第2单元第6课《物联网系统的工作过程》教案【河北大学版】《信息科技》八年级

中小学教育资源及组卷应用平台
第2.6课《物联网系统的工作过程》教学设计
课题 物联网系统的工作过程 单元 第二单元 学科 信息科技 年级 八年级
核心素养目标 信息意识：主动关注物联网系统中信息的产生、传输、处理等环节，具备从物联网场景中发现信息、识别信息价值的意识。计算思维：运用分解、建模的思维方式，理解物联网系统中信息流动的逻辑，培养对复杂系统进行抽象和逻辑分析的计算思维能力。数字化学习与创新：探索物联网服务开发平台的使用，提升数字化环境下的学习能力和创新应用物联网技术的能力。信息社会责任：树立保护个人信息安全的意识，理解物联网技术发展带来的社会影响，具备负责任地使用物联网技术的态度。
教学重点 理解智能插座、智能温湿度计等典型物联网设备的工作过程，明确信息在设备、网关、服务器、用户终端之间的流动路径。
教学难点 理解小型物联网系统中设备与服务器集成后，信息流动和应用原理的不变性，区分不同场景下设备、网络、服务器的功能边界。
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2.6课 物联网系统的工作过程1、观看视频2、问题情境物联网系统千姿百态，功能不同，设备不同，组网方式也不同。那么这些物联网系统是如何工作的呢？从它们的工作过程中能找出一致的规律吗 课程新知导入。 帮助学生初步理解本课研究内容。
讲授新课 新知讲解：实践探究一、智能插座的工作过程我们通过图2-23所示的系统结构来分析智能插座的工作过程。系统中的设备：智能插座、网关(Wi-Fi路由器)、服务器、用户终端(智能手机)。系统中信息的主要流动路径：用户终端→(互联网)→服务器→(互联网)→网关→智能插座。图2-23 智能插座物联网系统结构用户通过手机应用软件控制智能插座的主要过程如下:生成控制指令。 传送指令至服务器。服务器处理指令。转发操作指令。智能插座执行指令。（详细内容见教材45页）试一试仿照上面的方法，参考图2-21，尝试分析在“用户通过手机应用软件远程查询实时用电量”过程中，用户的指令在物联网系统中的流动路径，填入空白处。系统中的设备智能电表、网关、服务器、用户终端（智能手机）系统中信息的主要流动路径用户终端→ （互联网）→ →（互联网）→服务器→网关→ 智能手表 工作过程1.用户点击手机应用软件中的按键生成控制指令2.控制指令通过网络传送至服务器3.服务器对控制指令进行处理，生成操作指令4.操作指令通过网络传输至网关，由网关转发到智能手表5.智能手表接收操作指令，执行查询操作小知识智能插座反向反馈工作过程智能插座的状态信息（如是否通电）由智能插座内部控制器收集，通过网关、互联网传输至服务器，服务器处理后再通过互联网传输至用户终端（智能手机），在手机应用软件上呈现给用户。二、智能温湿度计的工作过程我们通过图2-24所示的结构来分析智能温湿度计“测量室内温湿度并将结果实时传送到用户手机终端”的工作过程。系统中的设备：智能温湿度计、网关(WiFi路由器)、服务器、用户终端(智能手机)。系统中信息的主要流动路径：智能温湿度计→网关→(互联网)→服务器→(互联网)→用户终端。图2-24 智能温湿度计物联网系统结构系统的主要工作过程如下：智能温湿度计传感器感知并发送温湿度信息至网关 。网关将数据发送至服务器。服务器处理、存储数据并发送至用户终端。用户终端接收并呈现信息。（详细内容见教材47页）试一试参考图2-21，尝试分析在“智能电表将用户实时用电情况反馈到用户终端显示”过程中，实时用电信息的流动路径，填入空白处。系统中的设备智能电表、网关、服务器、用户终端（智能手机）系统中信息的主要流动路径智能手表→ （互联网）→ →服务器→网关→ 用户终端 工作过程1.智能电表检测用户电路的实时电功率，数据经电表内部控制器处理后，由网络模块向网关发送2.网关将数据信息发送至互联网中，目标为服务器3.服务器收到数据信息，进行一系列处理、存储工作4.服务器将处理后的信息通过互联网发送，目标为5.用户终端 接收互联网中由服务器发来的信息，并通过交互界面将信息呈现给用户小知识对比智能插座和智能温湿度计的信息流动路径差异二者方向相反，体现了物联网系统中控制指令和感知数据的双向流动。三、物联网系统的工作过程从上面两个例子中不难发现，在完整的物联网系统中，设备、网络和服务器是三个重要组成部分，它们涉及信息产生、传输、处理、存储和应用的整个过程。一个完整的物联网系统结构如图2-25所示。图2-25 物联网系统整体结构物联网系统工作过程：设备获取输入信息。信息经网络传输。服务器接收并处理、存储信息。服务器控制指令经网络传输。设备接收指令后执行机构执行动作。