第1课 感受物联网 教学设计【桂科版】《信息科技》八年级上册

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感受物联网教学设计
课题 感受物联网 单元 走进万物互联的世界 学科 初中信息技术 年级 八年级
教材分析 本课围绕感受物联网展开，目标明确，让学生理解概念、学会操作常见系统并感受其影响。通过丰富案例，如“物联网之父”解决库存问题、ETC 系统等，生动阐释物联网概念与工作流程。设置“马上行动”环节，引导学生搜集、体验身边物联网应用，增强实践感知。教材逻辑清晰，从概念到案例，再到操作体验与流程总结，层层递进。内容贴近生活，如共享出行、商品溯源等，有助于学生将知识与实际联系，激发学习兴趣，为后续深入学习物联网奠定基础 。
学习目标 信息意识：能够敏锐感知到物联网技术在日常生活各个场景中所蕴含的信息价值、动态变化，初步预判物联网信息对个人生活、学习及社会发展影响的能力。计算思维：能够从具体的物联网应用中抽象出关键要素和关系，建立简单的模型来描述物联网系统的工作原理。数字化学习与创新：通过多种方式搜集日常生活中物联网应用实例，并亲自体验操作，在实践过程中尝试提出新的想法和改进建议。信息社会责任：关注物联网技术对社会发展的影响，思考如何利用物联网技术为解决社会问题、推动社会进步做出贡献。
重点 让学生清晰掌握物联网是通过信息传感设备将物品与互联网连接，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的网络，结合生活中商品编码、ETC 等实例加深认知。使学生明白物联网感知、传输、处理与控制的工作流程，能结合共享自行车、智能家居等案例，分析各环节如何协同运作。引导学生感受物联网信息价值，预判其影响，提升对信息的敏感度和洞察力。
难点 将物联网抽象的工作流程转化为学生易理解的具体内容，帮助他们建立清晰认知。让学生切实树立信息安全意识，理解道德规范，并思考如何利用物联网技术为社会做贡献。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 想自驾出游，扫码取一辆共享汽车就可以马上出发；回家路上，借助手机应用程序一键开启空调、热水器；网上购物，快递包裹全程跟踪，安全有保障……随着物联网、大数据技术的发展，人们的出行和生活变得越来越便捷，万物互联时代已然来临。本课开始我们将走进万物互联的世界。国际电信联盟在2005年的报告中曾描绘过物联网时代的图景：当司机操作失误时，汽车会自动报警；出门上班时，公文包会提醒主人忘带了什么物品；洗衣服时，衣服会“告诉”洗衣机自己对温度的要求；等等。如今，物联网技术已经渗透到日常生活的方方面面，万物互联的图景正一步步变为现实。本课我们结合生活中物联网案例，感受物联网的便捷。 初步感受物联网对生活的影响，了解本课的学习任务。 通过生活化场景（共享汽车、智能家居、物流追踪）与未来感图景的对比，激发学生对物联网的兴趣，建立"技术已深度融入现实"的认知，引出课程核心问题："物联网如何改变生活？" 为后续案例分析奠定情境基础。
讲授新课 案例分析20世纪90年代末，被称为“物联网之父”的凯文·阿什顿加入某公司做品牌管理，负责发布彩妆系列产品。他在零售店巡视时发现，有一种唇膏明明库存还有很多，但是货架上总处于售罄状态。他通过进一步调查发现，在他巡视的十家店铺中，至少有四家存在上述问题。思考：怎样做才能让零售商们第一时间获取库存信息并及时补货 参考：要让零售商实时获取库存信息并及时补货，可通过物联网技术构建智能库存管理系统。具体方案如下：首先在商品包装中嵌入RFID芯片或二维码等感知设备，利用传感器实时采集货架库存数据（如商品数量、位置），并通过无线网络（如Wi-Fi、蓝牙）将数据传输至云端管理平台。系统自动分析库存状态，当检测到商品低于阈值时触发补货预警，并将信息推送至采购部门或供应商。同时，结合大数据分析预测销售趋势，优化补货周期与仓储调配。阿什顿提出可以在商品的包装中内置应用射频识别(RFID)技术的无线通信芯片，并设置无线网络以随时接收芯片传回来的数据。通过这一举措，零售商们可以随时获知商品数据，并及时补货。给商品装上芯片，让它们接入互联网，进入万物互联的世界。物联网(InternetofThings,IoT)技术能够通过各种传感器、标识技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物品的相关信息，并通过网络实现物与物、物与人的连接，最终实现物品的智能化感知及智慧管理。