制作海报宣传我国北斗系统的基本步骤和建议
海报制作步骤
确定主题：首先，你们需要确定海报的主题。考虑到你们正在宣传的是我国的北斗系统，主题可以围绕“北斗导航，中国智造”或者“北斗，引领未来导航”等。
收集资料：在确定了主题之后，你们需要收集一些关于北斗系统的资料。这些资料可以包括北斗系统的历史、功能、优点、应用案例等。
设计布局：然后，你们需要设计海报的布局。一般来说，海报的布局应该包括标题、图片、文字说明等元素。标题应该醒目，图片应该与内容相关，文字说明应该简洁明了。
制作海报：在设计好布局之后，你们就可以开始制作海报了。你们可以使用各种绘图软件（如Photoshop、Illustrator等）或者在线海报制作工具（如Canva等）来制作海报。
修改和完善：制作完海报后，你们需要对海报进行修改和完善。这一步主要是检查海报的内容是否有误，布局是否合理，颜色是否协调等。
海报内容建议
标题：标题应该简洁明了，能够一眼看出海报的主题。例如，“北斗导航，中国智造，领航全球”。
图片：图片可以选择北斗卫星的照片，或者北斗系统在工作的示意图。如果可能的话，你们还可以设计一些寓意北斗系统的图标或者插图。
文字说明：文字说明部分可以包括北斗系统的简介、功能特点、应用领域等。例如，“北斗系统是我国自主研发的全球卫星导航系统，具有高精度定位、短报文通信等特色功能，已广泛应用于交通、农业、气象等多个领域。”
标语：在海报的下方或者醒目的位置，你们可以添加一些鼓舞人心的标语，如“用北斗，走天下”或者“北斗在手，世界我有”等。
在制作海报的过程中，一定要充分发挥团队的协作精神，集思广益，才能制作出一张优秀的海报。校园环境与用品的物联网技术改进方案
一、教室环境管理
问题：教室内光线不足或过强、温度不适、空气质量差等环境问题影响学生的学习效果和舒适度。
解决方案：通过物联网技术，可以实时监测教室内的光线、温度和空气质量，并自动调节照明设备、空调和通风系统，以创造舒适的学习环境。
实施步骤：
安装光线、温度和空气质量传感器，实时监测环境参数。
将传感器与照明设备、空调和通风系统连接，实现自动控制。
设定适宜的光线、温度和空气质量范围，当环境参数超出范围时，系统自动调节设备运行状态。
二、图书馆图书管理
问题：图书馆图书数量庞大，管理困难，找书不便，图书丢失率高。
解决方案：利用物联网技术，实现图书的智能化管理，提高图书的利用率和管理效率。
实施步骤：
为每本图书安装RFID标签，记录图书信息。
在图书馆出入口安装RFID读写器，实时监测图书的进出情况。
开发图书管理系统，实现图书的查询、借阅、归还等功能。
通过系统数据，分析图书的借阅情况和热门程度，为图书采购和推荐提供参考。
三、校园安全管理
问题：校园安全问题日益突出，如入侵、火灾、漏水等安全隐患需要及时发现和处理。
解决方案：借助物联网技术，构建校园安全监控系统，实现安全隐患的实时监测和预警。
实施步骤：
在校园重要区域安装摄像头、烟雾报警器、水位传感器等安全设备。
将安全设备与校园安全监控系统连接，实现实时监测和预警。
设定安全阈值，当监测数据超过阈值时，系统自动触发报警并通知相关人员处理。
通过系统数据，分析安全隐患的发生规律和原因，为校园安全管理提供决策支持。
四、校园能耗管理
问题：校园能耗高，能源浪费严重，不利于节能减排和可持续发展。
解决方案：运用物联网技术，构建校园能耗管理系统，实现能耗的实时监测和节能控制。
实施步骤：
为校园内的用电设备安装智能电表和能耗传感器。
将智能电表和能耗传感器与校园能耗管理系统连接，实时监测能耗数据。
分析能耗数据，找出能源浪费的环节和原因，制定节能措施。
通过系统控制，实现用电设备的定时开关、功率限制等节能控制功能。选择一种自己熟悉的物联网产品，向班级同学作介绍。
智能恒温热水器
我将向大家介绍一款我熟悉的物联网产品——智能恒温热水器。
首先，让我们来了解一下这款产品的基本信息。智能恒温热水器是一款结合了物联网技术的家用热水器，它可以通过智能手机应用进行远程控制，实现温度的精确调节和实时监控。这款产品具有节能环保、安全可靠、操作便捷等特点，为家庭生活带来了极大的便利。
在使用智能恒温热水器时，我们可以轻松体验到它所带来的便捷性。只需在手机上安装相应的应用程序，就可以随时随地控制热水器的开关、设定温度以及查看实时水温。此外，该产品还具备节能环保的特点，通过精确控制加热功率和时间，有效避免了能源浪费。
从功能角度来看，智能恒温热水器具备多种实用功能。除了基本的远程控制和水温调节外，它还可以根据用户的用水习惯智能调整加热策略，以达到节能的目的。同时，产品内置了多重安全保护机制，如防干烧、防漏电等，确保用户在使用过程中的安全。
当然，智能恒温热水器也存在一些优缺点。优点方面，它提高了生活便利性，节能环保，安全可靠；缺点方面，可能会受到网络信号的影响，导致远程控制功能受限。此外，智能恒温热水器的价格相对较高，可能不适合预算有限的家庭。
在与其他热水器产品进行比较时，智能恒温热水器凭借其物联网技术和丰富的功能，具有明显的竞争优势。虽然价格稍高，但从长远来看，其节能环保和便捷性将为用户节省更多成本和时间。
最后，我想总结一下对智能恒温热水器的看法。作为一款物联网产品，它充分展示了物联网技术在家庭生活中的应用价值。虽然目前市场渗透率仍然较低，但随着人们对智能家居的认可度不断提高，相信智能恒温热水器将在未来占据更大的市场份额。对于追求高品质生活的家庭来说，智能恒温热水器无疑是一个值得考虑的选择。(共53张PPT)
设计智能家居
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
设计智能家居解决方案
利用实验器材制作智能家居作品
优化智能家居作品
设计智能家居时的信息安全保护措施
07
板书设计
09
课后作业
08
课堂总结
教学目标
能够意识到信息技术（特别是物联网技术）在改善生活质量方面的重要性。
信息意识
通过智能家居案例，培养对生活中信息设备的敏感性和兴趣，激发主动探索和应用的欲望。
信息意识
教学目标
能够理解智能家居中设备间的逻辑关系，如条件触发、自动化控制等，初步形成计算思维。在设计智能家居解决方案时，学生能够运用逻辑思维和系统思考，对问题进行抽象、分析和建模。
计算思维
教学目标
通过实验器材和编程指令的结合，培养创新意识和实践能力，设计并制作出个性化的智能家居作品。
数字化学习与创新
在设计智能家居解决方案时，能够考虑到节能、环保、安全等社会责任因素。
信息社会责任
新知导入
清晨，窗帘会自动开启，让阳光照射进来；屋内温度过低或过高时，空调会自动制热或制冷；人外出时，只要说出口令，如“外出”或“出门”,屋内的照明、空调等会全部关闭，屋内外的安保系统开启无人在家工作模式……作为物联网的主要应用之一，智能家居让人们的生活越来越方便、环保、舒适、安全。
本活动中，将尝试从物联网应用的角度出发，针对家居生活中发现的问题，设计改进方案并利用实验器材设计、制作简单的智能家居作品。
新知讲解
一、设计智能家居解决方案
在日常生活中可能会遇到这样的情景：离开家的时候忘记关灯，直到家人回来才将其关闭；早上出门时阳光明媚，不久却下起雨来，由于窗户没关，雨水打湿了地板……
