資源簡介

(共21張PPT)
《2.1物聯網的組成》
2023年電子工業出版社 八年級上冊
-第2單元 物聯網的基本原理 -
珠珠老師
信息科技 課件
2022新版課標內容
情境導入：
物聯網的起源最早可以追溯到 1991年。在劍橋大學特洛伊計算機實驗室工作的科學家們，常常要下樓去看咖啡煮好了沒有，這樣做會影響工作。為了解決這個問題，他們在咖啡壺旁安裝了一個便攜式攝像機，鏡頭對準咖啡壺，利用計算機圖像捕捉技術，以3幀/秒的速率把圖像傳遞到實驗室的計算機上方便隨時查看咖啡是否煮好，如圖2.1.1所示，這就是物聯網應用的雛形--“特洛伊咖啡壺”，它蘊含了物聯網的一些基本特征與組成原理。本節我們來探究物聯網的組成，并用它分析用物聯網技術實現簡易噪聲監測系統模型的方法。
科學家通過監控咖啡壺的圖像，判斷咖啡是否煮好，從這一物聯網應用可以看出物聯網能實現的基本功能是全面感知、網絡傳輸與智能處理，作為互聯網的延伸，物聯網與其他網絡一樣，也有自己特有的組成結構，物聯網一般由感知層、網絡層、應用層組成，如圖2.1.2所示。
情境導入：
1
活動1：認識物聯網的感知層
2
活動2：認識物聯網的網絡層
3
活動3：認識物聯網的應用層
《目錄》
信息科技
01
活動1
認識物聯網的感知層
01.知識點講解
活動1：認識物聯網的感知層
01
攝像頭可以充當機器的眼睛，用來感知周圍環境的畫面;麥克風可以充當機器的耳朵，用來感知周圍環境的聲音。物聯網中類似的感知設備有很多，它們都屬于感知層(也稱為感知模塊)，感知層的功能是對信息進行及時、全面地感知與識別。例如，當人們刷身份證進火車站時，如圖2.1.3所示的閘機能感知身份證上的信息，當身份證上的購票信息符合條件時，刷卡者就能通過閘機。生活中常見的感知模塊包括RFID讀寫器、二維碼及其識別器和各種各樣的傳感器。
活動1：認識物聯網的感知層
01
請與小組成員進行討論，說一說各自知道的感知模塊，并結合生活實際，在表 2.1.1中列舉感知模塊的典型應用案例。
物聯網中使用的射頻識別器、定位設備、紅外感應器等感知設備類似人的感覺器官，可以識別和獲取各類事物的數據信息。通過這些感知設備能讓沒有生命的物體擬人化，讓物體也可以有“感受和知覺”，從而實現對物體的智能化感知和控制。
助力知識
通常，一些智能終端設備也被看作感知模塊，因為這類終端可以感知人的使用數據，并將人的命令傳送給其他設備，實現“人與物”的連接;同時，大多數終端也內嵌了眾多的感知設備，例如，手機上有可以檢測聲音的麥克風、可以觀測環境的攝像頭，汽車中有定位設備等，如圖2.1.4所示。
02
活動2
認識物聯網的網絡層
01.知識點講解
活動2：認識物聯網的網絡層
02
感知只是實現物聯網功能的第一步，要實現物聯網應用，還需要通過網絡(包括互聯網)傳送數據。網絡層的功能是通過各種網絡通信技術，實現物與物之間的數據傳送、交互與共享，為數據的處理與應用打下基礎。活中常見的網絡通信技術有藍牙、Wi-Fi、NFC、移動通信網絡等。例如，用藍牙通信技術可以將計算機與鍵盤連接起來，如圖2.1.5所示
01.知識點講解
活動2：認識物聯網的網絡層
02
請同學們以小組為單位查閱資料，觀察并討論生活中還有哪些常見的網絡通信技術，這些技術實現物與物相連的應用場景有哪些，并完成表2.1.2.
