第十一课 物联功能细分解 教学设计 2024—-2025学年人教版（2024）初中信息科技八年级全一册

中小学教育资源及组卷应用平台
八年级信息技术义务教育版教学设计
课题 物联功能细分解 单元 第三单元 学科 信息技术 年级 八年级
学习目标 1.理解生活中物联系统（如公交站牌、物联门锁）的工作过程，明确数据在系统中的流转方式，即从感知、传输、处理到呈现的全过程。2.掌握物联系统的三层结构（感知层、网络层、应用层）及各层的功能，能够准确阐述每层在物联系统中的作用和相互关系，如感知层负责采集数据、网络层负责传输数据、应用层负责处理和分析数据并实现控制管理。3.学会分析物联门锁系统的核心功能，能针对刷卡开锁、门铃远程通知、远程控制开锁、刷脸开锁等功能，详细分析各功能在感知层、网络层、应用层的具体实现过程，如感知层采集何种数据、网络层如何传输、应用层如何处理和执行操作。
重点 1.物联系统的三层结构及功能，使学生深入理解感知层、网络层、应用层在物联系统中的分工与协作，这是理解物联网技术架构的关键。2.物联门锁系统核心功能的分析，让学生掌握以数据为核心分解物联功能的方法，能够清晰描述各核心功能在三层结构中的实现过程，为进一步理解和设计物联系统奠定基础。
难点 1.深入理解物联系统中数据的流转过程，特别是感知层如何准确采集数据、网络层如何高效可靠传输数据以及应用层如何对数据进行有效处理和分析，涉及到多个技术环节和复杂的交互过程，学生理解起来可能有难度。2.分析物联门锁系统各核心功能在不同层之间的协同工作细节，如刷脸开锁功能中人脸数据的采集、传输、识别和匹配过程，以及各环节之间的接口和数据格式转换等问题，需要学生具备较强的逻辑思维和系统分析能力。3.培养学生创新思维，引导学生拓展物联门锁功能时，如何确保功能的可行性、实用性和安全性，同时设计出合理的工作过程，对学生的综合知识运用和创新能力提出了较高要求。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 展示问题情境中物联门锁的不同开锁方式（刷卡、刷脸、远程控制）的图片，提问学生物联门锁相比传统机械锁的优势，以及这些功能是如何实现的，引发学生思考，引出本节课的主题——物联系统的工作过程和功能分解，激发学生的学习兴趣，让学生明确本节课将深入探究物联系统的奥秘。 倾听老师引入相关问题 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、寻找身边的物联系统1.展示公交站牌的图片，提出问题：乘坐公交车可能会遇到哪些不确定因素？有了物联网技术，公交站牌会得到哪些改进？组织学生分组讨论，引导学生从公交车到站时间不准确、乘客等待焦虑等方面思考不确定因素，以及物联网技术可实现实时到站提醒、车辆位置查询等改进方向，培养学生观察生活和分析问题的能力。2.讲解物联公交车牌的工作过程：通过北斗车载定位终端、加速度传感器等采集位置、运行速度等数据，经网络传输给服务器，服务器处理后将结果发送给站牌进行可视化呈现，实现到站提醒等功能。强调数据在这个过程中的感知、传输、处理和呈现环节，让学生初步理解物联系统的数据流转过程。3.引导学生总结物联系统的一般工作流程：感知数据（传感器采集）、传输数据（网络通信）、处理数据（服务器运算）、呈现数据（终端设备显示或执行操作），培养学生的归纳总结能力。二、了解物联系统的三层结构1.介绍物联系统的三层结构模型（感知层、网络层、应用层），通过图示展示三层结构的位置关系和数据流向，让学生对物联系统架构有初步的整体认识。2.分别讲解各层的功能：感知层：负责从物理环境中采集数据，如传感器（温度传感器、摄像头、门禁卡读卡器等）采集各种物理量或信息，强调感知层是物联系统的基础，数据采集的准确性和全面性对整个系统至关重要。网络层：负责将感知层采集到的数据安全、可靠地传输到进行处理和分析，介绍常见的网络传输技术（如Wi-Fi、蓝牙、移动通信网络等），说明网络层要确保数据传输的稳定性和安全性，避免数据丢失或被篡改。应用层：对数据进行处理和分析，实现对物理世界的实时控制、精确管理，以公交站牌为例，说明应用层如何根据服务器处理后的车辆位置数据，计算到站时间并在站牌上显示，让学生理解应用层是物联系统与用户交互的界面，直接提供各种服务和功能。3.引导学生思考三层结构之间的相互关系，强调各层协同工作才能实现物联系统的完整功能，任何一层出现问题都可能影响整个系统的运行，培养学生的系统思维能力。三、分析物联门锁系统的核心功能1.展示物联门锁的多种功能（刷卡开锁、门铃远程通知、远程控制开锁、刷脸开锁），组织学生分组选择一个或两个核心功能进行合作探究，分析其在感知层、网络层、应用层的实现过程。2.以刷卡开锁功能为例，详细讲解分析过程：感知层：门禁卡读卡器采集门禁卡数据，如卡号等信息，这是实现刷卡开锁功能的第一步，数据采集的准确性直接影响后续开锁操作。网络层（若涉及网络验证）：将采集到的门禁卡数据通过网络传输到服务器（或本地门锁控制系统）进行校验，这里需要确保网络连接稳定，数据传输安全。应用层：服务器（或本地系统）对收到的门禁卡数据进行校验，判断是否为合法授权卡，若校验通过，则执行开锁操作，如控制电机驱动锁芯转动打开门锁。3.学生分组讨论其他功能（门铃远程通知、远程控制开锁、刷脸开锁），填写功能分析表格，教师巡视各小组，参与讨论并给予指导，帮助学生理解各功能在不同层的实现细节，如刷脸开锁功能中感知层的人脸采集和识别、网络层的数据传输、应用层的人脸匹配和开锁决策，培养学生的逻辑思维和团队协作能力。4.每个小组推选一名代表汇报讨论结果，其他小组可以进行补充和提问，教师进行总结和点评，确保学生对物联门锁系统核心功能的分析准确全面，加深学生对物联系统功能实现的理解。 深入了解物联系统等相关的知识 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：“在分析物联门锁系统功能的过程中，你认为哪个功能的实现最复杂？为什么？如何进一步提高物联门锁的安全性和便利性？”组织学生分组讨论，鼓励学生分享自己的观点和想法，如刷脸开锁功能涉及到复杂的人脸识别算法和数据安全问题，提高安全性可采用多重身份验证、加密传输数据等方法，提高便利性可增加语音控制、自动感应等功能，引导学生从技术原理、用户体验和安全保障等方面进行思考，培养学生的问题解决能力和创新思维。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，强调在物联系统设计中综合考虑各种因素的重要性，鼓励学生在今后的学习和生活中关注物联网技术的发展并积极思考改进方案。 提出相关问题，学生之间进行讨论与思考，进一步扩展所学知识 进一步拓展本节课的学习知识
课堂小结 1.与学生一起回顾本节课的重点内容，包括物联系统的工作过程（以公交站牌为例）、三层结构及功能、物联门锁系统的核心功能分析，强调物联系统以数据为核心，通过各层协同实现各种功能。2.提问学生：“通过本节课的学习，你对物联系统有了哪些新的认识？在生活中你还能发现哪些物联系统的应用？”引导学生总结自己的学习收获，加深对知识的理解和应用能力，同时培养学生对物联网技术在生活中应用的观察力。 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
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)