第3单元第9课《物联网的分析师：应用层》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3.9课《物联网的分析师：应用层》教学设计
课题 物联网的分析师：应用层 单元 第三单元 学科 信息科技 年级 八年级
核心素养目标 信息意识：了解应用层的关键技术，包括大数据、云计算、智能机器人等技术，理解应用层的功能。计算思维：通过决策树等算法，将物流路径规划等复杂问题抽象为可执行的逻辑流程，学会用算法思维解决应用层实际问题。数字化学习与创新：借助数字化资源探究物联网应用层，学习物流智能技术，创新理解其功能。信息社会责任：意识到应用层数据需合理管理，需兼顾效率与隐私，履行保障信息安全、推动行业良性发展的社会责任。
教学重点 认知应用层范畴与核心功能及相关技术。
教学难点 掌握决策树与大数据在物流应用层的逻辑及作用。
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3.9课 物联网的分析师：应用层问题情境在电商平台中，用户可以方便地查看到所购物品的运送信息，如物品当前的状态，正在打包，或已经出库，或已送达；物品所处的位置，从哪里寄出、经过哪些地方、现在在哪里；物品的预计送达时间；物品的全程环境温度曲线图；等等。电商平台是如何获得图3-16所示的快递信息并支持用户实时查看的呢？观看视频 课程新知导入。 引发思考，激发兴趣，为讲解物联网应用层知识奠基，助学生理解其实际价值。
讲授新课 新知讲解：实践探究一、应用层是什么应用层是物联网中与用户直接交互的部分，提供各种面向用户的应用程序和服务。如图3-17所示，在智慧物流系统中，仓储的自动管理、车辆的智能调度、路径的智能规划等都是应用层的内容。图3-17智慧物流系统中的物联网应用层小知识应用层的上下层方向对接对象 / 层级核心作用示例向上用户 + 应用程序承接需求，提供网络应用能力。浏览器用 HTTP 访问网页。向下传输层（TCP/IP）；表示层 + 会话层（OSI）依赖底层的传输、格式转换、连接管理。HTTP 基于 TCP 实现可靠传输。二、应用层的功能应用层是物联网的最顶层，对数据进行存储、处理和分析后，做出决策，实现各类智能化的物联网服务。在智慧物流系统中，应用层有哪些重要的功能？我们一起来了解。1.规划物流路线当物流企业接收到多个订单时，应用层通过整合车辆位置、货物数量、交通状况、天气变化等信息，运用智能算法快速生成最优运输路线方案，不仅能避开拥堵路段，还能优化车辆的装载与配送顺序，实现资源的高效利用。想一想电商平台通常会给出商品“X点之前下单，预计X日送达”的信息，预计送达时间是怎么计算出来的呢？其实原理并不复杂。平台根据消费者的收货地址可快速规划出运输路线，根据下单的时间、以往仓库拣货及打包的时间、运输的时间、各中转站中转的时间以及快递员配送的时间等信息，就可以计算出预计送达时间。面对车辆位置、货物数量等海量信息，怎样才能精准规划出最优运输路线呢？如何将这些信息转化为清晰的决策逻辑，让每一步规划都“有据可依”？这就需要智能算法的参与。这里给大家介绍一种直观又有效的算法—决策树。（详细内容见教材p67页）试一试图3-18是一棵物流路径选择的简单决策树，通过两个问题决策是否可以从某路段通行。请你尝试选择五个连续的问题，画出一棵决策树。图3-18基于决策树的路径规划小知识决策树算法的优缺点优点:直观易懂，树形结构呈现决策逻辑，可解释性强。支持分类、连续变量，数据预处理要求低。非参数化，不依赖数据分布假设。可处理分类、回归等多输出任务，应用广。缺点:过拟合风险高，需要通过剪枝等操作来缓解。对数据变化敏感，稳定性不足。易受类别不平衡影响，偏向多数类，影响少数类的分类效果。高维度数据处理易复杂、过拟合。2.自动化搬运快递智能机器人在生活中应用渐广，大大减轻人们工作量，在智慧物流系统里，机器人也逐渐成为工作主力。自动导引车（AGV）成为各大快递仓库常用工具，借助光学、电磁等技术导航，能按规定路线行驶，提升搬运效率，减少人力消耗。