借助物联网技术，以上问题就不难解决。例如，可以用手机等智能设备远程控制家中的灯或窗户，按需要开启或关闭它们。又如，在物与物之间建立联系，实现自动化控制和管理。当湿度传感器探测到湿度增高时，关闭打开的窗户。
新知讲解
一、设计智能家居解决方案
仔细观察家中物品，回忆自己居家生活中的不便，说说可以通过物联网解决哪些问题。
说说做做
参考：冬天回家房间冰冷，需等待暖气升温；或者外出时忘记关灯、关电器，浪费资源且有安全隐患。物联网技术可以解决这些问题。比如，通过智能温控系统，我们可以提前远程开启暖气，到家时房间已温暖如春。同时，智能家居系统可实现一键控制家中所有电器，外出时自动关闭所有电源，既节能又安全。物联网让居家生活更加智能、便捷。
新知讲解
一、设计智能家居解决方案
以小组为单位，上网查阅相关资料，了解各种智能家居产品，认识其功能和使用方式，并开展交流。
数字化学习
参考：各种智能家居产品
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新知讲解
一、设计智能家居解决方案
通过思考日常生活中的细节，确实会发现还存在各种不够便利的地方。如果能利用物联网技术改变家中原有物品的工作和使用方式，则可以使生活更加舒适、节能、环保、安全。
传统的家庭照明系统存在着一些不便之处，在大多数家庭里，一个空间里的灯都是由安装在同一空间里的开关控制的。并且，这些开关大多只能手动控制。因此，可以设计解决方案，对其进行升级改造，表所示的是其中一种解决方案。
新知讲解
一、设计智能家居解决方案
发现的问题 1.有时人出门了，难免会忘记关灯，难道只能让灯一直亮着吗
2.儿童睡前不愿关灯，入睡后家长帮其关灯时有轻微响动儿童会醒，灯到底是关还是不关
3.晚上去卫生间，找开关很麻烦，打开、关闭灯开关的声音听上去格外响，能静音吗
解决方案 1.通过手机对照明系统进行远程控制，实现随时随地开关灯。
2.用手机控制儿童房的灯，当儿童入睡后，家长在房间外用手机关灯，不影响儿童休息。
3.将卫生间的灯改成感应灯，白天光线足够强时，灯自动关闭；夜晚光线不够亮且同时感知到有人移动时，灯自动开启；若感知不到人的移动，即使光线很暗，灯也不会亮。
新知讲解
一、设计智能家居解决方案
以小组为单位，围绕一个可以用物联网技术解决的居家问题，设计简单解决方案。
说说做做
参考：小组物联网居家问题解决方案设计
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新知讲解
二、利用实验器材制作智能家居作品
有了粗略的解决方案，就可以利用实验器材来设计、制作简易的智能家居作品，将想法变为现实。以下将以儿童房的台灯和卫生间的感应灯组成的家居照明系统为例，体验简易的智能家居作品的设计制作以及物联网技术应用的主要过程。
新知讲解
二、利用实验器材制作智能家居作品
根据解决方案，儿童房的台灯可以利用手机里的开关来控制，而卫生间的夜间感应灯需要一个能够检测光线强度的传感器和一个能够感应是否有人移动的传感器。因此，可以选择光照传感器来检测光线强度，选择人体感应传感器来感应是否有人在移动。
1.选择设备和材料
新知讲解
二、利用实验器材制作智能家居作品
光感闹钟、光感窗帘等智能家居产品中大多会用到光照传感器，它能检测光照强度，并将光照强度值转换为电压值。当光照强度高于一定值时闹钟会响一段时间，窗帘会自动拉开；当光照强度低于一定值时，闹钟不会响，窗帘会自动闭合。光照强度，简称照度，表示物体表面单位面积被照明程度的量。光照传感器广泛应用于农业、林业、建筑业的光照测量及研究等方面。
提示板
新知讲解
二、利用实验器材制作智能家居作品
要注意的是，人体感应传感器感应的不是人的存在，而是人的移动。人体会向外辐射与本身温度相关的红外线，当其照射到人体感应传感器的热释电材料上后，热释电材料会产生相应电位变化的信号，根据此信号人体感应传感器就能判断是否有人移动。
提示板
新知讲解
二、利用实验器材制作智能家居作品
上网了解光照传感器和人体感应传感器的更多实际应用。
数字化学习
新知讲解
二、利用实验器材制作智能家居作品
光照传感器主要应用包括：
在夜间或低光照环境下，光照传感器可以检测到异常的光照变化，如有人闯入或发生火灾时产生的光亮，从而触发报警系统。
在楼宇照明、家居照明等领域，光照传感器可以根据环境光照强度自动调节灯光亮度，既保证了适宜的照明环境，又达到了节能的效果。
自动调节照明
安全监测
新知讲解
二、利用实验器材制作智能家居作品
人体感应传感器主要应用有：
人体传感器可以监测人体的生理指标，如心率、血压等，帮助人们更好地了解自己的健康状况。
健康管理
通过感应人体的运动，人体传感器可以记录步数、距离、卡路里等运动数据，为健身爱好者提供科学的运动指导。
运动监测
人体传感器可以感应到人体的活动，当有人进入监控区域时，可以自动触发报警系统或录像设备，提高安全性。
安防监控
新知讲解
二、利用实验器材制作智能家居作品
对于儿童房的台灯，可以在手机上设置一个开关。当开关处于开的状态时，点亮台灯；当开关处于关的状态时，关闭台灯。
2.设计作品
对于卫生间的感应灯，可以根据光照传感器和人体感应传感器的工作原理，设计其工作过程如下：当光线不够亮且有人移动时，即光照传感器采集到的值小于设定值(阈值)且人体感应传感器感应到有人移动时，感应灯亮起，并延时一定的时间；而当光线够亮或无人移动时，即光照传感器采集到的值高于设定值(阈值)或人体感应传感器没有感应到有人移动时，感应灯熄灭。
新知讲解
二、利用实验器材制作智能家居作品
2.设计作品
如图所示，本例中所使用的光照传感器是一种专用于做实验的数字光照度传感器。它由一个光敏电阻和数据传输线组成，光敏电阻能感应光线的明暗变化，将光线的强弱以电阻值大小的形式输出。根据设计，为了让感应灯正常工作，需要准确设置光照传感器的阈值。因此，在正式开始制作卫生间感应灯前，需要分别在白天光线强烈和夜间光线不够这两种情况下测试光照传感器采集到的值，最终确定一个合理的阈值。
新知讲解
二、利用实验器材制作智能家居作品
“阈”的意思是界限，故阈值又叫临界值，是指一个效应能够产生的最低值或最高值。光照强度阈值是为了确定光照强度对于实际需要是强还是弱而设定的。默认测量值高于光强阈值时，说明光线够亮；而低于光强阈值时，说明光线弱。
提示板
新知讲解
二、利用实验器材制作智能家居作品
设计并完成实验，测试不同光照强度下光照传感器采集到的值，并设置合理的阈值。可以在同一地点的不同时间采集多次，绘制成曲线图，并完成表2-2-2。
说说做做
新知讲解
二、利用实验器材制作智能家居作品
注意思考：选择什么位置来采集光照强度数值 采集的数据都是可用的吗
说说做做
实验地点
采集到的数据曲线图
两次实验后的改进方案和最终确定的阈值
参考：实验设计-测试光照传感器在不同光照强度下的响应并设置阈值
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新知讲解
二、利用实验器材制作智能家居作品
3.制作作品
按图连接实验器材，完成照明系统的电路连接。然后，利用Wi-Fi或蓝牙将照明系统的主控模块和配套的手机App相连(本例中采用蓝牙连接方式)。
新知讲解
二、利用实验器材制作智能家居作品
