们深入了解了ZigBee技术的原理、特点和应用。我们认为ZigBee在物联网领域具有广阔的应用前景，特别是在智能家居、工业控制等领域。未来，我们希望能够进一步探索ZigBee与其他技术的结合，创造出更多具有创新性和实用性的应用。知识链接5G5G,全称第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术。5G与物联网密切相关，能支持海量物联网通信和低时延、高可靠通信。5G网络的理论下行速度为10Gb/s(相当于下载速度1.25GB/s)。5G网络的主要目标是让终端用户始终处于联网状态。2019年6月6日，我国正式发放5G商用牌照，标志着我国进入5G商用元年。NB-IoTNB-loT是NarrowBandInternetofThings(基于蜂窝的窄带物联网)的简称，是物联网的一个重要分支。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。由于NB-IoT具备低功耗、广覆盖、低成本、大容量等优势，其应用广泛，如用于远程抄表、资产跟踪、智能停车、智慧农业等。三、发现生活中的物联网应用现今，物联网技术在日常生活中并不少见。例如，使用小区门禁卡、校园一卡通等完成自动开门、刷卡消费等，见图2-1-5;汽车通过高速公路收费站时，利用ETC(电子不停车收费系统)实现车辆识别和自动收费，见图2-1-6。通过物联网能将家中的各种智能家居设备(如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、网络家电等)连接到一起。出门在外，人们可以随时利用手机来查看家里的温度、湿度、安全状况等，或控制各种智能家居产品，如远程开启电饭煲、关闭空调，见图2-1-7。基于物联网的智能公交系统具有车辆监控调度、车载终端、电子站牌和通信网络等功能模块，可实现各车次到站时间等信息的实时发布，为市民乘车选择和公交监控管理提供实时的公交到站信息。乘客既可以查看公交站点电子显示屏上滚动显示的各路公交车的预计到站时间(图2-1-8),也可以利用手机上的公交查询App查询公交车到站时间(图2-1-9)。数字化学习很多人在运动时，会佩戴智能手环，这种可穿戴设备使用了物联网技术。上网查看智能手环具有哪些功能，它记录了哪些数据。参考：智能手环具有多种功能，其中一些常见的功能包括：计步器：智能手环可以监测用户的步数、距离和消耗的卡路里等数据，帮助用户更好地掌握自己的运动情况，制定合理的运动计划。睡眠监测：智能手环可以通过内置的传感器监测用户的睡眠情况，包括睡眠时间、睡眠质量和深度等信息，帮助用户改善睡眠习惯，提高睡眠质量。心率监测：智能手环可以实时监测用户的心率变化，帮助用户掌握自己的身体状况，预防心脏疾病等健康问题。运动跟踪：智能手环可以记录用户的运动轨迹、速度、时长等信息，帮助用户分析自己的运动表现，提高运动效果。通知提醒：智能手环可以连接手机，接收来电、短信、社交应用等通知，提醒用户及时处理，方便实用。除了以上功能，智能手环还可以记录用户的日常活动数据，如久坐提醒、活动量统计等，帮助用户更好地了解自己的生活习惯，改善生活方式。智能手环记录的数据非常丰富，包括但不仅限于：运动数据：步数、距离、消耗的卡路里、运动轨迹、速度、时长等。睡眠数据：睡眠时间、睡眠质量、深度睡眠时间、浅睡眠时间和REM睡眠时间等。健康数据：心率、血压、血氧饱和度、皮肤温度等。日常活动数据：久坐提醒、活动量统计、消耗的卡路里等。说说做做以小组为单位，选择一种物联网应用，如ETC、智能抄表，展开调查与研究，并在班级里交流与展示。参考：本次我们选择的物联网应用是ETC（电子不停车收费系统），对其进行深入调查与研究，旨在更好地理解其工作原理、应用场景及其对社会的影响。ETC系统概述ETC系统是一种先进的路桥收费方式，通过安装在车辆挡风玻璃上的车载电子标签与收费站ETC车道上的微波天线之间的微波专用短程通讯，实现车辆通过路桥收费站时无需停车即可自动缴纳路桥费的目的。工作原理ETC系统主要由车辆自动识别系统、中心管理系统和其他辅助设施等组成。其中，车辆自动识别系统包括车载单元（OBU，也称为应答器）和路边单元（RSU，也称为询问器）。当车辆通过ETC收费通道时，RSU会发出询问信号，OBU接收后会自动响应，并利用微波通讯技术将车辆信息、行驶路径等数据传输给RSU，再由RSU上传至中心管理系统进行处理和扣费。