第二十六课 数字世界有身份 教学设计 2024—-2025学年人教版（2024）初中信息科技八年级全一册

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八年级信息技术义务教育版教学设计
课题 数字世界有身份 单元 第六单元 学科 信息技术 年级 八年级
学习目标 1.清晰阐述物联网中用户虚拟身份和设备虚拟身份的概念，能准确列举其常见形式及包含的信息内容。2.深入理解虚拟身份在物联网数据传输、系统安全、数据追踪诊断及个性化服务等方面的重要作用，能够结合实际案例进行详细分析。3.掌握读取和利用主控板唯一标识等设备虚拟身份的基本方法，具备在实际操作中识别和运用物联网设备虚拟身份的能力。
重点 1.物联网中用户虚拟身份和设备虚拟身份的概念及构成要素，使学生明确其在物联网系统中的基本标识作用。2.虚拟身份在物联网数据传输、安全保障、数据追踪和个性化服务方面的关键作用，通过实例分析让学生深入理解其重要性。3.掌握读取和运用物联网设备虚拟身份的实际操作方法，如读取主控板标识，为学生进一步理解和应用虚拟身份奠定基础。
难点 1.理解虚拟身份如何在复杂的物联网系统中确保数据准确传输和安全交互，涉及到网络架构、加密技术等多方面知识，学生理解起来有一定难度。2.深入分析虚拟身份在保障系统安全过程中的具体机制和技术手段，如身份验证、授权管理等，以及如何防范虚拟身份被冒用等安全威胁，对学生的信息安全知识储备要求较高。3.引导学生思考虚拟身份应用中的创新点和潜在风险的平衡，如在实现个性化服务的同时如何保护用户隐私，培养学生在技术创新与社会责任之间权衡的能力。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 1.展示人们在日常生活中使用各种身份标识的场景图片（如准考证、身份证、护照等），提问学生这些身份标识的作用和重要性，引导学生思考身份在不同场景下的意义。2.引出在物联网中，人和设备也都有自己的“身份”，即虚拟身份，从而导入本节课的主题——数字世界中的虚拟身份，激发学生的学习兴趣，让学生明确本节课将探究物联网虚拟身份的奥秘。 倾听老师展示与讲解 激发学生的学习兴趣，让从问题中进行思考，从而引出本节课的学习内容
讲授新课 一、了解虚拟身份1.讲解虚拟身份的概念运用简单易懂的语言解释虚拟身份是实体在数字世界中的代表，用于标识和识别实体的身份和属性。举例说明虚拟身份可以是数字证书、用户账户、设备标识等形式，如网上银行使用数字证书进行身份认证，各种手机应用使用用户账户登录，物联网设备通过设备标识在网络中被识别。强调虚拟身份在数字世界中的重要性，它如同现实世界中的身份证一样，是进行各种活动的基础，帮助学生建立对虚拟身份的初步理解。2.介绍用户虚拟身份详细阐述物联网中的用户虚拟身份更加多元和综合，不仅包括传统的账号信息，还涵盖用户的生物特征数据（如刷脸开锁中的面部特征）、上网数据、出行数据等。通过物联手环、视频监控、物联家居等物联网应用实例，解释这些设备如何收集用户数据，进而塑造用户的虚拟身份。例如，物联手环收集用户的运动数据、睡眠数据等，这些数据与用户的账号关联，共同构成了用户在物联网中的虚拟身份。组织学生分组讨论自己在使用物联网设备过程中，个人数据是如何被收集和利用的，引导学生思考用户虚拟身份对个人隐私和个性化服务的影响，培养学生的信息安全意识和批判性思维。3.讲解设备虚拟身份展示具有不同标识的物联网设备实物（如网络摄像头、智能音箱等）或图片，介绍设备虚拟身份的常见形式，如设备上印着的二维码、数字、字母等唯一标识，或者设备内部存储的唯一设备标识（如MAC地址）、数字证书等。以网络摄像头为例，详细讲解其二维码标识的作用：通过手机应用扫描该二维码后，可以将该设备绑定到自己账户下，实现远程监控等功能。同时，引导学生观察其他物联网设备上的标识，推测其可能的作用，并填写表格（设备、标识类型、作用），加深学生对设备虚拟身份的认识。指导学生进行实践操作：读取主控板的唯一标识。教师先演示操作步骤，如使用特定的编程指令或工具获取主控板的标识信息，然后学生分组进行操作，教师巡视各小组，及时帮助学生解决遇到的问题（如设备连接问题、指令错误等），确保每个学生都能成功读取主控板标识，让学生在实践中亲身体验设备虚拟身份的存在和获取方式。二、体会虚拟身份的作用1.虚拟身份是物联网数据传输的基础以汽车在物联网中的应用为例，讲解每辆汽车都拥有独一无二的标识（如车辆识别号码VIN），通过这个标识，汽车制造商可以在汽车生产、销售、售后等各个环节准确地识别和管理车辆信息，用户也可以通过该标识在物联网应用中（如汽车远程控制应用、车辆定位服务等）准确地识别自己的车辆，实现数据的准确发送和接收。