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第3.1课《数字世界有身份》教学设计
课题 数字世界有身份 单元 第三单元 学科 信息科技 年级 八年级
核心素养目标 信息意识：识别物联网设备与互联网账号身份差异，通过分析运动数据词云理解用户画像构建，关注快递柜失控等虚拟身份失效后果。计算思维：掌握读取设备MAC地址的编程逻辑，理解标识唯一性原理，能分析实验设备标签重复导致的数据混淆问题。数字化学习与创新：通过采集智能家居二维码标识完成信息归纳，设计匿名化生物识别路灯等智慧城市身份网络应用方案。信息社会责任：分析支付账号泄漏风险与防护逻辑，针对智能摄像头等设备制定数字证书核查、物理标识保护等安全策略。
教学重点 理解物联网中设备唯一标识与用户虚拟身份的作用机制，掌握其在智能家居、支付安全等场景的应用逻辑及风险防护。
教学难点 从设备MAC地址读取、词云数据抽象到身份网络构建的思维跨越，以及结合实际案例设计兼顾隐私与效率的身份管理策略。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 第3.1课 数字世界有身份壮壮一家为提升家庭安全防护指数，决定购入一台智能监控摄像头。面对守卫家庭安全的“新晋成员”，壮壮心中有不少疑惑：它是如何与自己家实现对应连接的？又是怎样实现监控的？想一想：为什么快递柜必须用专属取件码？因为每个快递包裹在入库时，系统就把包裹信息、收件人手机号、柜子编号绑定了。这就像图书馆每本书都有专属索书号。思考：两个实验设备贴了同样的标签会怎样？就像做金属反应实验时，误把浓硫酸当稀硫酸倒入试管，瞬间剧烈反应喷溅伤。如果烧杯有唯一编号，比如‘3号桌-稀硫酸-配制日期3.15’，就能通过系统追溯液体来源，避免把实验楼变成‘火山喷发现场’。智能门锁背后的二维码就像它的身份证，手机扫描时系统通过这个唯一编码确认‘这是王阿姨家的门锁’，而不是隔壁李叔叔的安防摄像头。暴雨中积水的排水井向红绿灯发送警报时，必须先亮出电子身份证，信号灯才会相信不是恶作剧信息。播放视频《什么是RFID技术？》 课程新知导入完成思考题。观看教学视频。 帮助学生理解智能设备。通过问题导入引发学生思考。通过视频吸引学生的注意力。
讲授新课 新知讲解：一、马上行动回顾之前有关数字身份的学习内容，你认为物联网中的“身份”与互联网世界中的“身份”有何区别？试举例说明。物联网中的“身份”像是给机器贴的“电子标签”，让冰箱、灯泡等设备能自动“聊天”工作（比如手机遥控家电）；而互联网中的“身份”是我们上网的“通行证”，像微信账号、邮箱，用来登录网站或购物。简单来说，物联网身份帮机器“认出彼此”，互联网身份帮人“证明自己是谁”。二、小贴士一个用户账号、一个数字证书、一个设备标识都是虚拟身份。作为实体在数字世界的镜像，虚拟身份是识别和标记实体身份及其特性的关键要素。在物联网系统中，用户虚拟身份不再局限于简单的账号层面，而是延展至一个多维度、综合化的数据集合。三、讨论物联网世界中的用户虚拟身份通常包含哪些内容？和小伙伴展开讨论，将你们的讨论结果填入图3-1-1。四、思考1.图3-1-2是根据某智能手环一周的运动数据生成的词云人像图，你从中获得了哪些信息？从图3-1-2的词云人像图中可以看出，一周内该用户走了0.81公里，跳绳次数达到了2230次，并且跑步能力有所提升；静息心率为88次/分，最高心率达到132次/分，血压为88/140mmHg，体温维持在正常的36.5°C，睡眠时的呼吸频率保持在14.0-20.5次/分钟，表明休息状态良好；此外，通过运动消耗了308千卡的能量，期间有3次久坐记录，提示需要增加活动量以改善健康状况。整体而言，这些数据反映了用户一周的运动和健康概况。2.这些用户虚拟身份信息有何作用？若不慎将它们泄露，会面临什么样的风险？虚拟身份信息就像我们的“网络身份证”，用来登录账号、保护隐私（比如支付密码），还能让APP记住喜好（比如音乐推荐）。如果泄露，坏人可能盗走游戏账号、刷光零花钱，甚至冒充你向朋友借钱，还可能知道你家住址、电话，骚扰你或家人哦！五、小贴士物联网设备的虚拟身份是指用于标识设备身份、位置信息和访问权限的一组数据或代码，如唯一的设备标识、MAC地址、数字证书等。例如，智能家居设备（如智能灯泡智能门锁等）可以通过二维码与智能家居系统连接;工业物联网设备（如传感器、控制器等）可以通过数字证书进行身份验证和数据加密传输。六、马上行动壮壮爸爸通过手机应用扫描智能监控摄像头上的二维码来进行绑定，生活中还有哪些物联网设备上印着二维码、数字、字母等唯一标识？如何使用这些唯一标识呢？将你收集到的内容填入表3-1-1中。