应用场景ETC系统广泛应用于高速公路、桥梁、隧道等收费场景。它不仅可以提高通行效率，减少车辆拥堵和尾气排放，还能降低收费站的人力成本，实现自动化管理。社会影响提升交通效率：ETC系统显著减少了车辆在收费站的停车时间，有效缓解了交通拥堵。环保减排：减少了因频繁启停而产生的尾气排放，对环境更加友好。节约资源：降低了收费站的人力成本，实现了资源的优化配置。促进智慧交通发展：作为智能交通系统的重要组成部分，ETC的普及推动了智慧交通的发展。当前，物联网应用已涉及国民经济和社会生活的方方面面，其应用领域包括交通运输、环境保护、公用事业、医疗保健、制造业、商业金融、家庭，以及智能农业、家居建筑、能源电力、安保防恐、市政管理等(见表2-1-1)。表2-1-1物联网应用举例行业应用举例交通运输智能停车、道路收费、车队管理、物流管理、货物跟踪、自动导航环境保护环境监测、动物监测、野生动物跟踪、有害废物跟踪公用事业智能抄表、智能电/水/气网、窨井盖监控、智能路灯、监控摄像头医疗保健医疗设备跟踪、远程医疗诊断、远程监护制造业工业自动化、流程监控、供应链监控、货品管理商业金融自动售卖机、POS机、ATM机、电子标牌、广告灯箱家庭智能家居、可穿戴设备、宠物跟踪、儿童/老人监护跟踪、安防监控说说做做思考并讨论物联网对人们生活产生的积极正面的影响以及可能带来的潜在隐患。参考：物联网技术的快速发展和应用已经对人们的生活产生了深远的影响，既带来了积极正面的变化，也可能带来一些潜在隐患。积极正面的影响：提高生活便利性：物联网技术可以实现家居智能化，例如智能家电、智能照明、智能安防等，通过手机或语音控制，方便人们的生活。此外，物联网还可以应用于智能交通、智能医疗等领域，提高人们的出行和就医体验。促进节能减排：物联网技术可以实现对能源的智能监控和管理，例如智能电网、智能水表、智能燃气表等，有效减少能源的浪费和排放，促进节能减排和可持续发展。提高生产效率：物联网技术可以应用于工业制造、农业生产等领域，通过智能化设备和自动化流程，提高生产效率和产品质量，降低生产成本和人力成本。可能带来的潜在隐患：隐私泄露：物联网设备需要收集和处理大量的个人数据，如果这些数据被不法分子获取或滥用，就会导致个人隐私泄露的风险。安全隐患：物联网设备的连接和通信可能存在安全漏洞，黑客可以利用这些漏洞进行攻击和控制，对人们的生命财产安全造成威胁。依赖性问题：物联网技术的普及和应用，可能使人们过度依赖于智能化设备和自动化流程，一旦设备出现故障或网络中断，就会对人们的正常生活和工作造成影响。四、了解标识物体信息的技术要实现物物相连，首先要对物体进行有效的、标准化的编码与标识，使其能够被感知、跟踪，从而可以溯源。1.认识条形码技术条形码，或简称条码，是由一组规则排列的条(黑条)、空(白条)以及对应的字 符组成的标记。这些条和空按照一定的规则组成，可以表示一定的信息。条形码分为一维条形码(图2-1-10)和二维条形码。当使用专门的条形码识别设备，如手持式条码扫描器扫描条码时(图2-1-11),条码中包含的信息就可以转换成计算机可以识别的数据。(1)一维条形码及其应用一维条形码是在一个维度上存储数据。常见的一维条形码是由黑条(简称条)和白条(简称空)排成平行线图案，靠条和空的不同宽度和位置来传递信息。一维条形码常用于图书管理、商品包装、物流单，可以标识出物品的生产国、制造厂家、商品名称、生产日期，或图书分类号、邮件起止地点、类别、日期等信息。数字化学习为了使商品能够在全世界自由、广泛地流通，国际物品编码协会制定了通用商品条形码。上网了解商品条形码的组成及作用。参考：商品条形码是由一组规则排列的条、空及其对应代码组成，表示商品代码的条码符号，主要用于标识商品、物品、服务等的唯一性，以便在全球范围内进行追踪和管理。商品条形码通常由13位数字组成，分为前缀部分、厂商识别代码、商品项目代码和校验码四个部分。商品条形码的主要作用包括：商品流通的“身份证”：商品条形码相当于产品的身份证，使每个商品在全球范围内都具有唯一的标识，有助于商品的流通和管理。商品信息快速录入：通过扫描商品条形码，可以快速、准确地将商品信息录入到计算机系统中，提高数据处理效率。库存管理：利用商品条形码，可以方便地跟踪和管理库存，确保库存的准确性，避免库存积压和浪费。销售管理：在销售过程中，通过扫描商品条形码，可以自动记录销售信息，方便进行销售统计和分析。供应链管理：商品条形码在供应链管理中发挥着重要作用，有助于实现供应链的透明化和可追溯性，提高供应链管理的效率。