常見的網絡通信技術 應用場景
NFC近場通信技術 用NFC卡靠近門卡感應區，打開門禁
藍牙通信技術
Wi-Fi 通信技術
4G/5G移動通信技術
表 2.1.2 網絡層常見的網絡通信技術
01.知識點講解
活動2：認識物聯網的網絡層
02
網絡層是物聯網的神經傳輸系統，物聯網要實現物與物、人與物之間的全面通信，就必須在終端與設備、設備與設備之間進行網絡連接。
網絡層由各種有線通信網、無線通信網、移動通信網等組成。目前物聯網主要應用無線通信網進行通信。
無線通信技術按傳輸距離可分為兩類:一類是短距離傳輸的局域網通信技術，如 Wi-Fi、藍牙、ZigBee等;另一類則是長距離傳輸的廣域網通信技術，如 4G/5G 移動通信技術等，如表2.1.3所示
03
活動3
認識物聯網的應用層
活動3：認識物聯網的應用層
02
應用層的主要功能是對感知層獲取的信息進行分析和處理，做出正確的控制和決策，實現智能化的管理、應用和服務。應用層中包括各類用戶界面顯示設備及其他管理設備等，應用層也是物聯網系統結構的最高層。
應用層可以為用戶提供各個領域的物聯網服務。例如，智能交通服務、設施監控服務、遠程醫療服務、智能商業服務、智能農業服務、智能防災服務等，如圖 2.1.6所示。
01.知識點講解
活動3：認識物聯網的應用層
03
知識拓展
物聯網平臺
在物聯網應用中，管理與控制物聯網設備的平臺稱為物聯網平臺。一個物聯網平臺可以看成一款計算機軟件，主要為物聯網提供應用服務，物聯網平臺可以從服務器上獲得數據(設備采集所得)，整理成可視化的信息(數據、圖表)供人們查看;也能夠在平臺中輸入命令，讓服務器發送給設備，從而實現智能控制，如圖2.1.7所示
01.知識點講解
活動3：認識物聯網的應用層
03
查詢現有的物聯網應用,舉例說出實現人與物交互(物聯網平臺-設備)和實現物與物(設備-設備)交互的物聯網應用，完成表2.1.4。
思考討論
表2.1.4 物聯網應用舉例
人與物交互的物聯網應用 物與物交互的物聯網應用
使用手機遠程控制掃地機器人 物流自動揀貨系統
>
項目實施
在繁忙的都市生活中，工作或學習了一天的人們希望回到安靜舒適的家中休息，緩解一天的疲勞。但城市交通、工業筑等產生的噪聲散布在城市的各個角落，使得人們回到家中也常常受到噪聲的干擾。
簡易噪聲監測系統模型分析
因此，某街道推出了一個簡易噪聲監測系統模型(見圖2.1.8)，該系統由噪聲監測設備與記錄噪聲數據的監測平臺組合而成，該系統會將噪聲監測設備的噪聲數據傳送到監測平臺上，執行人員可以在平臺上實時觀察數據，也可以將數據導出來進行分析與決策。
01.知識點講解
活動3：認識物聯網的應用層
03
請同學們根據以上描述，將簡易噪聲監測系統模型的三層架構描述出來，并思考每層可以用什么技術和設備來實現，完成表2.1.5。
層的名稱 使用的技術和設備
應用層
網絡層
感知層
表2.1.5 簡易噪聲監測系統模型的組成分析
01.知識點講解
課堂總結
活動1：認識物聯網的感知層
活動2： 認識物聯網的網絡層
活動3 ：認識物聯網的應用層
1
2
3
goodbye
《感謝觀看》
- Thank for Viewing -
珠珠老師
2023年電子工業出版社 八年級上冊中小學教育資源及組卷應用平臺
《2.1物聯網的組成》教學設計
教學內容分析
本節課是2022年電子工業出版社出版的八年級上冊第二單元第1課。本節課分為三個活動：“認識物聯網的感知層”“認識物聯網的網絡層”“認識物聯網的應用層”三部分內容組成。學生通過小組合作探究學習逐步掌握本節課的知識點，具備一定的小組合作能力、探究能力、創新能力等，提升信息社會責任，綜合提升信息素養。
