資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
八年級信息技術義務教育版教學設計
課題 數字世界有身份 單元 第六單元 學科 信息技術 年級 八年級
學習目標 1.清晰闡述物聯網中用戶虛擬身份和設備虛擬身份的概念，能準確列舉其常見形式及包含的信息內容。2.深入理解虛擬身份在物聯網數據傳輸、系統安全、數據追蹤診斷及個性化服務等方面的重要作用，能夠結合實際案例進行詳細分析。3.掌握讀取和利用主控板唯一標識等設備虛擬身份的基本方法，具備在實際操作中識別和運用物聯網設備虛擬身份的能力。
重點 1.物聯網中用戶虛擬身份和設備虛擬身份的概念及構成要素，使學生明確其在物聯網系統中的基本標識作用。2.虛擬身份在物聯網數據傳輸、安全保障、數據追蹤和個性化服務方面的關鍵作用，通過實例分析讓學生深入理解其重要性。3.掌握讀取和運用物聯網設備虛擬身份的實際操作方法，如讀取主控板標識，為學生進一步理解和應用虛擬身份奠定基礎。
難點 1.理解虛擬身份如何在復雜的物聯網系統中確保數據準確傳輸和安全交互，涉及到網絡架構、加密技術等多方面知識，學生理解起來有一定難度。2.深入分析虛擬身份在保障系統安全過程中的具體機制和技術手段，如身份驗證、授權管理等，以及如何防范虛擬身份被冒用等安全威脅，對學生的信息安全知識儲備要求較高。3.引導學生思考虛擬身份應用中的創新點和潛在風險的平衡，如在實現個性化服務的同時如何保護用戶隱私，培養學生在技術創新與社會責任之間權衡的能力。
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 1.展示人們在日常生活中使用各種身份標識的場景圖片（如準考證、身份證、護照等），提問學生這些身份標識的作用和重要性，引導學生思考身份在不同場景下的意義。2.引出在物聯網中，人和設備也都有自己的“身份”，即虛擬身份，從而導入本節課的主題——數字世界中的虛擬身份，激發學生的學習興趣，讓學生明確本節課將探究物聯網虛擬身份的奧秘。 傾聽老師展示與講解 激發學生的學習興趣，讓從問題中進行思考，從而引出本節課的學習內容
講授新課 一、了解虛擬身份1.講解虛擬身份的概念運用簡單易懂的語言解釋虛擬身份是實體在數字世界中的代表，用于標識和識別實體的身份和屬性。舉例說明虛擬身份可以是數字證書、用戶賬戶、設備標識等形式，如網上銀行使用數字證書進行身份認證，各種手機應用使用用戶賬戶登錄，物聯網設備通過設備標識在網絡中被識別。強調虛擬身份在數字世界中的重要性，它如同現實世界中的身份證一樣，是進行各種活動的基礎，幫助學生建立對虛擬身份的初步理解。2.介紹用戶虛擬身份詳細闡述物聯網中的用戶虛擬身份更加多元和綜合，不僅包括傳統的賬號信息，還涵蓋用戶的生物特征數據（如刷臉開鎖中的面部特征）、上網數據、出行數據等。通過物聯手環、視頻監控、物聯家居等物聯網應用實例，解釋這些設備如何收集用戶數據，進而塑造用戶的虛擬身份。例如，物聯手環收集用戶的運動數據、睡眠數據等，這些數據與用戶的賬號關聯，共同構成了用戶在物聯網中的虛擬身份。組織學生分組討論自己在使用物聯網設備過程中，個人數據是如何被收集和利用的，引導學生思考用戶虛擬身份對個人隱私和個性化服務的影響，培養學生的信息安全意識和批判性思維。3.講解設備虛擬身份展示具有不同標識的物聯網設備實物（如網絡攝像頭、智能音箱等）或圖片，介紹設備虛擬身份的常見形式，如設備上印著的二維碼、數字、字母等唯一標識，或者設備內部存儲的唯一設備標識（如MAC地址）、數字證書等。以網絡攝像頭為例，詳細講解其二維碼標識的作用：通過手機應用掃描該二維碼后，可以將該設備綁定到自己賬戶下，實現遠程監控等功能。同時，引導學生觀察其他物聯網設備上的標識，推測其可能的作用，并填寫表格（設備、標識類型、作用），加深學生對設備虛擬身份的認識。指導學生進行實踐操作：讀取主控板的唯一標識。教師先演示操作步驟，如使用特定的編程指令或工具獲取主控板的標識信息，然后學生分組進行操作，教師巡視各小組，及時幫助學生解決遇到的問題（如設備連接問題、指令錯誤等），確保每個學生都能成功讀取主控板標識，讓學生在實踐中親身體驗設備虛擬身份的存在和獲取方式。二、體會虛擬身份的作用1.虛擬身份是物聯網數據傳輸的基礎以汽車在物聯網中的應用為例，講解每輛汽車都擁有獨一無二的標識（如車輛識別號碼VIN），通過這個標識，汽車制造商可以在汽車生產、銷售、售后等各個環節準確地識別和管理車輛信息，用戶也可以通過該標識在物聯網應用中（如汽車遠程控制應用、車輛定位服務等）準確地識別自己的車輛，實現數據的準確發送和接收。組織學生結合自己的生活經驗，分組討論并舉例說明其他物聯網設備如何通過虛擬身份實現數據的準確傳輸，如智能家居系統中，通過設備的唯一標識，手機應用可以準確地向特定的智能燈泡發送開關指令，向智能門鎖發送開鎖指令等。