資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第1課《定制身份識別》教學設計
課題 定制身份識別 單元 第三單元 學科 信息科技 年級 八年級下
核心素養目標 信息意識：能根據應用場景（如支付/門禁/商品管理）判斷適合的物聯網標識技術，分析條形碼易偽造、NFC通信距離限制等安全風險的實際影響。計算思維：通過對比條形碼/二維碼/RFID的編碼原理，理解糾錯算法、無線通信等技術實現機制，能繪制技術對比表說明不同場景的技術選型邏輯。數字化學習與創新：運用圖形處理軟件制作網絡安全宣傳版面時，能自主選擇技術特征對比圖、安全警示圖標等素材，設計具有交互提示的二維碼擴展內容。信息社會責任：在分析RFID隱私泄露案例時，能提出個人信息脫敏處理方案；設計校園設備標識系統時，主動考慮訪客權限分級等數據保護措施。
教學重點 掌握條形碼、二維碼、射頻識別和近場通信在信息容量、制作成本和安全性的核心差異。能分析偽造條形碼、二維碼隱私泄露等風險，并提出加密存儲或權限分級等應對策略。根據支付驗證、商品管理等場景需求，選擇適配的標識技術并說明理由。
教學難點 理解二維碼糾錯算法、射頻信號通信等抽象技術原理的底層運行邏輯。在預算有限或設備不兼容時，綜合安全性和便捷性選擇最優標識方案。將加密驗證概念轉化為具體防護措施的設計能力培養（如動態二維碼時效控制）。
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.聚焦 大家都有一個屬于自己唯一終身不變的身份證號。身份證號中存儲了出生日期、性別、出生地等個人身份信息。在物聯網系統中，每個物品也會有一個全球唯一的“身份證號”，我們稱為身份標識。生活中常見的物聯網標識技術有哪些 怎么為物品定制身份標識？本課請在校園網絡安全宣傳小報中，設計制作有關物聯網身份標識安全的版面。2.探索物聯網身份標識是指按一定規則或標準賦予物品易于機器和人識別、處理的標識符或代碼，它是物聯網對象在信息網絡中的身份識別憑證，本質上是一種物理編碼，能夠實現物品的數字化。播放視頻《條碼掃描與RFID 技術簡析》。 小組選擇一種技術，簡要介紹其特點和應用場景（如超市掃碼支付、物流追蹤、智能門禁等）。觀看視頻小組討論：為什么物品需要“身份標識”？如果沒有會怎樣？ 通過自主探究物聯網標識技術，鍛煉學生信息檢索和歸納能力。通過問題引導思考標識的必要性，培養邏輯分析能力。
講授新課 新知講解：一、寫一寫手機二維碼作為用戶唯一的驗證或支付標識，可以用來驗證身份或移動支付（如下頁左圖所示）；商品條形碼可以用于記錄商品的價格、類目等信息，超市收費員通過掃描商品條形碼可以計算商品的價格；小區入口的智能護欄利用攝像頭識別車牌號信息，判斷車輛是否能夠進入小區（如下面的右圖所示）。原來，二維碼、條形碼和車牌號都是用來標識身份的方式！我們還得想想是否有別的方式，以及其具體的應用情景有哪些。聯系實際生活，結合上下文，思考生活中常見的身份標識方式有哪些以及它們的應用情景是什么，參考范例補全下表的內容。二、探索目前，物聯網設備可以通過非接觸標識方式和接觸標識方式進行身份標識。非接觸標識方式包括條形碼、二維碼、射頻識別（ Radio Frequency Identification，RFID ）、近場通信（ Near Field Communication，NFC ）等。三、條形碼技術條形碼技術的本質是將已編碼的條形碼附著在物品上。條形碼標簽（如右圖所示）的制作簡單、成本低，用普通紙或專門的標簽紙打印均可。標簽中可標出商品的名稱、生產地、廠家、生產日期等信息，在商品流通、圖書管理等多個領域中應用廣泛。四、能量加油站條形碼是由黑白相間的條紋組成的圖案，黑色部分稱為“條”，白色部分稱為“空”。不同粗細條紋間相互組合則代表不同編碼信息，可以表示數字、字符和符號等信息。五、二維碼技術二維碼作為一種信息存儲和傳遞的方式，在現代生活中扮演著越來越重要的角色，尤其是在移動支付方面貢獻較大。二維碼是條形碼的升級版，相比條形碼，二維碼能夠存儲更多信息，如網址、文本、圖片、視頻等。二維碼采用特定的編碼技術，即使部分損壞或污損，也能通過糾錯算法還原出原始信息。維碼的生成和打印成本相對較低，易于大規模應用。二維碼也有一些不足，二維碼本身并不包含驗證信息真實性的機制，用戶需要自行判斷所獲取信息的真偽。部分二維碼可能包含用戶的個人信息，如姓名、聯系方式等，掃描后可能導致隱私泄露。六、射頻識別技術射頻識別技術常用于超市賣場、資產庫存盤點、停車場進出口道閘、銀行卡、門禁卡等。它實質上是借助無線通信技術來實現對物品身份和信息的識別。射頻識別標簽（如右圖所示）作為物品的身份標識，標簽中存儲的數據為電子數據，載體為具有反復寫入功能的電子芯片，可以重復使用且不受尺寸與形狀限制，不需要為了讀取精確度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質。