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信息科技 第6课 居家模式的门窗联动报警装置教学设计
课题 居家模式的门窗联动报警装置 单元 第二单元 学科 信息科技 年级 八年级下
教材分析 通过情景描述、实践探究、知识拓展和巩固练习等，将信息科技与新方法、新应用有机地结合在一起，帮助学生了解信息科技应用中的科学原理、思维方法、处理过程和工程实现。学生通过对本教材的学习逐步掌握信息科技的相关知识，具备一定的科学精神和科技伦理，提高创新能力，夯实信息社会责任，发挥信息科技课程的独特育人价值，为数字强国培养优秀接班人和建设者。
教学目标 1、信息意识：观察、探究、理解物联网技术对社会各领域的影响。2、计算思维：能根据需求,设计和描述简单的智能安防系统模型，搭建家庭局域网,体验其中数据处理和应用的方法与过程。3、数字化学习与创新：选择智能开发板设备完成智能安防知识的学习,改变学习方式,具备利用信息科技进行自主学习和合作学习的能力。4、信息社会责任：了解自主可控对国家安全以及物联网未来发展的重要意义。
重点 1、掌握如何搭建家庭局域网2、掌握搭建门磁开关感应装置3、掌握模拟报警系统预警设置
难点 1、能正确地设计自动化安防系统
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 随着光电信息技术、微电子技术、微计算机技术与视频图像处理技术等的发展，传统的安防系统也正由数字化、网络化，而逐步走向智能化。这种智能化是指在不需要人为干预的情况下，系统能自动实现对监控画面中的异常情况进行检测、识别，在有异常时能及时做出预/报警。播放短片引出今天教学内容居家模式的门窗联动报警装置。 观看视频思考：家庭生活中会遇到哪些不安全的问题？ 激发学生对智能安防的学习兴趣并快速进入学习状态
讲授新课 一、搭建家庭局域网1、网络的分类根据网络的地理位置，可以分为：（1）局域网（LAN）：一般限定在较小的区域内，小于10km的范围，通常采用有线的方式连接起来。（2）城域网（MAN）：规模局限在一座城市的范围内，10～100km的区域。（3）广域网（WAN）：网络跨越国界、洲界，甚至全球范围。2、局域网的功能：（1）资源共享：包括硬件资源共享、文件共享和软件清单数据共享。用户可以共享网络系统软件和应用软件。（2）数据传输：数据和网络文件传输是现代LAN的重要功能，不仅可以传输文件，数据，信息，还可以发送语音，图像。（3）分布式处理：利用网络技术可以将多台计算机连接到高性能计算机系统（Server）上，通过某种算法，将较大的全局问题指向另一台计算机来完成。3、局域网的特点：（1）局域网覆盖区域小，一般为几公里。（2）在 局域网中，我们可以运行多个设备来共享一个传输介质。（3）局域网内通信质量较好，传输错误率低。（4）局域网支持各种通信传输介质。（5）局域网建设成本较低，安装相对简单，具有良好的可扩展性。4、局域网的连接方式（1）有线网：采用同轴电缆、双绞线和光纤来连接的计算机网络。（2）无线网：是指无需布线就能实现各种通信设备互联的网络。无线网络技术涵盖的范围很广，既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络，也包括为近距离无线连接进行优化的红外线及射频技术。PS：物联网中主要采用近距离无线网。5、Wi-Fi的概念Wi-Fi在中文里又称作“移动热点”，是Wi-Fi联盟制造商的商标作为产品的品牌认证，是IEEE 802.11标准的无线局域网技术。（1）Wi-Fi的名称：可以给Wi-Fi信号定义一个容易记住的名字。（2）Wi-Fi的信道：也就是频段，是以无线信号作为传输载体的数据信号传送通道。（3）Wi-Fi密码：为了保证访问的安全性和私密性可以在路由器中输入至少8位的密码。6、无线AP的概念无线AP（Access Point）：即无线接入点，它用于无线网络的无线交换机，也是无线网络的核心。无线AP是移动计算机用户进入有线网络的接入点，主要用于宽带家庭、大楼内部以及园区内部，可以覆盖几十米至上百米。