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 物聯功能細分解 單元 第三單元 學科 信息技術 年級 八年級
學習目標 1.理解生活中物聯系統（如公交站牌、物聯門鎖）的工作過程，明確數據在系統中的流轉方式，即從感知、傳輸、處理到呈現的全過程。2.掌握物聯系統的三層結構（感知層、網絡層、應用層）及各層的功能，能夠準確闡述每層在物聯系統中的作用和相互關系，如感知層負責采集數據、網絡層負責傳輸數據、應用層負責處理和分析數據并實現控制管理。3.學會分析物聯門鎖系統的核心功能，能針對刷卡開鎖、門鈴遠程通知、遠程控制開鎖、刷臉開鎖等功能，詳細分析各功能在感知層、網絡層、應用層的具體實現過程，如感知層采集何種數據、網絡層如何傳輸、應用層如何處理和執行操作。
重點 1.物聯系統的三層結構及功能，使學生深入理解感知層、網絡層、應用層在物聯系統中的分工與協作，這是理解物聯網技術架構的關鍵。2.物聯門鎖系統核心功能的分析，讓學生掌握以數據為核心分解物聯功能的方法，能夠清晰描述各核心功能在三層結構中的實現過程，為進一步理解和設計物聯系統奠定基礎。
難點 1.深入理解物聯系統中數據的流轉過程，特別是感知層如何準確采集數據、網絡層如何高效可靠傳輸數據以及應用層如何對數據進行有效處理和分析，涉及到多個技術環節和復雜的交互過程，學生理解起來可能有難度。2.分析物聯門鎖系統各核心功能在不同層之間的協同工作細節，如刷臉開鎖功能中人臉數據的采集、傳輸、識別和匹配過程，以及各環節之間的接口和數據格式轉換等問題，需要學生具備較強的邏輯思維和系統分析能力。3.培養學生創新思維，引導學生拓展物聯門鎖功能時，如何確保功能的可行性、實用性和安全性，同時設計出合理的工作過程，對學生的綜合知識運用和創新能力提出了較高要求。
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 展示問題情境中物聯門鎖的不同開鎖方式（刷卡、刷臉、遠程控制）的圖片，提問學生物聯門鎖相比傳統機械鎖的優勢，以及這些功能是如何實現的，引發學生思考，引出本節課的主題——物聯系統的工作過程和功能分解，激發學生的學習興趣，讓學生明確本節課將深入探究物聯系統的奧秘。 傾聽老師引入相關問題 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、尋找身邊的物聯系統1.展示公交站牌的圖片，提出問題：乘坐公交車可能會遇到哪些不確定因素？有了物聯網技術，公交站牌會得到哪些改進？組織學生分組討論，引導學生從公交車到站時間不準確、乘客等待焦慮等方面思考不確定因素，以及物聯網技術可實現實時到站提醒、車輛位置查詢等改進方向，培養學生觀察生活和分析問題的能力。2.講解物聯公交車牌的工作過程：通過北斗車載定位終端、加速度傳感器等采集位置、運行速度等數據，經網絡傳輸給服務器，服務器處理后將結果發送給站牌進行可視化呈現，實現到站提醒等功能。強調數據在這個過程中的感知、傳輸、處理和呈現環節，讓學生初步理解物聯系統的數據流轉過程。3.引導學生總結物聯系統的一般工作流程：感知數據（傳感器采集）、傳輸數據（網絡通信）、處理數據（服務器運算）、呈現數據（終端設備顯示或執行操作），培養學生的歸納總結能力。二、了解物聯系統的三層結構1.介紹物聯系統的三層結構模型（感知層、網絡層、應用層），通過圖示展示三層結構的位置關系和數據流向，讓學生對物聯系統架構有初步的整體認識。2.分別講解各層的功能：感知層：負責從物理環境中采集數據，如傳感器（溫度傳感器、攝像頭、門禁卡讀卡器等）采集各種物理量或信息，強調感知層是物聯系統的基礎，數據采集的準確性和全面性對整個系統至關重要。