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八年级信息科学教学设计
课题 第一单元 从感知到物联 第1课 开启物联网之门
核心素养目标 信息意识：初步认识物联网，知道物品联网的基本条件，物联网与互联网之间的关系。了解我国物联网发展历程，感受数字中国的成就。信息社会责任：激发学生对信息技术的兴趣，认识到物联网在现代社会中的重要性。在物联网应用中，知道数据安全防护的常用方法和策略，保护个人隐私，尊重他人隐私。
教学重点 了解我国物联网的发展。
教学难点 知道物联网与互联网之间的关系。
教学方法 讲解，演示法
学习方法 探索，讨论
教学用具 计算机，互联网
主备人 Xinxijishu886
教 学 过 程
导入新课 通过手机或者计算机，可以了解千里之外某件物品的状态或某个人的活动情况；刷脸可以进入家门，相应的灯也会打开。这些什么的作用？学生自愿回答。学生回答以上问题后教师汇总，这些不是科幻电影中才有的场景，而是今天我们所学的物联网在人们生活中的应用。
教学过程 寻找身边能联网的物品在生活中，很多物联产品也称为智能产品。在本模块统称为物联产品。例如，把智能家居称为物联家居，把智能停车称为物联停车，等等。物联网是internet of things的直译，意思是“物品的互联网”,也就是“将物品用互联网连接起来”。物联网中的“物”泛指各种物品，所以物联网也经常被解释为“万物互联”。 计算机接入互联网要有自己的身份，物品要连接互联网也不例外。一般来说，满足以下条件的物品就可以接入互联网。有名字：有可被识别的唯一编码。可感知：能提供物品本身的数据。能传输：可与其他物品交换数据。现阶段物联网中的“物”，主要是指那些装有传感器并且能与互联网相连的物品。生活中物联网的应用比较广泛，教师可以通过一段贴近学生生活的物联网案例视频，如物联家居、物联班牌、物联灯光系统等，作为本课的教学引入。通过讨论、分析、感受身边的物联产品，引导学生感受到物联网已经渗透到社会生活的方方面面，初步理解万物互联给人类社会带来的影响，进而激发学生对物联网的学习兴趣。教学中，需要注意和互联网应用与创新模块的衔接。让所有的物品都连接互联网，就要对每个物品进行唯一的标识。这里可以引导学生回顾IP的相关知识，帮助学生进一步理解从IPv4 转向IPv6的意义，并意识到互联网“升级”是物联网和数字化转型的基础。学习活动1除了台式计算机、平板计算机、手机，还有哪些物品连接了互联网？它们接入互联网后带来了什么好处？开展本学习活动时，教师可以结合图1.1 常见的物品引导学生列举物品。然后引导学生探究这些物品接入互联网后带来了哪些好处。例如，电视接入互联网后，节目资源更加丰富；汽车接入互联网后，功能更加多样。教师可以制作表格，引导学生填写。教师可以根据本地实际情况开展教学。如果学校已经安装了物联灯光系统，可以以此为例，带领学生讨论物联灯光系统和传统灯光系统的不同之处；如果学校还没有安装物联灯光系统，可以引导学生从控制灯的开关、节能等方面思考灯接入互联网的好处。有基础的学校，可以进一步引导学生思考，世界上有那么多物品需要上网， IP地址够用吗？如果要给每个联网的物品都分配一个 IP地址，大概需要多少个IP地址？二、探索物联网与互联网的关系物联网的核心和基础仍然是互联网。最初的互联网，实现的是计算机与计算机的连接；21世纪初，由于手机等智能终端上网得到普及，人们可以随时随地上网，实现了人与人的互联；现在，随着传感技术和网络技术的飞速发展，越来越多的物品可以接入网络，互联网就发展成了物联网（图1.2）。图1.2 物联网的发展学习活动2咖啡壶事件是早期“实用化”物联思想的故事，上网查找相关资料，进一步了解物联网与互联网的关系。