图2-2-5中，电源模块一头连接主控模块，另一头接插座，以实现供电；其他模块则通过导线与主控模块相连以实现通电。
提示板
新知讲解
二、利用实验器材制作智能家居作品
打开手机蓝牙，在配套手机App中搜索设备，在搜索到的设备中选择主控模块发出的蓝牙信号，进行连接，如图2-2-6所示。再在App的“传感器”页面上，点击“+”(“添加传感器”工具),逐一添加所需要的光照传感器、人体感应传感器、LED灯和绿色状态灯，如图2-2-7所示。
新知讲解
二、利用实验器材制作智能家居作品
利用手边的实验器材，完成智能家居作品的设计与制作。
说说做做
新知讲解
二、利用实验器材制作智能家居作品
在配套手机App的“程序”页面中拖曳并拼接指令块，完成程序的编写，如图2-2-8所示。在App的“界面”页面上会出现控制儿童房台灯的开关和调整光照传感器阈值的滑块，即照明系统的应用界面，如图2-2-9所示。
4.编写程序
新知讲解
二、利用实验器材制作智能家居作品
图2-2-9的用户操作界面是通过图2-2-8中添加的相关指令块实现的。首先，分别创建文本框、开关和滑块组件。再将开关组件与绿色状态灯的输出状态相对应，开关打开，则绿色状态灯输出“1”,灯亮；开关关闭，则绿色状态灯输出“0”,灯灭。
提示板
新知讲解
二、利用实验器材制作智能家居作品
卫生间感应灯的阈值设置是通过一个滑块来实现的，本例中光照强度的阈值被设置为滑块敏感度的值乘以4。当光照强度小于4倍滑块敏感度值时，若人体感应传感器感应到人的移动(人体感应值=1),则点亮卫生间灯并延时0.05秒；若光照强度不低于4倍滑块敏感度值或者人体感应传感器没有感应到人的移动(人体感应值=0),则熄灭卫生间灯。
提示板
新知讲解
二、利用实验器材制作智能家居作品
完成智能家居作品的制作及程序的编写，向同伴介绍自己程序中各指令的作用。
说说做做
开场介绍
首先简要介绍你的智能家居作品的总体功能、应用场景以及它如何提升生活的便利性。概述你在作品中使用的技术、编程语言、硬件平台等，帮助同伴建立基本的技术背景。
细节解释
将程序分解成若干个功能模块，逐个介绍每个模块的作用和它在整个系统中的位置。
互动演示
如果条件允许，可以实时操作你的智能家居作品，展示程序中各指令的实际效果。鼓励同伴提问，针对他们的问题进行深入解释和讨论。
总结与展望
回顾并强调程序中的创新点、解决的关键问题以及实现的主要功能。讨论可能的改进方向，如添加新功能、优化性能或提升用户体验等。
新知讲解
二、利用实验器材制作智能家居作品
多次运行程序，查看手机App上各传感器采集的值，检查儿童房灯和卫生间灯是否根据需要自动亮起或熄灭。
5.调试、运行程序
新知讲解
二、利用实验器材制作智能家居作品
可以用手或物体遮挡住光照传感器，使其采集的光照强度低于阈值。如图2-2-11所示此时感应到光线不足且有人移动，因此App中的人体感应传感器会发红光，值为1,卫生间灯亮起。
提示板
新知讲解
二、利用实验器材制作智能家居作品
调试并运行自己的程序，交流出现的问题和解决方法。
说说做做
参考：
问题描述：传感器无法准确检测环境变化或频繁误报。
解决方法：
1.清洁传感器表面，确保其不受灰尘或污垢影响。
2.调整传感器的位置和角度，以获得最佳检测效果。
3.重新校准传感器，或根据制造商的说明进行调整。
4.如果传感器损坏，考虑更换新的传感器。
新知讲解
三、优化智能家居作品
初步完成了智能家居作品的设计制作之后，可以结合实际生活需要，想一想作品在哪些方面还可以做进一步改进。例如，如果在卫生间感应灯原本不会亮的时候，人觉得需要照明，该怎么办呢 可以考虑在卫生间感应灯中加入声音传感器，利用声音来触发感应灯的亮和灭。
新知讲解
三、优化智能家居作品
上网查阅相关资料，了解声音传感器的应用，并完成声控感应灯的设计与制作。
数字化学习
参考：声音传感器是一种可以检测声音并将其转换为电信号的传感器。声音传感器可以感知声音强度的大小，并将这种物理量转换为可测量的电信号输出。声音传感器的应用非常广泛，例如声控开关、声控灯、安防系统、语音识别等领域。
新知讲解
三、优化智能家居作品
说说可以如何改进自己的智能家居作品。
说说做做
智能家居作品可以与其他智能设备和系统进行集成，以提供更多的功能和服务。可以考虑集成一些常用的第三方服务，如天气预报、音乐播放和社交媒体等。
集成第三方服务
智能家居的另一个重要方面是提供良好的用户体验和交互性。可以通过增加一些用户友好的功能来实现这一点。
提升用户体验与交互性
智能家居的核心在于提升生活的便捷性和舒适性。可以增加更多的传感器和执行器，以便更好地监控和控制家居环境。
增强智能化与自动化程度
新知讲解
三、优化智能家居作品
智能家居是通过各种感知技术，在接收探测信号并予以判断后，给出指令让家庭中的各种通信设备、家用电器、安防、照明等装置做出相应的动作，以提升家居的安全性、便利性、舒适性和艺术性。
智能家居是目前物联网的重要应用途径之一，也是和消费者最接近的物联网应用。如图所示的是近年来我国智能家居消费级热门产品。
知识链接——智能家居
新知讲解
三、优化智能家居作品
在人工智能、物联网等技术的推动下，智能家居产品不断创新发展。以智能锁为例，其整体应用技术已经由早期的单向指令输入时代发展到了如今的物联时代，既可以实现临时密码开锁、家人回家友情提醒、门未关好提醒、防劫持、防撬报警等功能，还能与其他智能家居产品连接，实现回家自动撤防、离家自动布防，定制个性化灯光、环境调节等功能。
知识链接——智能家居
新知讲解
三、优化智能家居作品
现今，智能家居正逐渐向全屋智能发展，进一步提升居住环境体验。全屋智能提供的是智能安防、智能家电控制、智能照明、智能娱乐等综合的服务，其重点不在于家里的设备有多智能，而在于智能设备能否在各类家居生活场景中进行智能联动，以及智能联动中能否达到更好的效果。
知识链接——智能家居
新知讲解
四、扩展学习——设计智能家居时的信息安全保护措施
设计智能家居时的信息安全保护是至关重要的，因为智能家居系统涉及到大量的个人信息和隐私。以下是一些关键的安全保护措施：
确保只有授权的用户可以访问和控制智能家居系统。采用强密码策略、多因素身份验证（如指纹识别、面部识别或手机验证码）等方法，增加非法访问的难度。
身份验证
新知讲解
四、扩展学习——设计智能家居时的信息安全保护措施
在云端和本地存储用户数据时，采用加密技术（如AES加密）来保护数据的安全性。同时，定期备份数据以防止数据丢失。
数据保护
为不同的用户和设备设置不同的访问权限。例如，家庭成员可以拥有更高的权限来控制家居设备，而访客则只能访问有限的功能。
访问控制
使用加密协议（如SSL/TLS）来保护智能家居设备与云服务器、用户手机应用之间的通信。确保数据在传输过程中不被窃取或篡改。
加密通信
新知讲解
四、扩展学习——设计智能家居时的信息安全保护措施
遵守相关的数据隐私保护法律和法规，如GDPR、CCPA等。确保收集、存储和处理用户数据的合法性，并尊重用户的隐私权。
隐私保护
保护智能家居设备免受物理攻击和破坏。将设备放置在安全的位置，如室内或受保护的区域，并考虑使用防拆封或防篡改技术。
物理安全
定期更新智能家居系统的软件和固件，以修复已知的安全漏洞。确保设备使用的是最新版本的安全补丁。