射頻識別技術能夠穿透紙張、木材和塑料等非金屬或非透明材質，進行穿透性通信，還具有標簽存儲數據容量大等優點。但也存在一些缺陷，如成本較高，具有隱私安全方面的隱患，容易被含有金屬和水分的物品或環境影響等。七、近場通信技術近場通信技術由非接觸式射頻識別技術及互聯互通技術整合演變而來，是一種非常短距離的無線通信技術。近場通信能在短距離內與兼容設備進行識別和數據交換，使用距離小于10厘米，可避免設備間相互干擾,具有安全、建立連接速度快等優點。例如，利用手機的NFC功能進入地鐵站（如右圖所示）、乘坐公交車等。當然，近場通信也不可避免地存在一些問題，其普及需要大量硬件設備來支持，這種支付方式還面臨著使用什么標準、用戶手機丟失怎么辦、支付額度如何設定等問題。請仔細閱讀上文，分析各種非接觸標識方式的優劣，完善下表。接觸標識方式通常通過芯片進行標識。然而，芯片的安全性過于依賴芯片設計技術和軟件驅動技術，而芯片設計和軟件驅動通常存在缺陷，無法保障設備標識的唯一性。因此，相關技術中沒有可以唯一標識物聯網設備的技術，設備易被偽造、設備安全性低等問題亟待解決。八、設計為了完成校園網絡安全宣傳小報中關于物聯網身份標識安全版面的聚焦任務，我們先后探索了條形碼技術、二維碼技術、射頻識別技術、近場通信技術等物聯網身份標識技術，接下來請設計有關物聯網身份標識安全版面的草圖。九、實踐選取合適的信息技術工具，按照設計草圖開始使用計算機圖形圖像處理軟件制作校園網絡安全宣傳小報中關于物聯網身份標識安全部分的版面。十、拓展設計定制身份標識方案，體驗定制身份標識過程。在設計方案時，一定要注意結合已有軟硬件等現實情況，對于沒有實現條件的方案要及時調整優化。十一、拓展延伸多碼協同提升包裹追蹤效率條形碼快速分揀：通過粗細條紋編碼包裹基礎信息（如收件地區），便于分揀設備高速識別。二維碼補充詳情：存儲收件人隱私數據（如電話/地址），需授權掃描才能讀取，兼顧效率與安全。動態加密保障信息安全單向加密防篡改：關鍵信息（如運費）生成哈希值嵌入二維碼，篡改后無法通過系統驗證。時效性限制：部分電子面單二維碼設定有效期，超期自動失效，防止信息長期暴露。技術組合優化全流程管理RFID批量出入庫：高端物流在包裹內嵌RFID標簽，整箱掃描瞬間完成庫存盤點。NFC末端核驗：快遞員用手持設備貼近NFC標簽，無需聯網也能確認交接真實性。 一、寫一寫觀察教師提供的圖片（手機二維碼、商品條形碼、車牌識別系統），描述這些標識在場景中的具體用途。二、探索討論為什么超市用條形碼而不用RFID？為什么公交卡用NFC而不用二維碼？三、條形碼技術使用在線條形碼生成工具，輸入自定義信息，生成個人條形碼并打印。四、能量加油站分發放大鏡或高分辨率條形碼圖片，讓學生觀察條紋的粗細、間距差異。五、二維碼技術分組掃描相同內容的條形碼和二維碼，記錄存儲容量差異。六、射頻識別技術將不同材質的物品（金屬盒、塑料瓶、書本）覆蓋在RFID標簽上，測試讀取距離變化，記錄穿透性表現。七、近場通信技術用表格匯總發現，討論"哪種技術在學校用得最多？為什么？"八、設計每組選擇一種物聯網標識技術，設計包含防偽圖層、加密提示等元素的“安全升級版標識”，并繪制草圖。九、實踐根據手繪版面草圖，用軟件分區塊實現標題、案例區等模塊。十、拓展使用紙條、貼紙、簡易電子模塊（如RFID標簽）制作身份標識方案原型。十一、拓展延伸在紙箱內放置多個RFID標簽（可用NFC貼紙替代），用手持讀寫器掃描整箱，比賽最快完成準確數量統計的小組。 一、寫一寫通過真實案例直觀理解物聯網標識的多樣化應用。二、探索通過實踐對比不同技術的適用場景，理解技術選型的實際考量。三、條形碼技術通過實際操作，掌握條形碼生成的基本流程，理解其低成本、易制作的特點。四、能量加油站通過微觀觀察理解條形碼的物理結構，建立“條紋組合=信息編碼”的直觀認知。五、二維碼技術通過直觀對比理解技術迭代的意義。六、射頻識別技術培養變量控制實驗思維，理解技術應用的物理限制。七、近場通信技術理解技術選擇與實際需求的關系。八、設計激發學生創新思維，理解身份標識技術中防篡改、加密等安全措施的重要性。九、實踐將抽象設計思路轉化為數字化排版能力。十、拓展通過動手實踐驗證設計邏輯，體會“從理想設計到現實落地”的調整過程。十一、拓展延伸體驗RFID批量處理優勢，對比傳統逐個掃碼的效率差異。
課堂小結 制定身份標識1、進行新知引入2、理解不同識別方法的特點3、體驗定制身份標識過程4、完成課堂練習5、進行知識拓展 總結回顧 對本節課內容進行總結概括。
課后作業 7、為什么說條形碼不適合作為高價值商品的唯一身份標識？請結合其技術特點說明。8、請對比RFID和NFC技術在安全應用場景中的優缺點（至少各舉一點）。 布置作業 拓展學生的學習能力
課堂板書 觀看板書 強調教學重點內容。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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