传感器的应用是物联网与互联网的最大区别所在。互联网是基于人的网络，数据在某种意义上是靠人来采集的。教学中可以参考下面的案例讲解物联网与互联网的不同。电器坏了，你可以用手机在网上报修，之后工人上门维修，如果不能现场修理，工人会将电器取走返修，或快递人员上门取走电器寄回工厂返修，这是互联网的应用。而物联网时代，在人不参与的情况下，如何实现让电器自主完成整个返修过程呢？当电器损坏之前，安装在电器里面的传感器已经检测到了异常，会主动发出报修信息。在技术足够成熟的前提下，家用机器人和快递无人机能取走电器，并同时安装好备用电器。以上这些步骤都不需要你知情，你只会得到电器返修的通知，并正常使用跟以往的电器一样好用的备用电器。了解我国物联网的发展我国的物联网起步很早，最开始被称为传感网，中国科学院于1999年开始了相关研究；2009年，“感知中国”的概念被提出，物联网迎来了快速发展；2023年，我国三家基础电信企业发展蜂窝物联网终端用户 23.32 亿户（图1.3）。当前我国物联网产业保持高速增长，正迈入“跨界融合，集成创新、规模化发展”的新阶段，相关政策聚焦车联网、工业物联网等重点领域应用，生态布局进一步优化。物联网应用正从闭环、碎片化走向开放、规模化，5G、人工智能、区块链等技术与物联网加速融合，开启了“万物智联”的新时代。我国物联网的良好发展态势，主要得益于以下三方面因素。一是国家高度重视物联网发展。党中央、国务院高度重视物联网新型基础设施建设发展，党的十九届五中全会提出“系统布局新型基础设施”；国家“十四五”规划纲要提出推动物联网全面发展，将物联网纳入7大数字经济重点产业，并对物联网接入能力、重点领域应用等作出部署；党的二十大报告指出，要加快发展物联网。二是各行各业为物联网发展提供了广泛的应用场景。经过多年努力，我国已建成世界上最为完整的产业体系，是全世界唯一拥有联合国产业分类中全部工业门类的国家。各行各业在数字化转型过程中，加快与物联网结合，产业界形成了丰富的应用实践，推动了物联网连接数的快速增长。三是覆盖广泛的移动通信网络为物联网发展提供了坚实的网络底座。根据《第53次中国互联网络发展状况统计报告》，截至2023年12月，移动通信基站达1 162万个，我国三家基础电信企业（中国电信、中国联通、中国移动）发展蜂窝物联网终端用户 23.32 亿户。目前，我国建成了全球规模最大的移动通信网络，覆盖广度和深度持续提升，初步形成窄带物联网（NB-IoT）、4G和5G多网协同发展的格局，能够提供不同速率等级的连接能力，满足各行业物联网业务和应用场景要求。
课堂小结 1．物联网（Internet of Things )是物品的互联网，是指万物互联。2．物联网是互联网的发展，互联网是物联网的基础。3．物联网中的数据可以由传感器感知并自动采集。4．我国物联网发展迅速。
分层作业 1．如果把洗衣机或冰箱联网，可以共享哪些数据？与谁共享数据？ 　　 2．如果你家的洗衣机和冰箱的数据在互联网上人人可见，可能会带来哪些安全隐患？
板书设计 第一单元 从感知到物联 第一课开启物联网之门一、查找身边能联网的物品二、探索物联网与互联网的关系三、了解我国物联网的发展
课后反思
组长审批、
签字 年 月 日
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八年级信息科学教学设计
课题 第一单元 从感知到物联 第2课 传感之古今未来
核心素养目标 信息意识：了解传感器的由来及发展趋势，感受信息科技给生活带来的益处。知道传感器的基本工作原理，认识传感器的作用。信息社会责任：通过对信息媒体，能够直观、生动地表达信息，把很多抽象的问题和事实形象化。