安全更新
新知讲解
四、扩展学习——设计智能家居时的信息安全保护措施
设计智能家居时应综合考虑身份验证、加密通信、访问控制、数据保护、安全更新、物理安全、隐私保护以及安全审计和监控等方面的信息安全保护措施。这些措施有助于确保智能家居系统的安全性和用户的隐私权益。
定期对智能家居系统进行安全审计和监控，检测异常行为或潜在的攻击。及时发现并应对安全事件，以减少潜在的风险。
安全审计和监控
新知讲解
单元挑战
活动一：
1.选择一种自己熟悉的物联网产品，向班级同学作介绍。
2.以小组为单位，制作海报，宣传我国的北斗系统。
参考：熟悉的物联网产品
参考：北斗系统海报
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新知讲解
单元挑战
活动二：
1.了解什么是智慧城市，调查智慧城市与物联网之间的关系，并在班级里展开交流。
2.仔细观察校园内外的环境和用品，思考哪些可以通过物联网技术进行改进，设计简单的解决方案。
参考：智慧城市与物联网
参考：改进校园内外解决方案
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新知讲解
单元挑战
活动三：
自选材料，设计并制作一款简易的物联网作品。
参考：设计并制作一款简易的物联网智能环境监控器
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课堂总结
本次活动，我们深入探讨了智能家居的设计与实现，通过物联网技术的应用，让家居生活更加便捷、舒适和安全。我们学习了如何观察生活中的不便，并利用物联网技术提出解决方案。通过小组合作，大家设计了各具特色的智能家居作品，并动手制作了简易的模型，体验了从设想到实现的完整过程。在调试与运行环节，大家积极交流问题，共同寻找解决方法，不断优化作品。此外，我们还拓展了智能家居的发展趋势，了解到全屋智能将为居住环境带来更加个性化的体验。通过本次活动的学习，希望大家能够将物联网的理念应用到更多领域，创造出更多智能、环保、舒适的生活空间。
板书设计
课后作业
思考并列举出你家中可以通过物联网技术改进的三个生活场景，并简要说明改进的理由。
01
设计一个简单的智能家居方案，包括至少两种智能设备，并描述它们如何实现自动化控制以及相互之间的逻辑关系。
02
谢谢
21世纪教育网（www.21cnjy.com)
中小学教育资源网站
兼职招聘：
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/admin了解什么是智慧城市，调查智慧城市与物联网之间的关系，并在班级里展开交流。
智慧城市是一种新型的城市形态，它的核心在于运用先进的信息和通信技术，如互联网、物联网、大数据、云计算等，来优化城市运营、管理和服务，从而提高城市生活的便捷性、效率和舒适度。智慧城市的目标是实现城市资源的合理分配和高效利用，以及为市民创造更美好的生活环境。
物联网，则是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，对任何物品进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
在智慧城市的建设中，物联网技术发挥着至关重要的作用。通过物联网技术，可以将城市中的各种设备、设施和传感器连接起来，形成一个庞大的网络，实时收集和传输各种数据。这些数据为城市的智慧化管理提供了决策支持，使得城市管理者能够更准确地了解城市运行状态，及时发现和解决问题。
同时，智慧城市的建设也推动了物联网技术的发展和应用。为了满足智慧城市对数据收集、传输和处理的需求，物联网技术需要不断提高其性能、降低成本和增加可靠性。这种相互促进的关系，使得智慧城市和物联网技术在未来有着广阔的发展前景。
总的来说，智慧城市与物联网之间有着密切的联系。物联网技术是智慧城市实现的基础和关键，而智慧城市的建设又推动了物联网技术的发展和应用。两者相互促进，共同推动着未来城市向更加智能化、高效化和可持续化的方向发展。参考：智能家居产品功能与使用方式小组探讨
1.智能照明系统
功能：智能照明系统可以根据环境的光线自动调整灯光的亮度和色温，提供舒适的照明环境。同时，用户可以通过手机APP或语音控制灯光的开关、亮度和颜色等。
使用方式：通过手机APP设置定时开关灯，或者与其他智能家居设备联动，如晚上回家时自动开灯。
2.智能安防系统
功能：智能安防系统包括智能门锁、智能摄像头、烟雾报警器等设备，可以实时监控家中的安全状况，并在发生异常时及时提醒用户。
使用方式：智能门锁可以通过指纹、密码或手机APP开锁，方便又安全；智能摄像头可以实时查看家中的监控画面，并支持录像和截图功能；烟雾报警器可以在检测到烟雾时发出警报，并通过手机APP提醒用户。
3.智能环境控制系统
功能：智能环境控制系统包括智能空调、智能空气净化器等设备，可以根据室内的温度和空气质量自动调节设备的运行状态，提供舒适的居住环境。
使用方式：通过手机APP远程控制空调的温度和风速，或者设置定时开关机；智能空气净化器可以实时监测室内的空气质量，并自动净化空气中的有害物质。
4.智能家电系统
功能：智能家电系统包括智能冰箱、智能洗衣机、智能扫地机器人等设备，可以通过手机APP远程控制设备的运行，方便用户随时随地管理家中的家电。
使用方式：通过手机APP查看冰箱内的食物存储情况，或者远程控制洗衣机的洗涤程序；智能扫地机器人可以设置定时清扫，保持家中的清洁。
以上是我们小组通过上网查阅相关资料了解到的各种智能家居产品及其功能和使用方式。这些智能家居产品不仅提高了我们的生活质量，也让我们的生活更加便捷和安全。随着科技的不断发展，我们相信未来会有更多更先进的智能家居产品出现，为我们的生活带来更多的便利和惊喜。实验设计：测试光照传感器在不同光照强度下的响应并设置阈值
实验目的：
测试光照传感器在白天和夜间不同光照条件下的响应。
根据测试结果设置一个合理的光照强度阈值，以区分光线足够和光线不足的情况。
实验地点：
选择一个具有明显光照变化的地点，如室内靠近窗户的位置或室外开阔地。确保实验地点在白天能够接收到强烈的光线，而在夜间则光线不足。
实验步骤：
准备实验材料：数字光照度传感器、数据采集设备（如Arduino或类似的微控制器板）、电脑、连接线以及数据记录和分析软件。
将光照传感器连接到数据采集设备上，并确保能够正确读取传感器输出的数据。
将数据采集设备与电脑连接，并使用数据记录软件开始记录实验数据。
在白天光线强烈的情况下，将传感器放置在一个固定的位置，并保持其方向不变。记录传感器采集到的光照强度值，可以每隔一段时间（如每分钟）记录一次数据，以获得足够多的样本点。
在夜间光线不足的情况下，重复步骤4，记录传感器采集到的光照强度值。
将采集到的数据整理成表格，包括时间点和对应的光照强度值。然后使用绘图软件绘制出光照强度随时间变化的曲线图。
分析曲线图，观察白天和夜间光照强度的分布情况。根据实际需求，确定一个合理的光照强度阈值，以区分光线足够和光线不足的情况。这个阈值应该位于白天和夜间光照强度分布之间，使得在白天时光照强度高于阈值，而在夜间时低于阈值。