组织学生结合自己的生活经验，分组讨论并举例说明其他物联网设备如何通过虚拟身份实现数据的准确传输，如智能家居系统中，通过设备的唯一标识，手机应用可以准确地向特定的智能灯泡发送开关指令，向智能门锁发送开锁指令等。每个小组推选一名代表进行发言，分享小组讨论结果，教师进行总结和补充，加深学生对虚拟身份在数据传输中基础作用的理解。2.虚拟身份对系统安全至关重要继续以汽车为例，解释汽车的用户只能查看和控制自己的车辆，无法访问其他车辆，这是因为系统通过严格验证车辆和用户的身份（如使用车钥匙中的芯片与车辆的防盗系统进行身份验证，或者通过手机应用的账号密码与车辆控制系统进行身份验证），防止未授权的访问和操作，从而保护车辆的安全和用户的隐私。引导学生思考其他物联网场景中虚拟身份如何保障系统安全，如智能家居系统中，只有授权的用户才能控制智能设备，防止他人非法入侵系统控制设备；企业物联网中，只有经过授权的设备才能接入企业网络，防止外部恶意设备攻击企业内部系统等。组织学生进行小组讨论，鼓励学生分享自己的想法，教师进行点评和引导，让学生深刻认识到虚拟身份在保障物联网系统安全方面的重要性。3.虚拟身份支持数据追踪和诊断以汽车会通过网络发送车辆状态给车企为例，详细说明车企如何通过分析这些数据（如发动机转速、车速、油温、故障码等），迅速找到车辆可能存在的问题并采取相应措施（如提前通知车主进行保养、远程诊断故障并提供解决方案等）。引导学生思考其他物联网设备在数据追踪和诊断方面的创新应用，如工业物联网中，通过设备虚拟身份记录的运行数据，企业可以实时监控生产设备的状态，预测设备故障，提前安排维修，减少生产中断的风险；智能医疗设备通过虚拟身份记录患者使用数据，医生可以远程追踪患者的治疗情况，及时调整治疗方案等。组织学生分组讨论并分享自己的想法，培养学生的创新思维和对物联网应用拓展能力。4.虚拟身份使服务更加个性化以汽车系统能自动识别用户身份并进行个性化设置为例，如自动调整座椅位置、后视镜角度、车内温度等，解释系统如何根据用户虚拟身份中存储的偏好、习惯和历史使用记录（如用户经常调整的座椅位置、喜欢的车内温度等）为用户提供定制化体验。组织学生讨论自己希望物联设备如何更懂自己，如智能音箱根据用户的音乐喜好推荐歌曲、智能家居系统根据用户的生活习惯自动调整灯光亮度和电器开关时间等。每个小组推选一名代表发言，分享小组讨论结果，教师进行总结和拓展，让学生感受虚拟身份在提升物联网服务质量和用户体验方面的作用，激发学生对未来智能生活的向往。5.案例分析：刷脸开锁功能升级提出之前课程中实现的刷脸开锁功能，引导学生思考如何通过记录和分析每次开锁的时间来推测用户通常回家的时间，并进一步控制空调等物联家居设备。组织学生分组讨论以下问题：要实现记录开锁时间，需要对现有的刷脸开锁系统做哪些改进？例如，需要在程序中添加记录时间的代码，确定时间数据的存储方式（本地存储或上传至物联网服务平台），以及如何确保时间记录的准确性等。利用物联网服务平台记录的用户开锁数据，可以通过怎样的数据分析得到用户的习惯？如通过统计一段时间内开锁时间的分布规律，分析工作日和非工作日开锁时间的差异，从而推测用户的日常作息习惯。引导学生思考可以使用哪些数据分析方法（如数据统计、图表绘制等）来辅助分析。这样的功能升级是否会带来新的安全隐患？如果有，请举例说明。例如，开锁时间数据可能被泄露，导致他人了解用户的作息规律，增加安全风险；或者物联网服务平台的安全性受到威胁，黑客可能篡改开锁时间数据或利用这些数据进行其他恶意行为。组织学生进行深入讨论，培养学生的信息安全意识和批判性思维，鼓励学生提出防范安全隐患的措施，如加强数据加密、设置访问权限等。 通过学习，了解虚拟身份等相关知识内容 通过几个学习活动让学习开始掌握本节课的重点及难点
课堂练习 提出问题：“在物联网应用中，如何更好地保护用户虚拟身份和设备虚拟身份的安全？”组织学生分组讨论，鼓励学生从技术手段（如加密技术、身份验证机制）、用户意识（如设置强密码、不随意透露个人信息）、法律法规（如相关隐私保护法规）等多个角度进行思考和讨论。每个小组推选一名代表发言，分享小组讨论结果，其他小组可以进行补充和提问，教师进行总结和点评，引导学生形成全面的信息安全保护意识。 提出相关问题，让学生之间进行相互讨论 进一步导引学生思考在实践过程中遇到的相关问题知识
课堂小结 与学生一起回顾本节课的重点内容，包括虚拟身份的概念（用户虚拟身份和设备虚拟身份）、虚拟身份在物联网中的重要作用（数据传输基础、系统安全保障、数据追踪诊断、服务个性化）以及通过刷脸开锁功能升级案例分析所涉及的虚拟身份相关实际应用和潜在问题。强调虚拟身份在物联网时代的核心地位和广泛影响，帮助学生梳理知识脉络，加深对教学内容的理解和记忆。 引导学生总结自己本节课的学习收获 对本节课的学习进行总结
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