教學目標及核心素養指向
1、認識、掌握物聯網的感知層知識；（信息意識、計算思維） 2、認識、掌握物聯網的網絡層知識：（信息意識、計算思維） 3、認識、了解物聯網的應用層知識。（信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任）
教學重難點
教學重點： 1、認識物聯網的感知層； 2、認識物聯網的網絡層： 設計原因：認識物聯網的感知層、網絡層是本節課的主要內容，知識點的滲透需要作為重點內容。 教學難點： 認識物聯網的應用層 設計原因：認識、了解物聯網的應用層對學生來說比較困難，所以此部分對學生來說難度較高，應作為難點內容。
教學過程
1、情境導入（3分鐘）
教師活動 學生活動
情境引入：物聯網的起源最早可以追溯到 1991年。在劍橋大學特洛伊計算機實驗室工作的科學家們，常常要下樓去看咖啡煮好了沒有，這樣做會影響工作。為了解決這個問題，他們在咖啡壺旁安裝了一個便攜式攝像機，鏡頭對準咖啡壺，利用計算機圖像捕捉技術，以3幀/秒的速率把圖像傳遞到實驗室的計算機上方便隨時查看咖啡是否煮好。這就是物聯網應用的雛形--“特洛伊咖啡壺”，它蘊含了物聯網的一些基本特征與組成原理。本節我們來探究物聯網的組成，并用它分析用物聯網技術實現簡易噪聲監測系統模型的方法。 學生聽教師引導生活中的案例,學生討論，回答提問
設計意圖： 激發學生的學習興趣并快速進入學習狀態。
2、新知講授（35分鐘）
教師活動 學生活動
活動1：認識物聯網的感知層 攝像頭可以充當機器的眼睛，用來感知周圍環境的畫面;麥克風可以充當機器的耳朵，用來感知周圍環境的聲音。物聯網中類似的感知設備有很多，它們都屬于感知層(也稱為感知模塊)，感知層的功能是對信息進行及時、全面地感知與識別。例如，當人們刷身份證進火車站時，如閘機能感知身份證上的信息，當身份證上的購票信息符合條件時，刷卡者就能通過閘機。生活中常見的感知模塊包括RFID讀寫器、二維碼及其識別器和各種各樣的傳感器。 活動2：認識物聯網的網絡層 感知只是實現物聯網功能的第一步，要實現物聯網應用，還需要通過網絡(包括互聯網)傳送數據。網絡層的功能是通過各種網絡通信技術，實現物與物之間的數據傳送、交互與共享，為數據的處理與應用打下基礎。活中常見的網絡通信技術有藍牙、Wi-Fi、NFC、移動通信網絡等。例如，用藍牙通信技術可以將計算機與鍵盤連接起來。 活動3：認識物聯網的應用層 應用層的主要功能是對感知層獲取的信息進行分析和處理，做出正確的控制和決策，實現智能化的管理、應用和服務。應用層中包括各類用戶界面顯示設備及其他管理設備等，應用層也是物聯網系統結構的最高層。 應用層可以為用戶提供各個領域的物聯網服務。例如，智能交通服務、設施監控服務、遠程醫療服務、智能商業服務、智能農業服務、智能防災服務等 學生通過教師的講解，以小組合作的方式，開展探討交流，完成任務 活動1：認識物聯網的感知層 小組合作探究 請與小組成員進行討論，說一說各自知道的感知模塊，并結合生活實際，在表 2.1.1中列舉感知模塊的典型應用案例。 活動2：認識物聯網的網絡層 小組合作交流 請同學們以小組為單位查閱資料，觀察并討論生活中還有哪些常見的網絡通信技術，這些技術實現物與物相連的應用場景有哪些，并完成表2.1.2.活動。 3：認識物聯網的應用層 小組合作探究 查詢現有的物聯網應用,舉例說出實現人與物交互(物聯網平臺-設備)和實現物與物(設備-設備)交互的物聯網應用，完成表2.1.4。