产品质量追溯：当产品出现质量问题时，可以通过商品条形码追溯产品的生产、流通等环节，有助于找出问题原因并采取相应的措施。说说做做一维条形码存储的信息量非常有限，这句话对吗 为什么 参考：是的，一维条形码存储的信息量确实非常有限。这是由一维条形码的构成方式决定的。一维条形码是由一系列宽度不同的黑白条纹组成的，每个条纹代表一个数字或字符。通过扫描仪读取这些条纹的宽度，可以识别出条形码所代表的信息。然而，由于一维条形码只能在一个方向上（通常是水平方向）表示信息，因此其存储容量受到了很大的限制。具体来说，一维条形码通常只能存储几十个字符的信息，这对于一些简单的应用来说可能足够了，但对于需要存储大量信息的应用来说，就显得非常不足。例如，在物流、仓储等领域，需要存储商品名称、规格、生产日期、批次号等大量信息，一维条形码就显得力不从心。(2)二维条形码及其应用二维条形码又称二维码，具有识别速度快、精度高、成本低、可靠性强等优点，其应用非常广泛，常用于名片制作、会议签到、产品溯源、电子票务、电子商务等。如图2-1-12所示，二维码支付已变得越来越流行。数字化学习上网浏览，了解更多条形码在实际生活中的应用。参考：支付与金融：二维码支付已经成为现代生活的一部分，无论是购物、餐饮还是其他消费场景，只需扫描二维码即可完成支付。此外，二维码也用于金融投资，如扫描二维码进行股票、基金等金融产品的购买。市场营销：商家可以通过二维码进行优惠券、折扣信息的推广。消费者扫描二维码后，可以直接获取优惠信息，提高了营销活动的参与度和效果。公共服务：在公交站牌、地铁站等公共场所，通过扫描二维码可以获取公交路线、地铁时刻表等信息。此外，一些城市还推出了二维码电子身份证、驾驶证等公共服务。教育培训：在教育培训领域，二维码也发挥了重要作用。例如，通过扫描二维码可以获取课程资料、在线视频等学习资源。健康管理：在医疗健康领域，二维码被用于健康管理、疫苗接种等方面。通过扫描二维码，可以获取个人的健康信息、疫苗接种记录等。2.认识电子标签技术电子标签技术是射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)的俗称。如图2-1-13所示，电子标签是一个含有芯片的薄片，可以方便地贴在物品上。电子标签技术是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。电子标签具有体积小、容量大、寿命长、可重复使用等特点，可支持快速读写、非可视识别、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理。其应用广泛，目前已被应用于金融支付、物流、零售、制造业、医疗、身份识别、防伪、资产管理、交通、食品、动物识别、图书馆、汽车、航空、军事等领域或行业。例如，一些图书馆的图书自助借阅功能就是采用电子标签技术实现的。图书馆里的每一本书都贴有电子标签，如图2-1-14所示。借还书时，将图书放在设备的图书识别区(图2-1-15),设备就能通过电子标签识别图书的信息，并将电子标签里存储的图书条码号发送给计算机中的图书管理系统。图书管理系统通过图书条码号就能在图书数据库中查询到该图书的其他信息，如书名、书架号等，显示在屏幕上，如图2-1-16所示。说说做做举出生活中使用电子标签技术标识物体的更多实例，分析使用电子标签技术标识物体的优势和不足。参考：电子标签技术在生活中有着广泛的应用，以下是使用电子标签技术标识物体的一些实例：物流管理：在运输和仓储过程中，电子标签可以贴在货物上，以便准确追踪货物的位置和状态。零售商店：在服装、图书等商品上贴上电子标签，可以实现快速结账、库存管理和防盗等功能。身份证件：一些国家将电子标签嵌入护照、身份证等证件中，以提高证件的安全性和防伪能力。宠物管理：在宠物身上植入电子标签，可以帮助主人找回走失的宠物，也可以管理宠物的疫苗接种等信息。交通管理：在车辆上安装电子标签，可以实现自动收费、车辆追踪等功能。使用电子标签技术标识物体的优势包括：高效性：电子标签可以非接触式地读取数据，无需人工扫描或键入，大大提高了识别效率。准确性：电子标签可以存储大量信息，并且读取准确率高，避免了人工输入错误的可能性。安全性：电子标签可以进行加密处理，保护存储的信息不被非法获取或篡改。耐用性：电子标签可以适应各种恶劣环境，如高温、低温、潮湿等，不会像纸质标签那样容易损坏。