无线AP（又称会话点或存取桥接器）是一个包含很广的名称，它不仅包含单纯性无线接入点（无线AP），同样也是无线路由器（含无线网关、无线网桥）等类设备的统称。7、智能开发板接入无线局域网与无线桥接设置8、网络拓扑结构网络的拓扑结构图是指由网络节点设备和通信介质构成的网络结构图。（1）总线结构（2）星型结构（3）环形结构（4）树状结构（5）网状结构练一练（1）描述无线AP和无线路由器的区别。二、搭建门磁开关感应装置1、传感器的概念和特点（1）传感器是能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求的检测装置。（2）传感器具有微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化等特点，它是实现自动检测和自动控制的首要环节。2、常用传感器：（1）温度传感器（2）光敏传感器（3）超声波传感器（4）生物传感器（5）视觉传感器（6）压力传感器3、门磁传感器：用来探测门、窗、抽屉等是否被非法打开或移动。它由无线发射器和磁块两部分组成。三、模拟报警系统预警1、智能家居常见预警机制（1）灯光预警（2）声音预警（3）短信报警（4）语音呼出报警2、智能开发板预警设置（1）开发板灯光预警（2）开发板声音预警观看视频，了解燃气泄漏报警器的重要性3、案例分析：燃气泄漏预警装置练一练（1）计算机网络按照地理位置分为哪三类？（2）局域网的主要功能哪三个？（3）局域网的连接方式有哪两种？（4）AP模式搭建局域网需要设置哪三项？（5）网络的拓扑结构图有哪些？（6）传感器的特点有哪些？ 通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务学生小组间讨论，共同完成任务。通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务观看视频思考：燃气泄漏报警器用到了哪些传感器学生小组间讨论，共同完成任务。 通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务锻炼学生的语言组织能力和表达的能力。培养学生自主学习能力培养学生的探究能力培养学生独立完成练习的能力。
布置作业 1、智能家居的隐患有哪些？如何预防？2、描述常见的防盗措施的功能。3、为学校图书馆设计一个自动化安防系统，并画出安全报警应用示意图。 完成作业 培养学生查阅资料的能力，分析解决问题的能力
课堂小结 智能安防指的是服务的信息化、图像的传输和存储技术，智能安防与传统安防的最大区别在于智能化，能够通过机器实现智能判断，从而尽可能实现人想做的事。本次课首先介绍了如何搭建家庭局域网，然后讲解搭建门磁开关感应装置，掌握模拟报警系统预警设置，最后学习掌握如何设计自动化安防系统。 分组总结归纳 锻炼学生的总结能力，逻辑思维、语言表达能力。
板书 一、搭建家庭局域网1、网络的分类2、局域网的功能、特点3、局域网的连接方式4、智能开发板接入局域网5、无线桥接6、网络拓扑结构二、搭建门磁开关感测装置1、传感器的概念2、常用传感器3、门磁传感器的设置三、模拟报警系统预警1、智能家居常见预警机制2、开发板灯光、声音预警设置3、案例分析：燃气泄漏预警装置 学习、记忆及勾画知识点 明确教学内容及重点和难点
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2.2 居家模式的门窗
联动报警装置
电子工业版八年级下册
教学目标
1、了解自动化的智能家居应用
2、掌握如何搭建家庭局域网
3、掌握搭建门磁开关感应装置
4、掌握模拟报警系统预警设置
5、能设计自动化安防系统
新知导入
大家先看一个短片，了解物联网在智能家居安防系统中的应用。
2.2.1 搭建家庭局域网
新知讲解
我们经常听到Internet网、星形网等名词，它们表示什么？是怎样分类的？
根据网络的地理位置，可以分为：
（1）局域网
（2）广域网
（3）城域网
新知讲解
（1）局域网（LAN）：一般限定在较小的区域内，小于10km的范围，通常采用有线的方式连接起来。
（2）城域网（MAN）：规模局限在一座城市的范围内，10～100km的区域。