在当下万物互联的时代，借助一部手机，通过简单的“扫一扫”操作，你就可以快速获得街道上某一台共享自行车、共享电动车甚至是共享汽车的临时使用权，使用结束后再按要求停放在特定区域，一键付款，实现轻松出行；扫描水果、蔬菜包装上的溯源条码，你能随时随地查询到该产品有关种植、采摘、运输等环节的全流程信息(图1-1-1),还可以及时反馈虚假、错误信息，对餐桌安全心中有数……随着科技的进步，物联网应用在生活中随处可见。马上行动——寻找身边的物联网应用请你上网查找相关资料或者询问身边的人，搜集日常生活中出现的物联网应用实例并尝试体验，将获得的信息或感受填入表1-1-1。表1-1-1物联网应用实例操作形式获得的信息或感受商品条形码手机扫一扫参考：思考：农民通过给果蔬编码，将果蔬的生产、运输信息透明化；共享自行车通过车上二维码实现租借和归还，从而记录次数、行程及计算价格。它们的应用过程都涉及哪些操作 试着对比一下，总结其中的特点。参考：农民果蔬溯源与共享单车的物联网应用均遵循"感知-传输-处理"流程，但技术实现存在差异。果蔬溯源通过二维码/RFID编码（感知层）记录种植、运输数据，经移动网络（传输层）上传至云端平台，消费者扫码即可查看全链条信息（处理层）；共享单车则依赖车载GPS+二维码（感知层），通过4G/Wi-Fi（传输层）实时传输位置和骑行数据，后台系统（处理层）自动计费。两者共性在于：①均使用标识技术实现物体数字化；②依赖无线传输实时交互；③后端均需大数据处理。差异点在于：果蔬溯源侧重信息透明化（静态数据记录），共享单车强调服务即时性（动态状态监控），体现物联网在农业与交通领域的不同应用特性。案例分析电子不停车收费系统(ElectronicTollCollection,ETC)是高速公路或桥梁上常见的不停车自动收费系统，主要由车辆自动识别系统、中心管理系统和其他辅助设施组成(图1-1-2)。当车辆经过收费站的ETC车道时，ETC通过识读车载标签设备实现车辆自动识别，并将信息上传至数据采集处理系统的数据管理中心，管理中心对车辆进行分析、放行、计时，在车辆驶出收费路段时核算费用、扣费并显示扣费金额。思考：根据案例分析，尝试概括物联网工作的一般流程。参考：物联网工作的一般流程可分为三个核心环节：首先通过传感器、二维码等感知设备采集物理世界数据（感知层）；其次利用无线网络将数据传输至云端（传输层）；最后由平台进行数据分析处理并反馈指令（应用层）。典型如共享单车通过GPS感知位置→4G传输数据→云端计算费用，农产品溯源通过RFID记录信息→NB-IoT上传→平台生成溯源报告。该流程实现了"物-网-人"的闭环交互，其本质是物理世界的数字化映射与智能响应。不管是嵌入芯片的商品也好，不停车收费系统也好，它们都有一些共同的特征，即通过特定的设备感知物品的状态，接着利用网络传输信息，最后对收到的数据进行处理并反馈给用户。我们把这些共同的特征归纳为物联网工作的三大流程——感知、传输、处理与控制(图1-1-3)。感知物联网一般利用传感器、标识技术(射频、二维码、条形码等)、定位系统等对物品进行感知、标记或者数据采集。针对不同的物品及其状态，选择相应的技术来感知。如校园气象站中的风速、风向、气压信息用传感器技术采集，智能家居的用户信息基于人脸识别技术，快递行业的包裹使用射频识别技术，共享自行车则采用二维码技术等。传输如果把物联网比作物流系统，那么传输相当于运输快递的各种方式，如空运、水运、陆运等。物联网发展早期多数采用有线方式传输，随着技术的进步，现在更多使用无线传输。比如，带物联网功能的扫地机器人、空调、智能窗帘等一般都使用Wi-Fi技术来控制。处理与控制物联网系统的数据处理环节涉及很多技术，如计算服务、大数据、人工智能等。数据处理后，根据用户需求呈现结果或者给出决策。比如，ETC根据高速路程计算费用并实现自动扣款；骑行共享自行车结束后关闭车锁，平台会根据骑行时间计算费用并扣款。马上行动物联网给人们的学习、生活以及工作方式等带来了改变，生活中随处都有物联网的痕迹。分小组讨论，收集各种不同类型的物联网应用实例，完成其应用流程的分析并填写表格。表1-1-2例子物感知传输处理及控制延伸应用可溯源的蔬菜蔬菜二维码无线网络编码管理商品管理ETC汽车射频识别收费系统网络车程、费用计算停车场管理共享自行车自行车扫地机器人校园气象站参考：拓展学习——我国物联网发展最新进展1.市场规模与增速 2024年市场规模达1.5万亿元，预计2025年突破2万亿元，年复合增长率超20%全球物联网支出2025年预计达1.2万亿美元，中国占比超30%成为最大应用市场2.