然而，使用电子标签技术也存在一些不足：成本：电子标签和读取器的制造成本相对较高，对于一些低成本商品来说，使用电子标签可能不太经济。隐私：如果电子标签被用于追踪个人或车辆等敏感信息，可能会引发隐私泄露的问题。干扰：在无线电信号密集的环境中，电子标签可能会受到干扰，导致读取失败或误读。标准化：目前电子标签技术还没有统一的国际标准，不同厂商生产的电子标签可能不兼容，给使用带来不便。知识链接NFC近场通信技术近年来，应用得越来越广泛的NFC近场通信技术是由RFID及互联互通技术整合演变而来的。NFC(Near Field Communication)即“近场通信”,也叫“近距离无线通信”,是一种短距离的高频无线通信技术，允许电子设备之间进行非接触式、点对点的数据传输。由于采取了独特的信号衰减技术，NFC具有距离近、带宽高、能耗低等特点。NFC的主要应用有：(1)卡模拟，这是NFC最早的功能之一。可将手机作为公交卡和银行卡使用，减少出行携带卡片的数量。(2)文件传输，类似于手机蓝牙，在两台手机都开启NFC功能后，手机靠近即可建立连接，传输或接收文件。现在很多相机和照片打印机之间也通过NFC 进行图片的快速传输。3.认识卫星定位系统卫星定位系统是从卫星上连续发射无线电信号，为地面、海洋、空中和空间用户导航定位的系统。中国北斗卫星导航系统(以下简称北斗系统)是中国自行研制的全球卫星导航系统，具有快速定位、双向通信、精密授时三大基本功能。北斗系统可为用户提供全天候、高精度、快速实时的定位服务，应用场景包括车辆跟踪监控、铁路运营监控、灾害定位预警速报、救灾指挥调度等诸多方面；北斗系统用户终端具有双向报文通信功能，这在远洋航行中具有重要的应用价值；北斗系统具有精密授时功能，可向用户提供20ns—100ns时间同步精度。提示板所谓授时，解决的是时间同步的问题。在生活中感觉相差微不足道的一秒钟，在许多行业里影响巨大。例如，航天活动需要时间的精准同步。飞船与目标飞行器交会对接时，双方的对接部位必须精确对准，严丝合缝，这就需要地面多个测控站对两个飞行器的姿态同步观测，实时发出测控指令。数字化学习北斗系统的名字是怎么来的呢 上网调查开发北斗系统对我国的意义，深入了解北斗系统的功能。参考：北斗系统的名字来源于中国传统文化中对北斗七星的崇拜和敬畏。北斗七星在夜空中形成独特的形状，被古人用作导航和定位的重要参考。将我国的卫星导航系统命名为“北斗”，既彰显了鲜明的中国特色，又体现了华夏悠久的历史文化和渊源。开发北斗系统对我国的意义深远重大。首先，北斗系统打破了外国卫星导航系统的垄断，提高了我国在全球卫星导航领域的地位和影响力。其次，北斗系统为我国军民提供了更加独立、可靠、安全的导航服务，对于国家安全和发展具有重要意义。此外，北斗系统还推动了我国卫星导航产业和相关高科技产业的发展，带动了经济增长和就业。北斗系统具备导航定位授时和通信数传等强大功能，可向全球用户提供多种服务。首先，北斗系统可以提供高精度的定位服务，满足各种应用场景的需求。其次，北斗系统还具备全球短报文通信服务能力，用户可以通过卫星信号直接发送短报文，这对于在没有手机信号的地区进行应急通信具有重要意义。此外，北斗系统还可以提供星基增强服务，通过地面站和卫星的协同工作，提高定位精度和可靠性。同时，北斗系统还支持国际搜救卫星COSPAS-SARSAT的紧急无线电示位标（EPIRB）业务，为海上遇险船只提供及时有效的救援支持。说说做做我国为什么要自主研发北斗系统 参考：维护国家信息安全：卫星导航作为军民双重属性的重大基础设施，对国家经济安全、国防军事以及国际地位等重大战略利益都具有重大而广泛的影响。过度依赖他国的卫星导航系统，如美国的GPS，可能会威胁到我国的国家信息安全。在紧急情况或重大利益冲突时，无论国防还是经济社会安全都可能受到掣肘。因此，自主研发北斗系统是维护国家信息安全的重要举措。应对重大自然灾害：在遭受地震等重大灾害时，有线通信系统可能会失去功能，但卫星导航系统可以继续运作，为救援人员提供精确的地理位置和导航服务，有助于迅速响应和救援。同时，北斗系统还可以有效提供灾难预警，降低灾害带来的损失。促进经济发展：北斗系统具有广泛的民用应用价值，可以在交通运输、民航、海洋渔业、地质勘探等领域提供精确的位置信息和导航服务，提高这些领域的效率和安全性，从而促进经济发展。提高国际地位和影响力：自主研发北斗系统展示了我国的科技实力和创新能力，提高了我国在国际上的地位和影响力。同时，北斗系统也可以为全球用户提供导航服务，推动国际间的交流与合作。