教学重点 认识传感器。
教学难点 了解传感器优势。
教学方法 讲解，演示法
学习方法 探索，讨论
教学用具 计算机，互联网
主备人 Xinxijishu886
教 学 过 程
导入新课 人在感知外界信息时，需要用到视觉、味觉、嗅觉、触觉、听觉等感官系统，通过感官获取外界信息后，由大脑进行分析判断和处理。物联网也能感知世界吗？举个例子？学生回答以上问题后教师汇总，用提问法来引入新课，问物联网也能感知世界的话，那么物联网的感官是什么呢？学生已经接触过的传感器就是物联网的感官。
教学过程 感知在物联网中起着决定性的作用。传感器是物联网的感觉器官（图2.1），就如同人的眼、耳、口、鼻、舌等，用于获取目标对象的各种数据。在过程与控制模块，学生已经接触了传感器。这里可以结合人体的感知系统来类比传感器，以此来降低传感器的神秘感。传感器被称为人类的“电五官”，它能模仿我们的五官获取数据，如光敏传感器就像我们的眼睛，声音传感器就像我们的耳朵，气味传感器就像我们的鼻子，温度传感器就像我们的皮肤……教学时，可以将常见的光敏传感器、声音传感器、气味传感器、温度传感器等与人类的五大感觉器官进行类比，帮助学生更好地理解。一、传感器的起源人类文明进步的重要标志是制造和使用工具。传感器其实由来已久，我国古代的伟大发明指南针（图2.2）、日晷（图2.3）、沙漏等都可以视为最古老的传感器，因为它们具有一定的感知能力。但古代传感器通常基于简单的物理原理，依赖人们对周围环境的长期观察和经验积累而设计，精度相对较低。图2.2 图2.3传感器发展的漫长历史见证了人类科技的不断进步。古代中国在这一领域贡献突出。指南针在古代叫作司南，利用地球的磁场来确定方向。圭表是古代测量日影长度以定方向、节气和时刻的天文仪器。日晷是古代利用日影测得时刻的一种计时仪器，由指针和圆盘组成，其原理就是利用太阳投射的影子来测定并划分时刻。沙漏是古代通过控制沙粒掉落的速度来测量时间的装置。水钟是古代利用水的流动来测量时间的计时装置。这些发明不仅展示了中国古代人民的智慧，还推动了传感技术的演进。教学中，教师可以以某个古代传感器为例，结合“输入—计算—输出”介绍其工作原理。在此基础上，引导学生了解中国在传感器领域的贡献，以激发他们对传感技术的兴趣，培养学生的创新意识和民族自豪感。古代传感器通常基于简单的物理原理，依赖人们对周围环境的长期观察和经验积累而设计，精度相对较低。除了前面介绍的传感器，古代还有测风器、测雨器等装置。教学中，重点要放在实现了什么感知功能，以及实现的输入和输出。学习活动1上网查找材料，说一说古代还有哪些传感器。它们分别实现了什么感知功能？它们的输入和输出分别是什么？认识传感器传感器是一种能将感应到的数据按照一定规律转换成可用信号的器件或装置，以满足数据的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。例如，声音传感器将声波转换为相应的信号（图2.4）。图2.4 传感器的基本结构与工作原理机械扩展了人类的体力，计算机扩展了人类的智力，无处不在的传感器则扩展了人类的感知能力。常见的传感器有温度传感器、土壤湿度传感器、加速度传感器、光敏传感器、声音传感器、图像传感器、红外传感器、气压传感器等，它们广泛应用于生活中的各类设备。传感器的定义不需要学生死记硬背，但要让学生了解其实质是将不易测量的物理量转化成容易测量的量，如电学量。教学中，为了降低难度，这里将传感器中的敏感元件和转换元件抽象为计算。敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分，用来感知环境数据、接收输入信号。