第1单元第1课 《何为物联网》教案【河北大学版】《信息科技》 八年级

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第1.1课《何为物联网》教学设计
课题 何为物联网 单元 第一单元 学科 信息科技 年级 八年级
核心素养目标 信息意识：主动学习和掌握物联网相关知识，了解物联网和互联网两者的区别，提升对物理世界数据的敏感度。计算思维：分析物联网 “数据采集 - 传输 - 处理” 的流程时，能拆解问题、抽象关键逻辑培养用技术解决实际问题的思路。数字化学习与创新：学会在生活中简单运用物联网相关应用，或利用数据分析工具处理物联网采集的数据，提升数字工具的应用与创新能力。信息社会责任：意识到物联网设备可能收集个人隐私，需遵守信息规则，不滥用技术窥探他人隐私，同时关注物联网安全。
教学重点 认识物联网是什么并学会对比物联网和互联网，明确两者的差异。
教学难点 认识物联网系统的组成和各板块的相互作用。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 第1.1课 何为物联网1、单元引入第一单元：物联网能解决哪些实际问题自2005年国际电信联盟(ITU)正式提出“物联网”这一概念以来，物联网技术的发展深刻改变着传统产业形态和社会生活方式，催生了大量新产品、新服务、新模式，引发了经济和社会发展新浪潮。物联网通过将各种物品连入网络，实现人与物、物与物之间的信息交互，达到对物理世界信息的广泛感知，进而实现对物理世界的控制与管理。互联网在生产中、生活中都大大提高了流程的效率与生活的便利性…….（详细内容见p1）2、观看视频3、学习目标（1）了解物联网的起源以及物联网和互联网之间的联系和区别，初步了解物联网给信息社会带来的影响。（2）能从物联网的角度，初步分析生活中常见的智能家电等设备的工作原理，初步理解物联网系统的构成。（3）了解物联网时代的新技术在信息安全、信息处理等方面给个人和社会带来的全新挑战，以及应对这些挑战的方法和策略。4、单元主题你是否发现我们身边正在出现越来越多能连接网络的智能物品 如果在大家已经很熟悉的互联网中，发送和接收信息的终端不再只是计算机，而更多的是智能物品，这会给我们的生产生活带来怎样的改变 物联网带来种种便利的同时，又带来了怎样的挑战 请带着这些问题揭开物联网的神秘面纱。5、问题情境当你回到家，通过智能门锁开门，智能门锁会将这次开锁记录发送到你妈妈的手机上。进门后，你洗手、淘米，然后对智能电饭煲下达语音指令:“开始煮饭!”智能电饭煲会回应:“好的，已经开始煮饭，还有40分钟就煮好啦!”这样的场景你熟悉吗 这是万物互联时代的缩影，各类物品通过物联网技术实现智能化互联与协同运作。问：那么，什么是物联网 物联网具备哪些基本功能 物联网和互联网有着怎样的联系和区别 我们一起来展开探索，寻找这些问题的答案。 课程新知导入。学习本单元及本课学习目标。 帮助学生初步理解本课研究内容。帮助学生学习更有目标性。
讲授新课 新知讲解：实践探究一、从互联网到物联网互联网是一套利用计算机和计算机网络快速传播信息的系统。如今，通过互联网我们可以轻松收发信息，如搜索文字资料、观看高清视频、在网盘中保存和分享大型文件等。互联网已经成为人们获取信息的重要途径。物联网是在互联网的基础上发展而来的，但两者是不同的概念，它们之间既有联系又有区别。1.互联网与物联网的联系互联网为物联网提供了技术基础。互联网在信息传输速度、连接方式、数据容量和数据处理性能更高的追求中催生了光纤通信和无线网络技术、开放高效的TCP/IP协议、高性能低功耗的处理芯片技术等技术发展。物联网可以直接使用互联网中的部分技术。目前，很多物联网设备都是依靠互联网的设施接入网络的。（详细内容见教材p4页）例如，家中换用物联网洗衣机后洗衣机可以直接连接家中的无线网络;智能网联汽车为了保证车辆安全，能够使用5G(第五代移动通信技术)网络向车主发送其所在位置的信息。基于技术上的紧密联系，物联网产业承续互联网产业链，并进一步延伸出传感器控制设备、智能硬件等产业。