知识链接北斗系统与物联网当我们要观测和控制一个物体的时候，首先要知道它是什么,在哪里。以集装箱为例，一个港口中摆放着成千上万个外形一样的集装箱，但其中装载的东西却完全不同。吊车手看错箱子并将之送错船的情况时有发生，这叫作“错箱率”。有了北斗系统之后，只要在集装箱上安装一个小小的无线终端，把集装箱自身的编号和位置信息一起发送出去，人们就知道哪个箱子在什么地方，大幅度降低了错箱率。这样的技术还可以实现无人码头和远程货物跟踪。只要给机器人起重机装上北斗定位终端，根据集装箱发来的位置信息，机器人起重机就能按照程序自动执行装卸任务。货船出海之后，可以继续通过北斗系统确定集装箱的位置，然后通过卫星通信把信息发送回去。这样，货主就可以随时知道集装箱到哪里了，是否安全。北斗系统在我国的应用实例北斗系统已在交通、农业、林业、渔业、电力、金融等领域得到广泛应用，并对这些领域产生深远的影响。◆利用北斗系统促进农业发展中国是农业大国，北斗卫星导航技术结合遥感、地理信息等技术，使得传统农业向智慧农业加快发展，显著降低了生产成本，提升了劳动生产率，提高了劳动收益。北斗系统广泛应用于农田信息采集、土壤养分及分布调查、农作物施肥、农作物病虫害防治、特种作物种植区监控，以及农业机械无人驾驶、农田起垄播种、无人机植保等农业生产活动。河北省基于北斗系统打造了“智慧农场”,以信息化和智能化为引领，引进北斗定位、遥感、自动驾驶、大数据作业平台，开展精准施肥(药)等8大现代农机化作业技术试验示范。◆利用北斗系统监测预警地质灾害地质灾害的监测预警是一个非常复杂的系统工程，我国一些地区探索运用北斗卫星、互联网+、大数据、云计算等技术，形成了北斗定位位移监测站、北斗数据接收站、地表裂隙位移监测站、自动雨量监测站等全维度的智能北斗地质灾害监测预警技术体系，通过云平台能同时监测多个地质灾害隐患点。扩展学习——物联网安全物联网安全是保护物联网设备和系统免受网络攻击和数据泄露等安全威胁的实践。由于物联网设备数量庞大且多样化，安全性问题变得尤为重要。物联网安全涉及多个方面，包括设备安全、网络安全和数据安全等。设备安全是指保护物联网设备免受物理破坏、恶意软件感染、未经授权的访问等威胁。这包括确保设备的硬件和软件都是安全的，以及采取适当的身份验证和访问控制措施。网络安全是指保护物联网设备和系统之间的通信免受攻击和窃听。这需要使用加密技术来保护数据的机密性和完整性，以及使用安全的通信协议来确保数据的可靠传输。数据安全是指保护物联网设备和系统中存储和处理的数据免受未经授权的访问、篡改和泄露等威胁。这需要使用强密码学算法来加密数据，以及实施访问控制和审计措施来确保只有授权人员才能访问数据。为了保障物联网安全，需要采取一系列措施，包括：制定完善的安全策略和流程，确保设备和系统的安全性得到充分考虑和实现。使用最新的安全技术和标准，如加密技术、身份验证技术、安全通信协议等，确保设备和系统的安全性得到最大程度的保障。定期对设备和系统进行安全漏洞扫描和评估，及时发现和修复安全漏洞，防止攻击者利用漏洞进行攻击。对设备和系统进行定期维护和更新，确保设备和系统的安全性和稳定性得到持续保障。提高用户的安全意识和技能水平，防止因用户不当操作而引发的安全问题。 了解本次活动的探究内容。学习物联网的含义。了解早期的物联网样态。了解智能家居中的短距离无线通信技术。学习现在物联网中的通信技术。小组合作，借助互联网等资源深入学习物联网中的通信技术。学习5G技术的基本内容。学习NB-IoT技术的基本内容。探究生活中的物联网的应用。借助互联网学习智能手环的功能和记录的数据。小组合作，完成一项物联网应用调查研究。了解物联网在不同行业中的应用情况。小组讨论物联网的利与弊。学习标识物体信息的技术。学习条形码技术。借助互联网学习国际通用商品条形码的组成和作用。小组讨论一维条形码的信息存储数量问题。学习二维条形码及应用。借助互联网，学习条形码在生活中的应用。学习电子标签技术。举例说说电子标签技术应用的实例。分析电子标签技术的优势和不足。了解NFC技术。学习卫星定位系统基本内容。借助互联网学习北斗系统的基本内容。小组讨论我国自研北斗系统的意义。了解北斗系统与物联网的关系。了解北斗系统的应用实例。学习物联网安全知识。 通过了解本次活动探究的内容，帮助学生明确学习目标。通过全面而深入地介绍了物联网的概念、发展历程、应用技术和实践领域，使学生能够对物联网有一个清晰且系统的认识。