根据实验结果和确定的阈值，编写程序或设置硬件阈值，使得感应灯能够在光线低于阈值时自动开启，而在光线高于阈值时自动关闭。
进行实验验证，确保感应灯能够根据光照强度的变化正确工作。
实验记录：
实验地点 采集时间 光照强度平均值（单位：勒克斯） 备注
室内靠近窗户 白天 1000 多次采集取平均值
室内靠近窗户 夜间 10 多次采集取平均值
（注：此处的光照强度平均值仅为示例，实际数据会根据实验条件和地点而有所不同。）
采集到的数据曲线图：
在此处插入光照强度随时间变化的曲线图。横轴表示时间（如白天和夜间），纵轴表示光照强度（单位：勒克斯）。将不同时间点的光照强度平均值标记在图上，并连接各点形成曲线。根据曲线图可以直观地看到白天和夜间光照强度的差异。
两次实验后的改进方案和最终确定的阈值：
根据实验结果和曲线图分析，可以确定一个合理的光照强度阈值。例如，在本例中，可以将阈值设置为100勒克斯。这意味着当光照强度低于100勒克斯时，感应灯将自动开启；而当光照强度高于100勒克斯时，感应灯将自动关闭。当然，这个阈值可以根据实际需求进行调整。
改进方案可能包括优化传感器的放置位置和方向，以确保更准确地感应到光线的变化；增加数据采集的样本点数量，以提高数据的准确性和可靠性；以及使用更高级的数据处理和分析方法来确定更精确的阈值。参考：小组物联网居家问题解决方案设计
问题：居家安全问题，特别是当家中无人时，如何确保家庭财产的安全？
解决方案名称：智能居家安全卫士
1.系统功能
智能门锁：配备指纹识别、密码或手机APP远程开锁功能，防止非法入侵。
智能摄像头：可360度旋转，支持夜视功能，实时监控家中情况，并通过手机APP随时查看。
窗户与窗帘控制：当系统检测到家中无人时，自动关闭所有窗户并拉合窗帘，增加非法入侵的难度。
入侵检测与报警：通过智能摄像头和门窗传感器，一旦检测到异常动作或非法入侵，立即通过手机APP发送警报通知用户，并自动打开家中的灯光和音响，播放警报声音，吓阻入侵者。
烟雾与漏水检测：配备烟雾报警器和漏水传感器，一旦发生火灾或水管破裂等紧急情况，立即发送警报通知用户。
2.使用方式
用户通过手机APP随时查看家中的实时监控画面，了解家中情况。
当用户离家时，通过手机APP一键启动“离家模式”，系统自动关闭所有窗户、拉合窗帘，并启动入侵检测功能。
当用户回家时，通过手机APP或指纹识别开锁，系统自动解除“离家模式”，用户可以正常居家生活。
一旦系统检测到入侵、烟雾或漏水等异常情况，立即通过手机APP发送警报通知用户，用户可以根据情况选择报警或通知邻居帮忙查看。
3.优势与预期效果
通过物联网技术将家中的各种智能设备连接起来，实现全方位、24小时的居家安全监控。
用户可以随时随地通过手机APP了解家中情况，增加对家庭财产的安全感。
通过智能设备的联动和自动化控制，减少用户的手动操作，提高生活的便捷性和舒适性。
预期可以有效降低家庭被盗、火灾和水灾等风险，保障家庭财产的安全。设计并制作一款简易的物联网智能环境监控器
一、所需材料
一块开发板（如Arduino、NodeMCU或ESP32等，带有WiFi功能）
DHT11温湿度传感器模块
光照强度传感器模块（如光敏电阻模块）
一个小型OLED显示屏（如0.96寸I2C OLED模块）
杜邦线（公对公、公对母若干）
一个适当的电源（如5V USB供电或锂电池）
一个USB转串口模块（用于编程时连接电脑和开发板）
一些基础的电子元件，如电阻、电容等
二、制作步骤
1.硬件连接
将DHT11温湿度传感器的信号线连接到开发板的一个数字引脚上（注意查阅开发板引脚定义）。
将光照强度传感器的输出引脚也连接到开发板的一个模拟输入引脚上。
将OLED显示屏的I2C接口（SCL, SDA）连接到开发板的I2C引脚上，并将VCC和GND分别连接到电源的正负极。
连接好电源，确保所有模块的供电正常。
2.编写代码
打开Arduino IDE或其他支持的开发环境。
安装必要的库，如DHT11库、Adafruit_SSD1306（用于OLED显示）等。
编写一个程序来读取DHT11和光照传感器的数据，并在OLED屏幕上显示出来。
在代码中还可以添加逻辑来根据读取的环境参数控制其他设备（如继电器、LED灯等），这一步骤是可选的。
3.上传代码并测试
将开发板通过USB转串口模块连接到电脑。
在Arduino IDE中选择正确的开发板和端口。
上传编写好的代码到开发板。
断开与电脑的连接，给开发板独立供电，观察OLED屏幕是否能够正常显示环境参数。
4.优化与扩展
优化代码以减小资源占用和提高响应速度。
可以通过添加更多传感器来扩展功能，如空气质量传感器、声音传感器等。
可以加入网络连接功能，将读取到的数据上传到云平台进行分析和存储。
可以设计一个漂亮的外壳来保护和美化整个作品。
注意：在制作过程中请确保安全，避免短路或接入过高电压等可能损坏元件的情况。中小学教育资源及组卷应用平台
设计智能家居 教学设计
课题 设计智能家居 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 教材通过智能家居这一物联网应用案例，深入浅出地介绍了物联网技术在解决居家问题中的实际应用。教材首先通过情景模拟，引导学生发现生活中的不便，进而提出基于物联网技术的解决方案。在实验制作环节，教材详细指导了学生如何选择和使用实验器材，设计并制作智能家居作品，培养了学生的动手实践能力和创新思维。此外，教材还注重培养学生的问题意识和优化意识，鼓励学生不断思考和完善作品。
学习目标 信息意识：学生能够意识到信息技术（特别是物联网技术）在改善生活质量方面的重要性。通过智能家居案例，培养学生对生活中信息设备的敏感性和兴趣，激发他们主动探索和应用的欲望。计算思维：学生能够理解智能家居中设备间的逻辑关系，如条件触发、自动化控制等，初步形成计算思维。在设计智能家居解决方案时，学生能够运用逻辑思维和系统思考，对问题进行抽象、分析和建模。数字化学习与创新：通过实验器材和编程指令的结合，培养学生的创新意识和实践能力，鼓励他们设计并制作出个性化的智能家居作品。信息社会责任：学生在设计智能家居解决方案时，能够考虑到节能、环保、安全等社会责任因素。
重点 通过实验制作智能家居作品，培养学生的动手实践能力和创新思维。同时，强调学生对物联网技术在解决居家问题中的实际应用的理解，以及物联网设备间的逻辑关系和自动化控制的掌握。
难点 如何深入浅出地介绍物联网相关技术和原理，使学生能够理解物联网的本质和工作原理。此外，在实验制作环节，如何引导学生发现问题、提出解决方案，并优化完善作品也是一大挑战。同时，还需要注重培养学生的信息社会责任意识，确保他们在设计和使用智能家居时能够考虑到节能、环保、安全等因素。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 清晨，窗帘会自动开启，让阳光照射进来；屋内温度过低或过高时，空调会自动制热或制冷；人外出时，只要说出口令，如“外出”或“出门”,屋内的照明、空调等会全部关闭，屋内外的安保系统开启无人在家工作模式……作为物联网的主要应用之一，智能家居让人们的生活越来越方便、环保、舒适、安全。本活动中，将尝试从物联网应用的角度出发，针对家居生活中发现的问题，设计改进方案并利用实验器材设计、制作简单的智能家居作品。 了解物联网在家居生活中的应用，及本次活动的目标。 通过情境导入和明确本次活动内容，激发学生学习热情。