尽管电子工业集成度提升使小型物联网系统中设备与服务器外观界限趋淡甚至集成，但信息流动与应用的原理不变。（详细内容见教材48页）试一试尝试分析第5课实例“智能空气质量检测仪和智能空调联动”工作过程。系统中的设备智能空气质量检测仪、智能空调系统中信息的主要流动路径智能空气质量检测仪→（网络）→智能空调 工作过程1.智能空气质量检测仪内的检测环境温度，并将数据传输至内部控制芯片2.智能空气质量检测仪内的控制芯片充当控制器角色，对温度数据进行处理，形成对智能空调的控制指令3.控制指令通过网络发送至智能空调 4.智能空调收到控制指令，完成开机或关机动作四、课堂练习请根据教材内容，完成以下关于物联网系统工作过程的填空。在智能插座的工作过程中，用户终端生成的控制指令先传送至服务器 经其处理后生成操作指令，再传输至网关，最后由其转发到智能插座。智能温湿度计的信息流动路径是：智能温湿度计→服务器→（互联网）→ 网关 →（互联网）→用户终端。拓展与深化许多物联网厂商和非营利组织提供开放的物联网服务开发平台，用户无需搭建服务器硬件，通过网页等形式即可配置个性化物联网服务，连接设备后实现个性化功能，且这些平台注册后资源丰富，方便用户深入学习和体验物联网服务功能。（详细内容见教材50页）试一试查找开放的物联网服务开发平台，了解其使用方法并尝试进行简单的开发试验。尝试将身边的物联网设备与服务开发平台进行连接，探索在两者之间进行简单的数据传输。提示：在尝试过程中要注意保护个人信息安全。五、拓展延伸1、智能门锁+智能灯光用户通过手机APP（用户终端）发送回家指令，指令经互联网到服务器，服务器处理后通过网关向智能门锁和智能灯光发送指令，智能门锁解锁的同时智能灯光自动开启。这是教材中智能插座工作过程的多设备拓展，体现了物联网在家庭场景的丰富应用。2、物联网系统三部分的作用设备：负责获取输入信息（如智能插座接收指令、温湿度计传感器感知环境）和执行动作（如智能插座通断控制）；网络：承担信息传输的桥梁作用，让设备与服务器、用户终端之间能交互数据；服务器：进行信息的处理、存储，例如智能插座的服务器要匹配用户指令与具体设备，温湿度计的服务器要处理并存储感知数据后再推送给用户。3、物联网的安全挑战与应对安全挑战：物联网面临设备安全（如设备被恶意入侵）、数据传输安全（如数据被窃听）、服务器安全（如服务器被攻击）等挑战。应对措施：给设备设置强密码、采用加密技术（如SSL/TLS加密数据传输）、定期对服务器进行安全检测等，以此保障物联网系统的稳定运行。4、物联网在生活中的应用 仿照智能插座工作过程的分析方法，完成“用户通过手机应用软件远程查询实时用电量”的流程填空，明确系统中的设备、信息流动路径及工作过程的各步骤。完成试一试。学习相关知识。参考智能温湿度计的工作过程分析，完成“智能电表将用户实时用电情况反馈到用户终端显示”的流程填空，明确信息从设备到用户终端的流动路径和各环节工作内容。完成试一试。学习小知识。分析“智能空气质量检测仪和智能空调联动”的工作过程，完成系统设备、信息流动路径及工作过程的填空，明确传感器、控制芯片、设备在联动场景中的角色和作用。完成试一试。完成课堂练习。进行知识拓展。 提升学生对物联网系统工作流程的分析能力，实现知识的迁移应用。引导学生熟悉物联网流程。认识物联网反向反馈工作的流程。进一步强化学生对“设备→网关→服务器→用户终端”这一信息采集与反馈路径的认知，让学生理解不同物联网设备（智能温湿度计、智能电表）在信息传递过程中的共性逻辑，深化对物联网系统信息流动原理的把握。熟悉电表将用户实时用电情况反馈到用户终端的流程。认识智能插座和智能温湿度计的信息流动路径的差异。引导学生将对物联网系统工作过程的认知拓展到设备联动场景，理解小型物联网系统中设备与服务器集成时信息流动的原理不变性，培养学生对复杂物联网应用场景的分析能力，提升其对物联网系统工作原理的综合运用能力。巩固知识点。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。拓展学生知识面。
课堂小结 物联网系统的工作过程1.智能插座的工作过程2.智能温湿度计的工作过程3.物联网系统的工作过程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 查找一款你身边的物联网设备（如智能手环、智能灯泡等），分析其工作过程，用文字或流程图的形式记录下来，并与同学交流分享。 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。
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)