通过引导学生发现生活中的物联网应用，培养学生的观察力和发现力，让他们能够更加敏锐地感知到科技进步给生活带来的变化。这样的活动设计有助于增强学生的实践能力和探究精神，让他们能够亲身体验物联网技术的应用，并通过调查研究深入了解其工作原理和实际应用价值。通过介绍物联网在交通运输、环境保护、公用事业、医疗保健、制造业、商业金融、家庭等多个领域的应用，拓展学生的知识视野，让他们了解到物联网技术的广泛应用和巨大潜力。在讨论物联网对人们生活产生的积极正面影响以及可能带来的潜在隐患时，学生需要运用批判性思维进行分析和评价。这有助于培养学生的批判性思维，让他们能够更加全面、客观地看待科技进步带来的影响。通过学习条形码技术、电子标签技术和卫星定位系统，学生能够了解到这些先进技术在现代社会中的广泛应用，从而拓展自己的科技视野，增强对科技发展的认识和感知。通过上网调查和实际操作来深入了解这些技术的应用，这有助于培养学生的实践能力和动手能力，让他们能够亲身体验科技的魅力。在讨论这些技术的优势和不足时，学生需要运用批判性思维进行分析和评价。这有助于培养学生的批判性思维，让他们能够更加全面、客观地看待科技发展带来的影响。通过学习这些先进的技术，学生能够了解到科技创新的巨大潜力和价值，从而激发他们的创新意识，培养他们的创新精神和实践能力。通过学习物联网安全的概念和重要性，学生能够更加深刻地认识到网络安全对于个人和社会的重要性，从而培养出强烈的安全意识，自觉地在日常生活和学习中注意保护个人信息和设备安全。
课后练习 请同学们结合所学知识，寻找身边的物联网应用实例，并尝试分析其工作原理。例如，观察小区门禁系统是如何通过电子标签识别身份实现自动开门的；或者体验一次智能公交系统，记录其提供的实时到站信息如何方便我们的出行。请将你的观察与思考整理成一份简短的报告，分享给同学们。 观察与思考身边的物联网应用实例并将其整理成一份简短的报告，分享给同学们。 通过实践，加深对物联网技术的理解，并思考物联网在未来生活中可能带来的更多便利。
课堂小结 组织学生分小组总结本课学习内容，请每个小组代表说说自己小组总结的结果。教师做最后的补充。参考：本节课，我们深入探讨了物联网的魅力及其在生活中的广泛应用。通过学习，同学们了解了物联网的基本概念，以及它如何通过无线传感技术实现人与物、物与物之间的连接。我们还探讨了物联网技术在智能交通、自动灌溉等领域的应用实例，展示了物联网带来的便捷和智能。此外，我们还学习了ZigBee、Wi-Fi、蓝牙、NB-IoT、5G等短距离和长距离无线通信技术，了解了它们在物联网应用中的特点和优势。通过学习，同学们对物联网有了更深入的理解，对未来物联网技术的发展和应用充满了期待。希望通过这节课的学习，同学们能够感受到物联网技术的巨大潜力，激发对科技创新的热情，为未来的科技发展贡献自己的力量。 在小组讨论基础上，推选代表总结本课学习内容。其他小组做补充总结。 学生自己总结学习内容是一种学习方法，每次课可以梳理出学习了哪些知识、技能方法和思维方式，在头脑中形成本课程的学科结构。
板书 从教师板书上归纳本课学习内容的重点。 通过板书，帮助学生形成本课学习内容思维导图。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)电子标签技术标识物体
电子标签技术在生活中有着广泛的应用，以下是使用电子标签技术标识物体的一些实例：
物流管理：在运输和仓储过程中，电子标签可以贴在货物上，以便准确追踪货物的位置和状态。
零售商店：在服装、图书等商品上贴上电子标签，可以实现快速结账、库存管理和防盗等功能。
身份证件：一些国家将电子标签嵌入护照、身份证等证件中，以提高证件的安全性和防伪能力。
宠物管理：在宠物身上植入电子标签，可以帮助主人找回走失的宠物，也可以管理宠物的疫苗接种等信息。
交通管理：在车辆上安装电子标签，可以实现自动收费、车辆追踪等功能。
使用电子标签技术标识物体的优势包括：
高效性：电子标签可以非接触式地读取数据，无需人工扫描或键入，大大提高了识别效率。
准确性：电子标签可以存储大量信息，并且读取准确率高，避免了人工输入错误的可能性。
安全性：电子标签可以进行加密处理，保护存储的信息不被非法获取或篡改。
耐用性：电子标签可以适应各种恶劣环境，如高温、低温、潮湿等，不会像纸质标签那样容易损坏。
然而，使用电子标签技术也存在一些不足：
成本：电子标签和读取器的制造成本相对较高，对于一些低成本商品来说，使用电子标签可能不太经济。