讲授新课 一、设计智能家居解决方案在日常生活中可能会遇到这样的情景：离开家的时候忘记关灯，直到家人回来才将其关闭；早上出门时阳光明媚，不久却下起雨来，由于窗户没关，雨水打湿了地板……借助物联网技术，以上问题就不难解决。例如，可以用手机等智能设备远程控制家中的灯或窗户，按需要开启或关闭它们。又如，在物与物之间建立联系，实现自动化控制和管理。当湿度传感器探测到湿度增高时，关闭打开的窗户。说说做做仔细观察家中的物品，回忆自己居家生活中的不便，说说可以通过物联网解决哪些问题。参考：冬天回家房间冰冷，需等待暖气升温；或者外出时忘记关灯、关电器，浪费资源且有安全隐患。物联网技术可以解决这些问题。比如，通过智能温控系统，我们可以提前远程开启暖气，到家时房间已温暖如春。同时，智能家居系统可实现一键控制家中所有电器，外出时自动关闭所有电源，既节能又安全。物联网让居家生活更加智能、便捷。数字化学习以小组为单位，上网查阅相关资料，了解各种智能家居产品，认识其功能和使用方式，并开展交流。参考：智能家居产品功能与使用方式小组探讨1.智能照明系统功能：智能照明系统可以根据环境的光线自动调整灯光的亮度和色温，提供舒适的照明环境。同时，用户可以通过手机APP或语音控制灯光的开关、亮度和颜色等。使用方式：通过手机APP设置定时开关灯，或者与其他智能家居设备联动，如晚上回家时自动开灯。2.智能安防系统功能：智能安防系统包括智能门锁、智能摄像头、烟雾报警器等设备，可以实时监控家中的安全状况，并在发生异常时及时提醒用户。使用方式：智能门锁可以通过指纹、密码或手机APP开锁，方便又安全；智能摄像头可以实时查看家中的监控画面，并支持录像和截图功能；烟雾报警器可以在检测到烟雾时发出警报，并通过手机APP提醒用户。3.智能环境控制系统功能：智能环境控制系统包括智能空调、智能空气净化器等设备，可以根据室内的温度和空气质量自动调节设备的运行状态，提供舒适的居住环境。使用方式：通过手机APP远程控制空调的温度和风速，或者设置定时开关机；智能空气净化器可以实时监测室内的空气质量，并自动净化空气中的有害物质。4.智能家电系统功能：智能家电系统包括智能冰箱、智能洗衣机、智能扫地机器人等设备，可以通过手机APP远程控制设备的运行，方便用户随时随地管理家中的家电。使用方式：通过手机APP查看冰箱内的食物存储情况，或者远程控制洗衣机的洗涤程序；智能扫地机器人可以设置定时清扫，保持家中的清洁。以上是我们小组通过上网查阅相关资料了解到的各种智能家居产品及其功能和使用方式。这些智能家居产品不仅提高了我们的生活质量，也让我们的生活更加便捷和安全。随着科技的不断发展，我们相信未来会有更多更先进的智能家居产品出现，为我们的生活带来更多的便利和惊喜。通过思考日常生活中的细节，确实会发现还存在各种不够便利的地方。如果能利用物联网技术改变家中原有物品的工作和使用方式，则可以使生活更加舒适、节能、环保、安全。传统的家庭照明系统存在着一些不便之处，在大多数家庭里，一个空间里的灯都是由安装在同一空间里的开关控制的。并且，这些开关大多只能手动控制。因此，可以设计解决方案，对其进行升级改造，表2-2-1所示的是其中一种解决方案。表2-2-1家庭照明系统的问题与解决方案发现的问题1.有时人出门了，难免会忘记关灯，难道只能让灯一直亮着吗 2.儿童睡前不愿关灯，入睡后家长帮其关灯时有轻微响动儿童会醒，灯到底是关还是不关 3.晚上去卫生间，找开关很麻烦，打开、关闭灯开关的声音听上去格外响，能静音吗 解决方案1.通过手机对照明系统进行远程控制，实现随时随地开关灯。2.用手机控制儿童房的灯，当儿童入睡后，家长在房间外用手机关灯，不影响儿童休息。3.将卫生间的灯改成感应灯，白天光线足够强时，灯自动关闭；夜晚光线不够亮且同时感知到有人移动时，灯自动开启；若感知不到人的移动，即使光线很暗，灯也不会亮。说说做做以小组为单位，围绕一个可以用物联网技术解决的居家问题，设计简单解决方案。参考：小组物联网居家问题解决方案设计问题：居家安全问题，特别是当家中无人时，如何确保家庭财产的安全？解决方案名称：智能居家安全卫士1.系统功能智能门锁：配备指纹识别、密码或手机APP远程开锁功能，防止非法入侵。智能摄像头：可360度旋转，支持夜视功能，实时监控家中情况，并通过手机APP随时查看。窗户与窗帘控制：当系统检测到家中无人时，自动关闭所有窗户并拉合窗帘，增加非法入侵的难度。入侵检测与报警：通过智能摄像头和门窗传感器，一旦检测到异常动作或非法入侵，立即通过手机APP发送警报通知用户，并自动打开家中的灯光和音响，播放警报声音，吓阻入侵者。烟雾与漏水检测：配备烟雾报警器和漏水传感器，一旦发生火灾或水管破裂等紧急情况，立即发送警报通知用户。2.使用方式用户通过手机APP随时查看家中的实时监控画面，了解家中情况。当用户离家时，通过手机APP一键启动“离家模式”，系统自动关闭所有窗户、拉合窗帘，并启动入侵检测功能。当用户回家时，通过手机APP或指纹识别开锁，系统自动解除“离家模式”，用户可以正常居家生活。一旦系统检测到入侵、烟雾或漏水等异常情况，立即通过手机APP发送警报通知用户，用户可以根据情况选择报警或通知邻居帮忙查看。3.优势与预期效果通过物联网技术将家中的各种智能设备连接起来，实现全方位、24小时的居家安全监控。用户可以随时随地通过手机APP了解家中情况，增加对家庭财产的安全感。通过智能设备的联动和自动化控制，减少用户的手动操作，提高生活的便捷性和舒适性。预期可以有效降低家庭被盗、火灾和水灾等风险，保障家庭财产的安全。二、利用实验器材制作智能家居作品有了粗略的解决方案，就可以利用实验器材来设计、制作简易的智能家居作品，将想法变为现实。以下将以儿童房的台灯和卫生间的感应灯组成的家居照明系统为例，体验简易的智能家居作品的设计制作以及物联网技术应用的主要过程。1.选择设备和材料根据解决方案，儿童房的台灯可以利用手机里的开关来控制，而卫生间的夜间感应灯需要一个能够检测光线强度的传感器和一个能够感应是否有人移动的传感器。因此，可以选择光照传感器来检测光线强度，选择人体感应传感器来感应是否有人在移动。提示板光感闹钟、光感窗帘等智能家居产品中大多会用到光照传感器，它能检测光照强度，并将光照强度值转换为电压值。当光照强度高于一定值时闹钟会响一段时间，窗帘会自动拉开；当光照强度低于一定值时，闹钟不会响，窗帘会自动闭合。光照强度，简称照度，表示物体表面单位面积被照明程度的量。光照传感器广泛应用于农业、林业、建筑业的光照测量及研究等方面。提示板要注意的是，人体感应传感器感应的不是人的存在，而是人的移动。人体会向外辐射与本身温度相关的红外线，当其照射到人体感应传感器的热释电材料上后，热释电材料会产生相应电位变化的信号，根据此信号人体感应传感器就能判断是否有人移动。数字化学习上网了解光照传感器和人体感应传感器的更多实际应用。参考：光照传感器主要应用包括：自动调节照明：在楼宇照明、家居照明等领域，光照传感器可以根据环境光照强度自动调节灯光亮度，既保证了适宜的照明环境，又达到了节能的效果。