转换元件的功能是将敏感元件的变化转换成适合传输和度量的信号，从而实现信号的输出。学习活动21. 洗衣机、冰箱、空调等常见的家用电器中是否有传感器？如果有传感器，这些传感器有哪些功能和作用？2. “祝融号”火星探测车可能安装了哪些传感器？分别有什么作用？教师引导学生理解传感器不仅能实现人类自身拥有的感知，还扩展了人类身体不具有的感知。当前，还有很多需要探索的未知领域，如太空、深海、深地等，因此需要开发种类更多、功能更强大的传感器。大多数家用电器中都有传感器。教学中，除了洗衣机、冰箱、空调，教师可根据本地实际情况，选择电饭煲、热水器、电烤箱、榨汁机、电熨斗、吸尘器等学生常见的家用电器。随着科技的进步，越来越多的家用电器都集成了多种传感器，家用电器的智能化程度与其所搭载的传感器数量往往呈正相关。在探究家用电器的传感器后，教师可以将讨论拓展至太空探索领域。“祝融号”火星车成功在火星表面着陆，并执行了多项科学探测任务，其背后离不开众多传感器的支持，如用于分析火星大气和土壤成分的光谱仪、监测地壳运动的地震仪，以及探测周围环境温湿度变化的传感器等，共同构成了“祝融号”强大的感知系统。此外，教师还可以将传感器的应用场景延伸至学生熟悉的其他领域，带领学生深入分析功能实现的过程。这样的讨论不仅有助于提升学生对传感器的认识，还能激发他们对跨学科知识应用的思考。三、传感器的发展趋势传感器作为物联网的基础，应用越来越广泛。物联网的发展又对传感器提出更高的要求，如体积更小、功能更强、价格更低、检测更准确、使用更灵活、产品更节能等。以计步功能为例，从简单的计步器到物联手表，集成的传感器也越来越多，对运动的感知能力越来越强，如图2.5所示。图2.5 计步设备的发展 现在，传感器已经从简单的电子零件逐步变成具有感知、计算、存储、传输等功能的集成化装置。传感器的发展和传感器的应用需求密切相关，应用越广泛，需求就会越细，要求就会越高。正是由于传感器集成化、智能化、无线化的发展，传感器的作用越来越大。教学中，要让学生理解应用需求是促使传感器向这些方向发展的原因，体会传感器不仅是物联网的基础，也是大数据、人工智能等技术的基础。在传感器发展的过程中，出现了很多新的名词，如无线传感器、智能传感器等。教学中，不必让学生认识和区分智能传感器、无线传感器等概念，只需强调传感器正朝着更智能、更便捷、更集成的方向发展即可。传感器的种类多达几万种，但和芯片技术一样，国内有部分高精尖的传感器依赖进口。随着自主研发技术的增强，国产传感器近些年已经有了长足的发展。教学中，可适时引导学生思考，传感器的国产化对促进我国科技自主可控的意义。相比家用电器，手机中的传感器更多。教学中，教师可以让学生分组讨论，先引导学生讨论手机常见的功能；然后，分析实现这些功能需要的传感器。例如，光敏传感器随时检测环境的光强度数据，使得手机能够根据周围光强度数据自动调节屏幕亮度；加速度传感器可以检测物体在x、y、z轴三个方向上的加速度，让手机知道人们的运动方向。
课堂小结 1．传感器是物联系统的基础，是物联网实现全面感知的关键 。2．传感器是一种能将感应到的数据按照一定规律转换成可用信号的器件或装置。3．传感器延伸了人类的感知。4．传感器向着网络化、集成化、微型化、智能化的方向发展。
分层作业 智能手机集成了哪些传感器？这些传感器有什么作用？手机中的哪些应用中使用了这些传感器？
板书设计 第一单元 从感知到物联 第二课 传感之古今未来一、传感器的起源 二、认识传感器 三、传感器的发展趋势
课后反思
组长审批、
签字 年 月 日
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