隐私：如果电子标签被用于追踪个人或车辆等敏感信息，可能会引发隐私泄露的问题。
干扰：在无线电信号密集的环境中，电子标签可能会受到干扰，导致读取失败或误读。
标准化：目前电子标签技术还没有统一的国际标准，不同厂商生产的电子标签可能不兼容，给使用带来不便。商品条形码的组成及作用
商品条形码是由一组规则排列的条、空及其对应代码组成，表示商品代码的条码符号，主要用于标识商品、物品、服务等的唯一性，以便在全球范围内进行追踪和管理。
商品条形码通常由13位数字组成，分为前缀部分、厂商识别代码、商品项目代码和校验码四个部分。
商品条形码的主要作用包括：
商品流通的“身份证”：商品条形码相当于产品的身份证，使每个商品在全球范围内都具有唯一的标识，有助于商品的流通和管理。
商品信息快速录入：通过扫描商品条形码，可以快速、准确地将商品信息录入到计算机系统中，提高数据处理效率。
库存管理：利用商品条形码，可以方便地跟踪和管理库存，确保库存的准确性，避免库存积压和浪费。
销售管理：在销售过程中，通过扫描商品条形码，可以自动记录销售信息，方便进行销售统计和分析。
供应链管理：商品条形码在供应链管理中发挥着重要作用，有助于实现供应链的透明化和可追溯性，提高供应链管理的效率。
产品质量追溯：当产品出现质量问题时，可以通过商品条形码追溯产品的生产、流通等环节，有助于找出问题原因并采取相应的措施。北斗系统
北斗系统的名字来源于中国传统文化中对北斗七星的崇拜和敬畏。北斗七星在夜空中形成独特的形状，被古人用作导航和定位的重要参考。将我国的卫星导航系统命名为“北斗”，既彰显了鲜明的中国特色，又体现了华夏悠久的历史文化和渊源。
开发北斗系统对我国的意义深远重大。首先，北斗系统打破了外国卫星导航系统的垄断，提高了我国在全球卫星导航领域的地位和影响力。其次，北斗系统为我国军民提供了更加独立、可靠、安全的导航服务，对于国家安全和发展具有重要意义。此外，北斗系统还推动了我国卫星导航产业和相关高科技产业的发展，带动了经济增长和就业。
北斗系统具备导航定位授时和通信数传等强大功能，可向全球用户提供多种服务。首先，北斗系统可以提供高精度的定位服务，满足各种应用场景的需求。其次，北斗系统还具备全球短报文通信服务能力，用户可以通过卫星信号直接发送短报文，这对于在没有手机信号的地区进行应急通信具有重要意义。此外，北斗系统还可以提供星基增强服务，通过地面站和卫星的协同工作，提高定位精度和可靠性。同时，北斗系统还支持国际搜救卫星COSPAS-SARSAT的紧急无线电示位标（EPIRB）业务，为海上遇险船只提供及时有效的救援支持。ZigBee技术
1.ZigBee技术概述
ZigBee是一种无线协议，使得低速率、低功耗、低成本、高可靠性的无线通信成为可能。它主要被设计用于需要通过无线网络传输数据的低功耗设备，如家庭自动化、工业控制等领域。
2.ZigBee技术特点
低功耗：ZigBee设备在待机模式下耗电量极低，这使得它们特别适合长期运行的设备，如智能家居设备。
低成本：ZigBee的硬件和软件成本都相对较低，这有助于降低整体系统成本。
自组织网络：ZigBee设备能够自动形成网状网络，具有良好的可靠性和稳定性。
安全性：ZigBee提供了强大的安全性，包括数据加密和访问控制。
3.ZigBee应用实例
我们小组通过实际动手制作了一个基于ZigBee的智能家居系统模型，包括智能灯泡、智能插座、智能温度传感器等设备。这些设备都能够通过ZigBee网络进行无线通信，实现远程控制和自动化管理。
4.ZigBee与其他无线技术的比较
与Wi-Fi、蓝牙等其他无线技术相比，ZigBee具有更低的功耗和成本，更适合用于物联网设备之间的短距离通信。虽然ZigBee的数据传输速率较低，但对于许多物联网应用来说已经足够。
5.结论与展望
通过本次数字化学习，我们深入了解了ZigBee技术的原理、特点和应用。我们认为ZigBee在物联网领域具有广阔的应用前景，特别是在智能家居、工业控制等领域。未来，我们希望能够进一步探索ZigBee与其他技术的结合，创造出更多具有创新性和实用性的应用。智能手环
智能手环具有多种功能，其中一些常见的功能包括：
计步器：智能手环可以监测用户的步数、距离和消耗的卡路里等数据，帮助用户更好地掌握自己的运动情况，制定合理的运动计划。
睡眠监测：智能手环可以通过内置的传感器监测用户的睡眠情况，包括睡眠时间、睡眠质量和深度等信息，帮助用户改善睡眠习惯，提高睡眠质量。