查一查在你学习和生活的环境中，有哪些产品可以同时应用于互联网领域和物联网领域 这些产品在这两个领域中分别发挥着怎样的作用 请搜集、整理相关信息，完成表1-1。表1-1 可以同时应用于互联网领域和物联网领域的产品产品在互联网领域中的作用在物联网领域中的作用智能手机收发多媒体信息等发送对物联网设备的控制指令等无线路由器为计算机和智能手机提供网络接入服务为智能家电、传感器等物联网设备提供网络接入服务智能音箱播放网络音乐、查询网络信息等控制智能家居设备（如灯光、窗帘等）、接收物联网设备的状态反馈2. 互联网与物联网的区别互联网通过信息共享构筑了庞大的虚拟世界，物联网将现实世界和虚拟世界进行融合。物联网融合现实与虚拟世界，需实现人、物多向连接，包含智能物品。智能物品借传感器等获感知、通信、计算能力，能自动传数据，如智能家电等。（详细内容见教材p4页）在物联网中，智能物品之间的数据处于一种可反馈、可控制的闭环流动状态。例如，在基于人脸识别技术的智能门禁系统中，摄像头扫描到用户面部后，会将面容信息通过网络提交至管理平台，平台核验用户身份后向大门电磁锁发送开门或保持锁闭的控制指令。如图1-1所示。总体而言，互联网与物联网的区别如表1-2所列。表1-2 互联网与物联网的区别对比维度互联网物联网核心连接对象人与人人与人、人与物、物与物主角个人计算机、服务器、网络设备具有感知、通信、计算能力的智能物品数据获取方式通过人工录入获取数据通过自动感知获取数据数据流向数据从一台计算机到另外一台或多台计算机的开环流动数据在物品之间自动生成与传送，形成闭环流动目的数据通信、资源共享、协同工作现实世界和虚拟世界的融合技术基础计算机技术、通信技术互联网、传感器技术、移动通信技术典型应用设备智能手机智能家电、智能网联汽车、智能门锁应用示例网上聊天、收发电子邮件、观看在线视频智能家居、无人驾驶、门禁系统小知识互联网与物联网各自的优势互联网：核心优势是实现全球范围内人与人、人与信息的高效连接，信息传播速度快、覆盖范围广，能便捷地进行数据共享、远程沟通（如社交软件、在线会议）和信息获取（如搜索引擎、在线教育），支撑起多样化的数字服务场景。物联网：优势在于打破 “物” 与 “物”“物与人” 的连接壁垒，可实时采集物理世界的实物数据（如温度、位置、状态），实现对实物的精准感知、远程控制和智能化管理，让物理设备具备 “智慧”，提升生产生活效率（如智能家电自动调节、工业设备故障预警）。二、物联网的功能和技术特征物联网的基本含义是物与物相连的互联网。物联网中的 “物” 有微控制器，具备感知、通信、计算功能，可连为智能服务系统。其在科研、家居等领域有应用，能助力研究、便利生活。（详细内容见教材p6页）总的来说，物联网具备三大技术特征:①物联网中的物品具有感知、通信和计算的功能。②物联网可以让物品在任何时间、任何地点通过网络互联。③物联网让现实世界和虚拟世界融合，能够对物理世界和数字世界的信息进行处理并做出反应。阅读材料物联网让现实世界与虚拟世界融合2022年11月1日，我国成功实现了梦天实验舱与天宫空间站天和核心舱的对接。11月3日，梦天实验舱完成转位，中国空间站“T”字基本构型在轨组装完成，标志着我国向着建成空间站的目标迈出了关键一步。天宫空间站中安装有不同类型的传感器，并通过“天链”卫星通信系统实现了传感器的高速网络连接……..（详细内容见教材p6页）查一查表1-3 物联网产品收集、处理信息的特点产品收集的信息类型网络连接方式处理信息的特点家用安防摄像头图像、声音无线局城网将音视频信息进行数字化和压缩处理，用户可以通过互联网远程查看相关信息智能冰箱内部食物的种类、数量、保质期等信息无线局域网能识别食物信息，可根据食物情况推荐菜谱，还能提醒用户食物保质期等智能手环运动数据、睡眠数据蓝牙、移动网络对运动和睡眠数据进行分析，生成健康报告，用户可查看自身健康状况相关信息三、物联网系统的构成一个物联网系统可以很简单，也可以很复杂。系统内的设备可能相隔千山万水，也可能近在咫尺。物联网的基本架构一般包括感知层、网络层和应用层，明确物联网的基本架构可以帮助我们分析和设计物联网系统。