每個小組推選一名代表進行發言，分享小組討論結果，教師進行總結和補充，加深學生對虛擬身份在數據傳輸中基礎作用的理解。2.虛擬身份對系統安全至關重要繼續以汽車為例，解釋汽車的用戶只能查看和控制自己的車輛，無法訪問其他車輛，這是因為系統通過嚴格驗證車輛和用戶的身份（如使用車鑰匙中的芯片與車輛的防盜系統進行身份驗證，或者通過手機應用的賬號密碼與車輛控制系統進行身份驗證），防止未授權的訪問和操作，從而保護車輛的安全和用戶的隱私。引導學生思考其他物聯網場景中虛擬身份如何保障系統安全，如智能家居系統中，只有授權的用戶才能控制智能設備，防止他人非法入侵系統控制設備；企業物聯網中，只有經過授權的設備才能接入企業網絡，防止外部惡意設備攻擊企業內部系統等。組織學生進行小組討論，鼓勵學生分享自己的想法，教師進行點評和引導，讓學生深刻認識到虛擬身份在保障物聯網系統安全方面的重要性。3.虛擬身份支持數據追蹤和診斷以汽車會通過網絡發送車輛狀態給車企為例，詳細說明車企如何通過分析這些數據（如發動機轉速、車速、油溫、故障碼等），迅速找到車輛可能存在的問題并采取相應措施（如提前通知車主進行保養、遠程診斷故障并提供解決方案等）。引導學生思考其他物聯網設備在數據追蹤和診斷方面的創新應用，如工業物聯網中，通過設備虛擬身份記錄的運行數據，企業可以實時監控生產設備的狀態，預測設備故障，提前安排維修，減少生產中斷的風險；智能醫療設備通過虛擬身份記錄患者使用數據，醫生可以遠程追蹤患者的治療情況，及時調整治療方案等。組織學生分組討論并分享自己的想法，培養學生的創新思維和對物聯網應用拓展能力。4.虛擬身份使服務更加個性化以汽車系統能自動識別用戶身份并進行個性化設置為例，如自動調整座椅位置、后視鏡角度、車內溫度等，解釋系統如何根據用戶虛擬身份中存儲的偏好、習慣和歷史使用記錄（如用戶經常調整的座椅位置、喜歡的車內溫度等）為用戶提供定制化體驗。組織學生討論自己希望物聯設備如何更懂自己，如智能音箱根據用戶的音樂喜好推薦歌曲、智能家居系統根據用戶的生活習慣自動調整燈光亮度和電器開關時間等。每個小組推選一名代表發言，分享小組討論結果，教師進行總結和拓展，讓學生感受虛擬身份在提升物聯網服務質量和用戶體驗方面的作用，激發學生對未來智能生活的向往。5.案例分析：刷臉開鎖功能升級提出之前課程中實現的刷臉開鎖功能，引導學生思考如何通過記錄和分析每次開鎖的時間來推測用戶通常回家的時間，并進一步控制空調等物聯家居設備。組織學生分組討論以下問題：要實現記錄開鎖時間，需要對現有的刷臉開鎖系統做哪些改進？例如，需要在程序中添加記錄時間的代碼，確定時間數據的存儲方式（本地存儲或上傳至物聯網服務平臺），以及如何確保時間記錄的準確性等。利用物聯網服務平臺記錄的用戶開鎖數據，可以通過怎樣的數據分析得到用戶的習慣？如通過統計一段時間內開鎖時間的分布規律，分析工作日和非工作日開鎖時間的差異，從而推測用戶的日常作息習慣。引導學生思考可以使用哪些數據分析方法（如數據統計、圖表繪制等）來輔助分析。這樣的功能升級是否會帶來新的安全隱患？如果有，請舉例說明。例如，開鎖時間數據可能被泄露，導致他人了解用戶的作息規律，增加安全風險；或者物聯網服務平臺的安全性受到威脅，黑客可能篡改開鎖時間數據或利用這些數據進行其他惡意行為。組織學生進行深入討論，培養學生的信息安全意識和批判性思維，鼓勵學生提出防范安全隱患的措施，如加強數據加密、設置訪問權限等。 通過學習，了解虛擬身份等相關知識內容 通過幾個學習活動讓學習開始掌握本節課的重點及難點
課堂練習 提出問題：“在物聯網應用中，如何更好地保護用戶虛擬身份和設備虛擬身份的安全？”組織學生分組討論，鼓勵學生從技術手段（如加密技術、身份驗證機制）、用戶意識（如設置強密碼、不隨意透露個人信息）、法律法規（如相關隱私保護法規）等多個角度進行思考和討論。每個小組推選一名代表發言，分享小組討論結果，其他小組可以進行補充和提問，教師進行總結和點評，引導學生形成全面的信息安全保護意識。 提出相關問題，讓學生之間進行相互討論 進一步導引學生思考在實踐過程中遇到的相關問題知識
課堂小結 與學生一起回顧本節課的重點內容，包括虛擬身份的概念（用戶虛擬身份和設備虛擬身份）、虛擬身份在物聯網中的重要作用（數據傳輸基礎、系統安全保障、數據追蹤診斷、服務個性化）以及通過刷臉開鎖功能升級案例分析所涉及的虛擬身份相關實際應用和潛在問題。強調虛擬身份在物聯網時代的核心地位和廣泛影響，幫助學生梳理知識脈絡，加深對教學內容的理解和記憶。 引導學生總結自己本節課的學習收獲 對本節課的學習進行總結
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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