網絡層：負責將感知層采集到的數據安全、可靠地傳輸到進行處理和分析，介紹常見的網絡傳輸技術（如Wi-Fi、藍牙、移動通信網絡等），說明網絡層要確保數據傳輸的穩定性和安全性，避免數據丟失或被篡改。應用層：對數據進行處理和分析，實現對物理世界的實時控制、精確管理，以公交站牌為例，說明應用層如何根據服務器處理后的車輛位置數據，計算到站時間并在站牌上顯示，讓學生理解應用層是物聯系統與用戶交互的界面，直接提供各種服務和功能。3.引導學生思考三層結構之間的相互關系，強調各層協同工作才能實現物聯系統的完整功能，任何一層出現問題都可能影響整個系統的運行，培養學生的系統思維能力。三、分析物聯門鎖系統的核心功能1.展示物聯門鎖的多種功能（刷卡開鎖、門鈴遠程通知、遠程控制開鎖、刷臉開鎖），組織學生分組選擇一個或兩個核心功能進行合作探究，分析其在感知層、網絡層、應用層的實現過程。2.以刷卡開鎖功能為例，詳細講解分析過程：感知層：門禁卡讀卡器采集門禁卡數據，如卡號等信息，這是實現刷卡開鎖功能的第一步，數據采集的準確性直接影響后續開鎖操作。網絡層（若涉及網絡驗證）：將采集到的門禁卡數據通過網絡傳輸到服務器（或本地門鎖控制系統）進行校驗，這里需要確保網絡連接穩定，數據傳輸安全。應用層：服務器（或本地系統）對收到的門禁卡數據進行校驗，判斷是否為合法授權卡，若校驗通過，則執行開鎖操作，如控制電機驅動鎖芯轉動打開門鎖。3.學生分組討論其他功能（門鈴遠程通知、遠程控制開鎖、刷臉開鎖），填寫功能分析表格，教師巡視各小組，參與討論并給予指導，幫助學生理解各功能在不同層的實現細節，如刷臉開鎖功能中感知層的人臉采集和識別、網絡層的數據傳輸、應用層的人臉匹配和開鎖決策，培養學生的邏輯思維和團隊協作能力。4.每個小組推選一名代表匯報討論結果，其他小組可以進行補充和提問，教師進行總結和點評，確保學生對物聯門鎖系統核心功能的分析準確全面，加深學生對物聯系統功能實現的理解。 深入了解物聯系統等相關的知識 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：“在分析物聯門鎖系統功能的過程中，你認為哪個功能的實現最復雜？為什么？如何進一步提高物聯門鎖的安全性和便利性？”組織學生分組討論，鼓勵學生分享自己的觀點和想法，如刷臉開鎖功能涉及到復雜的人臉識別算法和數據安全問題，提高安全性可采用多重身份驗證、加密傳輸數據等方法，提高便利性可增加語音控制、自動感應等功能，引導學生從技術原理、用戶體驗和安全保障等方面進行思考，培養學生的問題解決能力和創新思維。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，強調在物聯系統設計中綜合考慮各種因素的重要性，鼓勵學生在今后的學習和生活中關注物聯網技術的發展并積極思考改進方案。 提出相關問題，學生之間進行討論與思考，進一步擴展所學知識 進一步拓展本節課的學習知識
課堂小結 1.與學生一起回顧本節課的重點內容，包括物聯系統的工作過程（以公交站牌為例）、三層結構及功能、物聯門鎖系統的核心功能分析，強調物聯系統以數據為核心，通過各層協同實現各種功能。2.提問學生：“通過本節課的學習，你對物聯系統有了哪些新的認識？在生活中你還能發現哪些物聯系統的應用？”引導學生總結自己的學習收獲，加深對知識的理解和應用能力，同時培養學生對物聯網技術在生活中應用的觀察力。 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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