安全监测：在夜间或低光照环境下，光照传感器可以检测到异常的光照变化，如有人闯入或发生火灾时产生的光亮，从而触发报警系统。人体感应传感器主要应用有：健康管理：人体传感器可以监测人体的生理指标，如心率、血压等，帮助人们更好地了解自己的健康状况。运动监测：通过感应人体的运动，人体传感器可以记录步数、距离、卡路里等运动数据，为健身爱好者提供科学的运动指导。安防监控：人体传感器可以感应到人体的活动，当有人进入监控区域时，可以自动触发报警系统或录像设备，提高安全性。2.设计作品对于儿童房的台灯，可以在手机上设置一个开关。当开关处于开的状态时，点亮台灯；当开关处于关的状态时，关闭台灯。对于卫生间的感应灯，可以根据光照传感器和人体感应传感器的工作原理，设计其工作过程如下：当光线不够亮且有人移动时，即光照传感器采集到的值小于设定值(阈值)且人体感应传感器感应到有人移动时，感应灯亮起，并延时一定的时间；而当光线够亮或无人移动时，即光照传感器采集到的值高于设定值(阈值)或人体感应传感器没有感应到有人移动时，感应灯熄灭。如图2-2-3所示，本例中所使用的光照传感器是一种专用于做实验的数字光照度传感器。它由一个光敏电阻和数据传输线组成，光敏电阻能感应光线的明暗变化，将光线的强弱以电阻值大小的形式输出(见图2-2-4)。根据设计，为了让感应灯正常工作，需要准确设置光照传感器的阈值。因此，在正式开始制作卫生间感应灯前，需要分别在白天光线强烈和夜间光线不够这两种情况下测试光照传感器采集到的值，最终确定一个合理的阈值。提示板“阈”的意思是界限，故阈值又叫临界值，是指一个效应能够产生的最低值或最高值。光照强度阈值是为了确定光照强度对于实际需要是强还是弱而设定的。默认测量值高于光强阈值时，说明光线够亮；而低于光强阈值时，说明光线弱。说说做做设计并完成实验，测试不同光照强度下光照传感器采集到的值，并设置合理的阈值。可以在同一地点的不同时间采集多次，绘制成曲线图，并完成表2-2-2。注意思考：选择什么位置来采集光照强度数值 采集的数据都是可用的吗 表2-2-2实验记录实验地点采集到的数据曲线图两次实验后的改进方案和最终确定的阈值参考：实验设计：测试光照传感器在不同光照强度下的响应并设置阈值实验目的：测试光照传感器在白天和夜间不同光照条件下的响应。根据测试结果设置一个合理的光照强度阈值，以区分光线足够和光线不足的情况。实验地点：选择一个具有明显光照变化的地点，如室内靠近窗户的位置或室外开阔地。确保实验地点在白天能够接收到强烈的光线，而在夜间则光线不足。实验步骤：准备实验材料：数字光照度传感器、数据采集设备（如Arduino或类似的微控制器板）、电脑、连接线以及数据记录和分析软件。将光照传感器连接到数据采集设备上，并确保能够正确读取传感器输出的数据。将数据采集设备与电脑连接，并使用数据记录软件开始记录实验数据。在白天光线强烈的情况下，将传感器放置在一个固定的位置，并保持其方向不变。记录传感器采集到的光照强度值，可以每隔一段时间（如每分钟）记录一次数据，以获得足够多的样本点。在夜间光线不足的情况下，重复步骤4，记录传感器采集到的光照强度值。将采集到的数据整理成表格，包括时间点和对应的光照强度值。然后使用绘图软件绘制出光照强度随时间变化的曲线图。分析曲线图，观察白天和夜间光照强度的分布情况。根据实际需求，确定一个合理的光照强度阈值，以区分光线足够和光线不足的情况。这个阈值应该位于白天和夜间光照强度分布之间，使得在白天时光照强度高于阈值，而在夜间时低于阈值。根据实验结果和确定的阈值，编写程序或设置硬件阈值，使得感应灯能够在光线低于阈值时自动开启，而在光线高于阈值时自动关闭。进行实验验证，确保感应灯能够根据光照强度的变化正确工作。实验记录：实验地点采集时间光照强度平均值（单位：勒克斯）备注室内靠近窗户白天1000多次采集取平均值室内靠近窗户夜间10多次采集取平均值（注：此处的光照强度平均值仅为示例，实际数据会根据实验条件和地点而有所不同。）采集到的数据曲线图：请在此处插入光照强度随时间变化的曲线图。横轴表示时间（如白天和夜间），纵轴表示光照强度（单位：勒克斯）。将不同时间点的光照强度平均值标记在图上，并连接各点形成曲线。根据曲线图可以直观地看到白天和夜间光照强度的差异。两次实验后的改进方案和最终确定的阈值：根据实验结果和曲线图分析，可以确定一个合理的光照强度阈值。例如，在本例中，可以将阈值设置为100勒克斯。这意味着当光照强度低于100勒克斯时，感应灯将自动开启；而当光照强度高于100勒克斯时，感应灯将自动关闭。当然，这个阈值可以根据实际需求进行调整。改进方案可能包括优化传感器的放置位置和方向，以确保更准确地感应到光线的变化；增加数据采集的样本点数量，以提高数据的准确性和可靠性；以及使用更高级的数据处理和分析方法来确定更精确的阈值。3.制作作品按图2-2-5连接实验器材，完成照明系统的电路连接。然后，利用Wi-Fi或蓝牙将照明系统的主控模块和配套的手机App相连(本例中采用蓝牙连接方式)。提示板图2-2-5中，电源模块一头连接主控模块，另一头接插座，以实现供电；其他模块则通过导线与主控模块相连以实现通电打开手机蓝牙，在配套手机App中搜索设备，在搜索到的设备中选择主控模块发出的蓝牙信号，进行连接，如图2-2-6所示。再在App的“传感器”页面上，点击“+”(“添加传感器”工具),逐一添加所需要的光照传感器、人体感应传感器、LED灯和绿色状态灯，如图2-2-7所示。说说做做利用手边的实验器材，完成智能家居作品的设计与制作。4.编写程序在配套手机App的“程序”页面中拖曳并拼接指令块，完成程序的编写，如图2-2-8所示。在App的“界面”页面上会出现控制儿童房台灯的开关和调整光照传感器阈值的滑块，即照明系统的应用界面，如图2-2-9所示。提示板图2-2-9的用户操作界面是通过图2-2-8中添加的相关指令块实现的。首先，分别创建文本框、开关和滑块组件。再将开关组件与绿色状态灯的输出状态相对应，开关打开，则绿色状态灯输出“1”,灯亮；开关关闭，则绿色状态灯输出“0”,灯灭。卫生间感应灯的阈值设置是通过一个滑块来实现的，本例中光照强度的阈值被设置为滑块敏感度的值乘以4。当光照强度小于4倍滑块敏感度值时，若人体感应传感器感应到人的移动(人体感应值=1),则点亮卫生间灯并延时0.05秒；若光照强度不低于4倍滑块敏感度值或者人体感应传感器没有感应到人的移动(人体感应值=0),则熄灭卫生间灯。说说做做完成智能家居作品的制作及程序的编写，向同伴介绍自己程序中各指令的作用。5.调试、运行程序多次运行程序，查看手机App上各传感器采集的值，检查儿童房灯和卫生间灯是否根据需要自动亮起或熄灭。提示板可以用手或物体遮挡住光照传感器，使其采集的光照强度低于阈值。如图2-2-11所示此时感应到光线不足且有人移动，因此App中的人体感应传感器会发红光，值为1,卫生间灯亮起。说说做做调试并运行自己的程序，交流出现的问题和解决方法。三、优化智能家居作品初步完成了智能家居作品的设计制作之后，可以结合实际生活需要，想一想作品在哪些方面还可以做进一步改进。例如，如果在卫生间感应灯原本不会亮的时候，人觉得需要照明，该怎么办呢 可以考虑在卫生间感应灯中加入声音传感器，利用声音来触发感应灯的亮和灭。数字化学习上网查阅相关资料，了解声音传感器的应用，并完成声控感应灯的设计与制作。