七、做中学我们身边的实验设备很多都有唯一标识，请跟着以下步骤通过编程实现主控板标识读取并显示。1.硬件清单：主控板x1、Type-C数据线x1、带有热点功能的计算机x1。2.连接设备。将主控板通过Type-C数据线接入计算机。3.编写程序（1）在“文本”指令库中选择 指令，在“Wi-Fi”指令库中选择 指令。（2）将设备的MAC地址显示在OLED屏上，代码如图3-1-3所示。4.运行程序。查看屏幕中所显示的字符串（见图 3-1-4），看其与主控板设备上的MAC地址是否一致。八、思考设想一下，如果实验设备的标识不具有唯一性，可能会造成什么样的后果？如果实验设备的标识不唯一，就像全班同学的作业本上只写“小明”却不写名字，老师根本分不清谁是谁的作业！比如化学课上，两个烧杯都贴着“盐溶液”，结果倒错试剂导致实验失败；物理课测温度时，三个温度计标号一样，数据全混啦，算不出正确结论。最可怕的是生物实验，培养皿标签重复，可能把细菌样本当成植物细胞观察，得出完全错误的报告！就像玩“找不同”游戏时所有选项都长一样，根本没法研究啊！九、马上行动请以小组为单位，讨论并收集生活里常见的智能家居设备中存在的用户虚拟身份和设备虚拟身份信息，将最终结果填入表3-1-2中。十、讨论无论是用户虚拟身份，还是设备虚拟身份，它们对物联网系统的正常运作都有着至关重要的作用。如果缺少了虚拟身份的支持，会给我们的生活带来哪些改变？小组内围绕“虚拟身份的作用”这一话题展开讨论，并试着将讨论的内容以思维导图的形式进行展示。虚拟身份缺失的影响生活混乱：快递柜无法识别取件人，所有柜门随机开启安全失控：陌生人随意操控你家中的智能门锁服务僵化：空调无法记忆不同家庭成员的体温偏好系统崩溃：城市交通信号灯全部绿灯导致连环车祸思维导图结构提示中心主题→分四大分支（生活/安全/服务/系统）→每支用1个极端案例图标化虚拟身份在物联网中至关重要，它不仅是数据传输的桥梁，还确保了服务的个性化与高效性。然而，虚拟身份也可能面临被恶意攻击或滥用的风险，从而威胁到用户的隐私和数据安全。因此，我们作为用户应增强安全意识，妥善保管个人虚拟身份信息，避免泄露给未经授权的第三方，以确保物联网环境的整体安全与稳定。十一、拓展任务回想一下我们日常使用的在线支付功能，其中所涉及的虚拟身份信息有哪些？它们具有什么作用？在线支付就像用“数字钱包”买东西，里面的虚拟身份信息就像钱包里的证件！比如用微信买奶茶：账号（微信号）：证明“我是谁”，让系统知道钱从哪扣。支付密码（6位数字）：像钱包的拉链密码，防止别人乱花钱。指纹/刷脸：比密码更快，像给钱包贴个“主人标签”。手机型号/IMEI码：如果手机丢了，这些信息能帮锁定账户，像给钱包装个GPS。如果这些信息被坏人知道，就像钱包被偷还知道密码，钱会被刷光！所以要保护好哦~十二、拓展延伸智慧城市背后的身份网络设备身份证：每个城市设备（如红绿灯）拥有唯一编码，确保指令精准送达。市民数字分身：手机扫码乘车、挂号时生成行为数据画像，帮助城市优化服务配置。设备SOS信号：智能垃圾桶满负荷后自动发送ID定位报警，触发高效清洁调度。生物识别保护：路灯通过匿名化人脸识别动态调整照明，平衡安全与隐私需求。跨系统协作：暴雨时气象站、排水井、交通屏通过身份互认实现联动抗灾。反身份劫持：新型加密技术阻止黑客伪造设备身份（如伪造路灯入侵事件）。 讨论数字身份的功能与作用。说一说你觉得还有什么可以作为虚拟身份。通过讨论完善表格。观察图片完成思考题。了解设备标识。想一想生活中还有哪些设备，完成表格。小组协作完成任务。思考问题，写出答案。小组内讨论问题，并在班级分享讨论结果。完成拓展任务。了解智慧城市背后的身份网络。 加深学生对互联网身份的理解，帮助学生识别物联网身份与互联网身份的差异。帮助学生理解虚拟身份的不同表现形式。培养学生的协作能力。培养学生的观察力与独立思考的能力。帮助学生掌握相关知识。培养学生使用所学知识理解生活中的事物的能力。帮助学生理解物联网中设备唯一标识与用户虚拟身份的作用机制。帮助学生认识到正确标识的重要性。培养学生的表达与分享能力。加强学生对课程知识的理解。拓展学生的知识点。
课堂小结 数字世界有身份1.进行新知引入2.了解虚拟身份的内涵3.掌握虚拟身份的作用4.完成课堂练习5.进行知识拓展 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
课后作业 根据本课内容，编程实现获取主板编号。学完本节课，绘制虚拟身份思维导图。完成PPT 36-37的练习题。 布置作业 拓展学生的学习能力
课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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