設計意圖: 培養學生獨立思考的能力，提高核心素養。
3、課堂小結（7分鐘）
教師活動 學生活動
總結本課內容： 活動1：認識物聯網的感知層 活動2：認識物聯網的網絡層 活動3：認識物聯網的應用層 學生一同回答并梳理知識
設計意圖： 幫助學生梳理本節課知識，加深學生對知識的理解。
中小學教育資源及組卷應用平臺
21世紀教育網(www.21cnjy.com)
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
21世紀教育網(www.21cnjy.com)(共1張PPT)
學習單
1
活動1：認識物聯網的感知層
請與小組成員進行討論，說一說各自知道的感知模塊，并結合生活實際，在表 2.1.1中列舉感知模塊的典型應用案例。
實踐探究
班級：8年__班
組別：______
2
活動2：認識物聯網的網絡層
請同學們以小組為單位查閱資料，觀察并討論生活中還有哪些常見的網絡通信技術，這些技術實現物與物相連的應用場景有哪些，并完成表2.1.2.
思考與討論
3
活動3：認識物聯網的應用層
請同學們根據以上描述，將簡易噪聲監測系統模型的三層架構描述出來，并思考每層可以用什么技術和設備來實現，完成表2.1.5。
表2.1.1常見感知模塊及典型應用案例
設備圖示
設備名稱
典型應用案例
RFID讀寫器通過天線與RFID電子標簽
進行無線通信，可以實現對標簽識別碼和內
RFID讀寫器
存數據的讀出或寫入操作。例如，在生產管
理中，使用RFID讀寫器可快速檢查箱內貨
物的品類與數量，并為質量追溯提供依據
掃碼槍
人體感應
大
傳感器
表2.1.2網絡層常見的網絡通信技術
常見的網絡通信技術
應用場景
NFC近場通信技術
用NFC卡靠近門卡感應區，打開門禁
藍牙通信技術
Wi-Fi通信技術
4G/5G移動通信技術
表2.1.5簡易噪聲監測系統模型的組成分析
層的名稱
使用的技術和設備
應用層
網絡層
感知層中小學教育資源及組卷應用平臺
《2.1物聯網的組成》作業設計
作業分析
作業類型 R基礎型作業 R探究型作業 實踐型作業 跨學科綜合作業
作業類別 R課時作業 單元作業 學期作業
應用場景 課前預習 R課中練習 課后作業
作業對象 R全體學生作業 學生根據情況可選作業
設計思路 通過比較、綜合、拓展，鞏固本節課知識點，舉一反三，讓學生自主探究，掌握新知，溝通交流，提升協作能力。
作業內容
1.物聯網通常被認為有三個層次，從下到上依次是： 2.在智能電網的遠程電力抄表應用系統中，設置在用戶電表上的讀表器可以收集用戶的用電信息，之后通過網絡發送并匯總到發電廠的中央控制平臺上。中央控制平臺完成對用戶用電信息的分析，并自動進行相關處理。根據這段描述，請同學們對遠程電力抄表應用系統進行分析，并根據三層架構對其進行分類，完成表 2.1.6。 表2.1.6 遠程電力抄表應用系統的三層架構分析 3.請同學們將以下各項按照物聯網的三層架構進行歸類智能交通服務、移動通信網、二維碼及其識別設備、射頻識別讀寫器、污染監控、遠程醫療服務、互聯網、數字農業服務、數據中心、智能終端、 各類傳感器、云計算平臺、攝像頭。 4.了解了物聯網的基本原理后，說一說物聯網與互聯網的區別。
中小學教育資源及組卷應用平臺
21世紀教育網(www.21cnjy.com)
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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