参考：声音传感器是一种可以检测声音并将其转换为电信号的传感器。声音传感器可以感知声音强度的大小，并将这种物理量转换为可测量的电信号输出。声音传感器的应用非常广泛，例如声控开关、声控灯、安防系统、语音识别等领域。说说做做说说可以如何改进自己的智能家居作品。知识链接智能家居智能家居是通过各种感知技术，在接收探测信号并予以判断后，给出指令让家庭中的各种通信设备、家用电器、安防、照明等装置做出相应的动作，以提升家居的安全性、便利性、舒适性和艺术性。智能家居是目前物联网的重要应用途径之一，也是和消费者最接近的物联网应用。如图2-2-12所示的是近年来我国智能家居消费级热门产品。在人工智能、物联网等技术的推动下，智能家居产品不断创新发展。以智能锁为例，其整体应用技术已经由早期的单向指令输入时代发展到了如今的物联时代，既可以实现临时密码开锁、家人回家友情提醒、门未关好提醒、防劫持、防撬报警等功能，还能与其他智能家居产品连接，实现回家自动撤防、离家自动布防，定制个性化灯光、环境调节等功能。现今，智能家居正逐渐向全屋智能发展，进一步提升居住环境体验。全屋智能提供的是智能安防、智能家电控制、智能照明、智能娱乐等综合的服务，其重点不在于家里的设备有多智能，而在于智能设备能否在各类家居生活场景中进行智能联动，以及智能联动中能否达到更好的效果。扩展学习——设计智能家居时的信息安全保护措施设计智能家居时的信息安全保护是至关重要的，因为智能家居系统涉及到大量的个人信息和隐私。以下是一些关键的安全保护措施：身份验证：确保只有授权的用户可以访问和控制智能家居系统。采用强密码策略、多因素身份验证（如指纹识别、面部识别或手机验证码）等方法，增加非法访问的难度。加密通信：使用加密协议（如SSL/TLS）来保护智能家居设备与云服务器、用户手机应用之间的通信。确保数据在传输过程中不被窃取或篡改。访问控制：为不同的用户和设备设置不同的访问权限。例如，家庭成员可以拥有更高的权限来控制家居设备，而访客则只能访问有限的功能。数据保护：在云端和本地存储用户数据时，采用加密技术（如AES加密）来保护数据的安全性。同时，定期备份数据以防止数据丢失。安全更新：定期更新智能家居系统的软件和固件，以修复已知的安全漏洞。确保设备使用的是最新版本的安全补丁。物理安全：保护智能家居设备免受物理攻击和破坏。将设备放置在安全的位置，如室内或受保护的区域，并考虑使用防拆封或防篡改技术。隐私保护：遵守相关的数据隐私保护法律和法规，如GDPR、CCPA等。确保收集、存储和处理用户数据的合法性，并尊重用户的隐私权。安全审计和监控：定期对智能家居系统进行安全审计和监控，检测异常行为或潜在的攻击。及时发现并应对安全事件，以减少潜在的风险。设计智能家居时应综合考虑身份验证、加密通信、访问控制、数据保护、安全更新、物理安全、隐私保护以及安全审计和监控等方面的信息安全保护措施。这些措施有助于确保智能家居系统的安全性和用户的隐私权益。单元挑战下列活动按能力要求分成三类，请从这三类活动中依次各选一项去挑战，并按照完成的情况给自己加星。活动一：1.选择一种自己熟悉的物联网产品，向班级同学作介绍。2.以小组为单位，制作海报，宣传我国的北斗系统。活动二：1.了解什么是智慧城市，调查智慧城市与物联网之间的关系，并在班级里展开交流。2.仔细观察校园内外的环境和用品，思考哪些可以通过物联网技术进行改进，设计简单的解决方案。活动三：自选材料，设计并制作一款简易的物联网作品。 了解使用物联网技术解决日常生活中的问题情境。发现居家生活中的不便和使用物联网可以解决的问题。小组合作，学习了解智能家居产品的功能和使用方式。思考日常生活中存在的各种不够便利的地方和如何利用物联网解决存在的问题。小组合作，围绕一个可以用物联网技术解决的居家问题设计简单解决方案。根据解决方案选择合适设备和材料。了解光照传感器的应用。了解人体感应传感器的工作方式。通过互联网学习更多光照传感器和人体感应传感器的应用。设计物联网儿童房的台灯和卫生间的感应灯。设计并完成实验，测试不同光照强度下光照传感器采集到的值，并设置合理的阈值。按照设计方案，完成照明系统的电路连接。给制作的物联网产品编程。调试程序。检查设计是否达到预期效果。想一想作品在哪些方面还可以做进一步改进并尝试改进。了解智能家居。学习设计智能家居时的信息安全保护措施，并应用到自己的作品中。选择合适的挑战任务，按要求完成。 通过具体情景的引入，学生能够直观地理解物联网如何帮助解决居家生活中的常见问题。通过了解各种智能家居产品的功能和使用方式，学生能够更加直观地感受到物联网技术在现代家居生活中的应用，从而激发他们对科技的兴趣和热情。通过引导学生思考日常生活中的不便之处，激发他们探索物联网技术如何改善生活的兴趣。同时，培养学生的创新意识和问题解决能力，同时让他们认识到物联网技术在提升家居生活舒适性、节能性、环保性和安全性方面的重要作用。通过实践操作，使学生深入了解智能家居作品的制作过程和物联网技术的应用。通过选择设备和材料、设计作品、制作作品、编写程序以及调试运行程序等一系列步骤，学生能够将理论知识与实际操作相结合，提升动手能力和解决问题的能力。这一过程不仅培养了学生的科技素养和创新思维，同时，也培养团队协作和交流沟通能力，有助于提升学生的综合素质。引导学生对初步完成的智能家居作品进行优化改进，通过加入声音传感器等方式提升作品的实用性和便捷性。培养学生的创新思维和解决问题的能力，同时使他们更加深入地理解智能家居的应用和发展趋势。通过数字化学习和实践操作，学生将拓展对智能家居领域的认知。提升学生的信息安全意识和技能，使他们能够全面、深入地了解智能家居信息安全保护的重要性。培养了学生的责任感，也使他们更好地适应了未来信息社会的挑战。通过分类挑战活动，激发学生的学习兴趣和创造力，同时培养学生的团队合作能力、调查研究能力和动手实践能力，加深学生对物联网技术的理解与应用。
课后练习 1.思考并列举出你家中可以通过物联网技术改进的三个生活场景，并简要说明改进的理由。2.设计一个简单的智能家居方案，包括至少两种智能设备，并描述它们如何实现自动化控制以及相互之间的逻辑关系。 小组合作，完成课后练习。 巩固学生对物联网技术在智能家居领域的应用理解，并培养他们的问题解决能力和创新思维能力。
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：本次活动，我们深入探讨了智能家居的设计与实现，通过物联网技术的应用，让家居生活更加便捷、舒适和安全。我们学习了如何观察生活中的不便，并利用物联网技术提出解决方案。通过小组合作，大家设计了各具特色的智能家居作品，并动手制作了简易的模型，体验了从设想到实现的完整过程。在调试与运行环节，大家积极交流问题，共同寻找解决方法，不断优化作品。此外，我们还拓展了智能家居的发展趋势，了解到全屋智能将为居住环境带来更加个性化的体验。通过本次活动的学习，希望大家能够将物联网的理念应用到更多领域，创造出更多智能、环保、舒适的生活空间。 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。
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