技术突破与产业生态 韦尔股份等企业通过并购+研发模式，在CMOS图像传感器领域实现全球领先，车规级传感器市占率达33%形成覆盖感知层（传感器/芯片）、网络层（5G/LPWAN）、平台层（数据管理）、应用层（智慧城市/工业互联网）的完整产业链3.标准化建设 工信部《物联网标准体系建设指南(2024版)》提出2025年前新制定30项以上国标/行标，参与10项以上国际标准制定标准体系涵盖基础标准、技术标准、建设运维标准和应用标准四大类4.基础设施与连接规模 2024年建成承载物联网的5G基站超430万个，物联网连接数突破30亿，居全球首位技术融合加速，5G+AI+边缘计算推动"万物互联"向"万物智联"演进5.应用场景拓展 智能家居设备主导消费级市场，2023年智能硬件规模达4109.4亿元，预计2024年超5000亿元工业互联网、智慧农业等领域形成标准化应用方案，实现设备远程监控与数据融合 了解凯文·阿什顿发现零售店库存管理问题，提出采用RFID技术实时追踪商品库存，实现自动补货，由此开创了"万物互联"的物联网概念。学习物联网的技术核心及常见的物联网应用。上网查找相关资料或者询问身边的人，搜集日常生活中出现的物联网应用实例。总结果蔬编码、共享自行车应用过程都涉及哪些操作及其特点。学习实现ETC收费过程。尝试概括物联网工作的一般流程。学习物联网工作的三大流程——感知、传输、处理与控制。分小组讨论，收集各种不同类型的物联网应用实例。了解我国物联网发展最新进展。 通过真实案例导入，让学生理解物联网技术解决实际问题的逻辑路径（RFID技术应用→库存管理优化），建立"感知-传输-应用"的技术认知框架，培养从现象到本质的分析能力。"马上行动"任务设计采用"查找-体验-记录"的探究模式，引导学生主动发现生活中的物联网应用（如共享单车、智能家居等），通过具身体验理解"万物互联"的实质，培养观察力和信息整合能力。对比分析农产品溯源与共享单车系统，帮助学生抽象出物联网应用的共性特征：标识技术（条形码/二维码）→数据传输→云端处理→服务反馈，形成对物联网技术架构的系统认知。通过ETC系统典型案例，引导学生抽象出"感知-传输-处理"的物联网通用工作模型，建立对物联网技术架构的系统认知，理解传感器、网络、计算三大核心要素的协同机制。设计分层任务（案例解析→流程归纳→表格填写），让学生从具体应用中提炼技术原理，并迁移分析共享单车等新场景，掌握"技术解构→要素对应→应用推演"的分析方法。采用小组合作形式收集多元案例，通过填写技术要素分析表，培养信息整合与分类思维能力，同时体会物联网技术"物联-数联-智联"的演进逻辑。通过了解我国物联网发展最新进展，增加学生的爱国热情和自豪感，同时激发学生的学习积极性，为将来投身国家建设做准备。
课后练习 解答题1.请简要解释物联网的概念，并列举至少两个生活中物联网的具体应用实例，说明它们是如何体现物联网特性的。2.结合共享自行车的使用过程，分析物联网在其中感知、传输、处理与控制四个环节的具体作用，并思考如果其中一个环节出现故障，可能会带来哪些影响？选择题1.下列哪项技术主要用于实现信息的可追溯性？a) 无线网络b) 射频识别c) 编码管理d) 收费系统网络2.下列哪项应用场景与二维码技术直接相关？a) ETC汽车收费系统b) 共享单车管理c) 校园气象站数据收集d) 扫地机器人路径规划判断题1.无线网络技术是实现信息传输的关键技术之一。a) 对b) 错2.扫地机器人仅涉及感知技术，不涉及处理及控制模块。a) 对b) 错 结合本课学习内容，独立完成课后练习。 通过考查物联网概念理解、应用实例分析、工作流程把握及故障影响思考，培养理论联系实际与问题解决能力。
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：同学们，今天我们一起走进了物联网的奇妙世界。我们了解到物联网是通过信息传感设备将物品与互联网相连，实现智能化管理的网络，像商品编码、ETC 等都是它在生活中的应用。还明确了物联网感知、传输、处理与控制的工作流程，以共享自行车和智能家居为例进行了深入分析。在学习过程中，大家积极收集实例、讨论交流，展现出了很强的探索精神。同时，我们也要意识到物联网带来的信息安全等问题，树立正确的信息社会责任意识。希望大家课后继续观察生活，发现更多物联网的身影，思考如何更好地利用它。 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）
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