（详细内容见教材p67页）图3-19 无人车、无人机配送小知识智慧物流中常用的机器人码垛机器人：仓储自动堆叠标准化货物，提升空间利用率与整理效率。分拣机器人：快递分拣中心用视觉、扫码技术快速分拣，提效提准。巡检机器人：仓储园区、物流枢纽自动巡检设备、安防，预警异常。三、课堂练习应用层在智慧物流中的应用对物流行业的发展有哪些影响？提效：仓储靠技术优化存储与拣选；运输整合数据规划路线，无人设备破解 “最后一公里” 难题。降本：调度自动化设备减人力，分析数据优化车、仓等资源配置。提质：支持货物状态实时跟踪，还能依据客户数据提供定制化服务。促创新：推动新技术与物流融合，催生共享、众包物流等新模式。四、拓展延伸物流数据量大且复杂，大数据技术能存储、管理、分析这些数据，对其分类并找出规律，像哪个时段哪段路易堵车、哪家快递公司在某地区配送效率更高。借助这些发现，智慧物流能更高效、更智能，服务也会更好。 （详细内容见教材p69页）查一查大数据技术在其他行业中也发挥着重要的作用。请以小组为单位查阅资料，了解一个利用大数据技术的实例，并与大家分享。大数据在医疗疾病预测与预防领域价值显著，核心应用流程如下：数据收集 通过电子病历系统、可穿戴设备、医疗研究机构等渠道，积累海量医疗数据。数据分析与处理 用大数据技术和机器学习算法挖掘规律，如发现特定人群心梗、神经衰弱等疾病风险更高。应用成果可早期预测疾病（如糖尿病）、定制个性化健康方案、为公共卫生决策提供支持。常见的物联网应用层工具智能货架：能实时监测货架上货物的库存数量、种类、存放位置等信息。库存盘点机器人：利用机器视觉、RFID（射频识别）等技术，自动对仓库内的货物进行盘点。智能车载终端：安装在运输车辆上，可实时采集车辆位置、速度、油耗、行驶状态等信息，并上传至管理平台。物联网应用层的未来趋势轻量化：协议更精简，适配穿戴设备、微型传感器等低资源场景。安全强化：默认加密（如 HTTP/3 强制 HTTPS），防范数据窃取、篡改。AI 融合：结合 AI 分析数据，如医疗应用层用 AI 解读诊断数据，自动生成健康建议。观看视频：应用层的关键技术 学习相关知识。学习小知识。学习相关知识。完成想一想。学习相关知识。完成试一试学习小知识。学习相关知识。学习小知识完成课堂练习。进行知识拓展。完成查一查。进行知识拓展。 帮学生直观认知应用层。帮助学生明确应用层在网络架构中的上下层交互逻辑，掌握其功能定位。以物流路线规划为例，帮助学生理解应用层功能。让学生在题目中理解物联网应用层的决策与服务功能。帮助学生理解智能算法（决策树）在物联网应用层的决策逻辑。让学生掌握决策树的构建方法，理解其在物流路径规划中的决策逻辑，提升实践与逻辑思维能力。帮助学生快速理解和掌握该算法的核心优势，明确其在实际应用中的价值与适用场景，便于学习、记忆和应用。让学生理解物联网在智慧物流自动化搬运中的应用，掌握技术对物流效率的提升作用。引导学生了解其他的物流机器人。让学生掌握应用层在智慧物流中的价值，提升对物联网应用层商业价值的认知。让学生掌握大数据与智慧物流的结合价值，拓展对物联网应用层技术支撑的认知。拓展学生对大数据技术跨行业应用的认知，提升资料检索与团队分享能力。拓宽学生知识面。
课堂小结 物联网的分析师：应用层1.应用层是什么2.应用层的功能3.完成课堂练习4.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 结合所学内容，以小组为单位（3 - 4 人一组），选择智慧物流中应用层的一个具体场景（如仓储自动管理、车辆智能调度、无人配送等），详细阐述该场景下应用层是如何工作的（包括数据的收集、处理以及提供的服务等方面），并制作一份简单的 PPT 进行课堂展示。内容需紧扣应用层相关知识，逻辑清晰，表述准确。PPT 制作简洁明了，重点突出，可适当搭配图片、流程图等辅助说明。每组展示时间控制在 5 - 8 分钟，展示后需回答老师和同学提出的 1 - 2 个问题。 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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