心率监测：智能手环可以实时监测用户的心率变化，帮助用户掌握自己的身体状况，预防心脏疾病等健康问题。
运动跟踪：智能手环可以记录用户的运动轨迹、速度、时长等信息，帮助用户分析自己的运动表现，提高运动效果。
通知提醒：智能手环可以连接手机，接收来电、短信、社交应用等通知，提醒用户及时处理，方便实用。
除了以上功能，智能手环还可以记录用户的日常活动数据，如久坐提醒、活动量统计等，帮助用户更好地了解自己的生活习惯，改善生活方式。
智能手环记录的数据非常丰富，包括但不仅限于：
运动数据：步数、距离、消耗的卡路里、运动轨迹、速度、时长等。
睡眠数据：睡眠时间、睡眠质量、深度睡眠时间、浅睡眠时间和REM睡眠时间等。
健康数据：心率、血压、血氧饱和度、皮肤温度等。
日常活动数据：久坐提醒、活动量统计、消耗的卡路里等。物联网技术的利与弊
物联网技术的快速发展和应用已经对人们的生活产生了深远的影响，既带来了积极正面的变化，也可能带来一些潜在隐患。
积极正面的影响：
提高生活便利性：物联网技术可以实现家居智能化，例如智能家电、智能照明、智能安防等，通过手机或语音控制，方便人们的生活。此外，物联网还可以应用于智能交通、智能医疗等领域，提高人们的出行和就医体验。
促进节能减排：物联网技术可以实现对能源的智能监控和管理，例如智能电网、智能水表、智能燃气表等，有效减少能源的浪费和排放，促进节能减排和可持续发展。
提高生产效率：物联网技术可以应用于工业制造、农业生产等领域，通过智能化设备和自动化流程，提高生产效率和产品质量，降低生产成本和人力成本。
可能带来的潜在隐患：
隐私泄露：物联网设备需要收集和处理大量的个人数据，如果这些数据被不法分子获取或滥用，就会导致个人隐私泄露的风险。
安全隐患：物联网设备的连接和通信可能存在安全漏洞，黑客可以利用这些漏洞进行攻击和控制，对人们的生命财产安全造成威胁。
依赖性问题：物联网技术的普及和应用，可能使人们过度依赖于智能化设备和自动化流程，一旦设备出现故障或网络中断，就会对人们的正常生活和工作造成影响。自研北斗系统
维护国家信息安全：卫星导航作为军民双重属性的重大基础设施，对国家经济安全、国防军事以及国际地位等重大战略利益都具有重大而广泛的影响。过度依赖他国的卫星导航系统，如美国的GPS，可能会威胁到我国的国家信息安全。在紧急情况或重大利益冲突时，无论国防还是经济社会安全都可能受到掣肘。因此，自主研发北斗系统是维护国家信息安全的重要举措。
应对重大自然灾害：在遭受地震等重大灾害时，有线通信系统可能会失去功能，但卫星导航系统可以继续运作，为救援人员提供精确的地理位置和导航服务，有助于迅速响应和救援。同时，北斗系统还可以有效提供灾难预警，降低灾害带来的损失。
促进经济发展：北斗系统具有广泛的民用应用价值，可以在交通运输、民航、海洋渔业、地质勘探等领域提供精确的位置信息和导航服务，提高这些领域的效率和安全性，从而促进经济发展。
提高国际地位和影响力：自主研发北斗系统展示了我国的科技实力和创新能力，提高了我国在国际上的地位和影响力。同时，北斗系统也可以为全球用户提供导航服务，推动国际间的交流与合作。ETC
本次我们选择的物联网应用是ETC（电子不停车收费系统），对其进行深入调查与研究，旨在更好地理解其工作原理、应用场景及其对社会的影响。
ETC系统概述
ETC系统是一种先进的路桥收费方式，通过安装在车辆挡风玻璃上的车载电子标签与收费站ETC车道上的微波天线之间的微波专用短程通讯，实现车辆通过路桥收费站时无需停车即可自动缴纳路桥费的目的。
工作原理
ETC系统主要由车辆自动识别系统、中心管理系统和其他辅助设施等组成。其中，车辆自动识别系统包括车载单元（OBU，也称为应答器）和路边单元（RSU，也称为询问器）。当车辆通过ETC收费通道时，RSU会发出询问信号，OBU接收后会自动响应，并利用微波通讯技术将车辆信息、行驶路径等数据传输给RSU，再由RSU上传至中心管理系统进行处理和扣费。
应用场景
ETC系统广泛应用于高速公路、桥梁、隧道等收费场景。它不仅可以提高通行效率，减少车辆拥堵和尾气排放，还能降低收费站的人力成本，实现自动化管理。
社会影响
提升交通效率：ETC系统显著减少了车辆在收费站的停车时间，有效缓解了交通拥堵。
环保减排：减少了因频繁启停而产生的尾气排放，对环境更加友好。
节约资源：降低了收费站的人力成本，实现了资源的优化配置。
促进智慧交通发展：作为智能交通系统的重要组成部分，ETC的普及推动了智慧交通的发展。