应用层：应用层主要负责接收、处理、分析物联网中的信息，并做出相应的决策和动作。手机应用软件、大数据分析平台等都属于应用层内容网络层：网络层用于传输感知层获得的各种信息。蓝牙、无线局域网、5G相关设备和协议等都属于网络层内客感知层：感知层主要负责物联网系统中的数据采集工作，包含能感知环境中各种信息的设备和元器件问：应用层、网络层、感知层三者之间有何关系和联系？它们是否相互作用？三者是物联网体系的核心层级，相互依存、协同作用，构成完整的数据流转与服务实现链路：感知层是 “数据入口”，为整个体系提供基础数据支撑；网络层是 “数据通道”，是连接感知层与应用层的桥梁；应用层是 “价值出口”，接收网络层传输的数据，进行分析处理，转化为具体服务，同时向感知层、网络层反馈控制指令，三者形成闭环互动。四、课堂练习结合前面搜集的资料，以小组为单位，尝试从感知层、网络层、应用层三个层级的角度对一个物联网产品进行分析，并对比分析各小组的不同产品在技术上的异同。参考示例，合作撰写一份简单的研究报告。五、拓展延伸1、物联网作为信息科技领域的新兴技术，其内涵十分丰富。物联网的具体定义有很多版本。这些定义没有对错之分，它们提出的角度和阐述方式各具特色。可以通过研究不同版本的物联网定义，多角度深入思考物联网的内涵。以下几个定义供大家参考:工业和信息化部对物联网的定义。国际电信联盟在《ITU互联网报告2005:物联网》中对物联网的定义。邬贺铨院士主编的《物联网工程导论》中对物联网的定义。（详细内容见教材p8页）2、生活中的物联网物联网作为信息科技领域的新兴技术，其内涵十分丰富。物联网的具体定义有很多版本。这些定义没有对错之分，它们提出的角度和阐述方式各具特色。可以通过研究不同版本的物联网定义，多角度深入思考物联网的内涵。以下几个定义供大家参考:工业和信息化部对物联网的定义。国际电信联盟在《ITU互联网报告2005:物联网》中对物联网的定义。邬贺铨院士主编的《物联网工程导论》中对物联网的定义。（详细内容见教材p8页）3、物联网的双重属性 初步认识互联网和物联网。学习相关知识。完成查一查。学习相关知识。观看表格。学习小知识。学习物联网技术特征和功能。阅读材料。完成查一查。学习物联网系统的构成情况。完成练习题。进行知识拓展。 认识本课主要研究内容，帮助学生初步了解物联网。学习互联网和物联网的联系，初步形成对比分析意识。引导学生进行查一查，了解物联网领域的生活产品，提高学生解决问题的能力和强化对物联网的认识。讲解完物联网和互联网的联系后继续讲解两者的区别，强化所学内容，帮助学生更好的理解和学习。用表格的形式让物联网和互联网的对比更加清晰。引导学生学习物联网和互联网各自的优势。结合具体的例子，引导学生学习物联网具体的功能情况和技术特征，强化学生对物联网的全方面维度掌握。引导学生学习物联网如何让现实世界与虚拟世界融合，物联网对社会生活的影响情况，明白物联网为我们生活带来的好处和帮助。进行物联网产品收集，并完成信息处理，用表格进行填写。分点逐步引导学生学习物联网的系统构成分布，认识应用层、网络层、感知层各自的作用和三者的联系作用情况。考察学生学以致用的能力，深化对本课知识内容的理解和掌握。拓宽学生知识面。
课堂小结 何为物联网1.从互联网到物联网2.物联网的功能和技术特征3.物联网系统的构成4.完成课堂练习5.进行知识拓展 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
课后作业 围绕 “物联网带来便利的同时，可能存在哪些信息安全风险”（如设备被黑客控制、个人数据泄露），结合具体案例（如某品牌智能摄像头被破解），写下自己的思考，提出 2-3 条保护自身信息安全的建议（如选择正规品牌设备、不随意透露设备密码），字数不少于 200 字。 布置作业 拓展学生的学习能力
课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。
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