（3）广域网（WAN）：网络跨越国界、洲界，甚至全球范围。
新知讲解
局域网的功能：
（1）资源共享：包括硬件资源共享、文件共享和软件清单数据共享。用户可以共享网络系统软件和应用软件。
（2）数据传输：数据和网络文件传输是现代LAN的重要功能，不仅可以传输文件，数据，信息，还可以发送语音，图像。
（3）分布式处理：利用网络技术可以将多台计算机连接到高性能计算机系统（Server）上，通过某种算法，将较大的全局问题指向另一台计算机来完成。
新知讲解
局域网的特点：
（1）局域网覆盖区域小，一般为几公里。
（2）在局域网中，我们可以运行多个设备来共享一个传输介质。
（3）局域网内通信质量较好，传输错误率低。
（4）局域网支持各种通信传输介质。
（5）局域网建设成本较低，安装相对简单，具有良好的可扩展性。
新知讲解
局域网的连接方式
（1）有线网：采用同轴电缆、双绞线和光纤来连接的计算机网络。
（2）无线网：是指无需布线就能实现各种通信设备互联的网络。无线网络技术涵盖的范围很广，既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络，也包括为近距离无线连接进行优化的红外线及射频技术。
PS：物联网中主要采用近距离无线网。
新知讲解
Wi-Fi的概念
Wi-Fi在中文里又称作“移动热点”，是Wi-Fi联盟制造商的商标作为产品的品牌认证，是IEEE 802.11标准的无线局域网技术。
新知讲解
（1）Wi-Fi的名称：可以给Wi-Fi信号定义一个容易记住的名字。
（2）Wi-Fi的信道：也就是频段，是以无线信号作为传输载体的数据信号传送通道。
（3）Wi-Fi密码：为了保证访问的安全性和私密性可以在路由器中输入至少8位的密码。
新知讲解
无线路由器名称、信道和密码的设置
新知讲解
智能家居家庭局域网示意图
新知讲解
无线AP（Access Point）：即无线接入点，它用于无线网络的无线交换机，也是无线网络的核心。无线AP是移动计算机用户进入有线网络的接入点，主要用于宽带家庭、大楼内部以及园区内部，可以覆盖几十米至上百米。
无线AP（又称会话点或存取桥接器）是一个包含很广的名称，它不仅包含单纯性无线接入点（无线AP），同样也是无线路由器（含无线网关、无线网桥）等类设备的统称。
新知讲解
无线AP
无线路由器
新知讲解
智能开发板接入无线局域网
智能开发板搭建无线局域网
智能开发板AP模式设置
Wi-Fi接入信号
新知讲解
无线桥接
无线路由器或者无线AP桥接是把两个不同物理位置的，不方便布线的用户连接到同一局域网，可以起到信号放大的作用。
新知讲解
开发板AP无线桥接
新知讲解
网络的拓扑结构图是指由网络节点设备和通信介质构成的网络结构图。
（1）总线结构
（2）星型结构
（3）环形结构
（4）树状结构
（5）网状结构
新知讲解
（1）总线结构
（2）星型结构
（3）环形结构
（4）树状结构
（5）网状结构
课堂练习
1、描述无线AP和无线路由器的区别。
答：从外观上来看，两者长的基本相似，但是它们的接口不同。单纯型无线AP通常有一个接有线的RJ45网口、一个电源接口、配置口（USB口或通过WEB界面配置），并且指示灯较少；而无线路由则多了四个有线网口，除了一个WAN口用于上联上级网络设备，四个LAN口可以有线连接内网中计算机，而指示灯自然也多了一些。
2.2.2 搭建门磁开关感应装置
新知讲解
传感器是能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求的检测装置。
传感器具有微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化等特点，它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
新知讲解
常用传感器：
（1）温度传感器
（2）光敏传感器
（3）超声波传感器
（4）生物传感器
（5）视觉传感器
（6）压力传感器
新知讲解
智能家居常用传感器
新知讲解
门磁传感器：用来探测门、窗、抽屉等是否被非法打开或移动。它由无线发射器和磁块两部分组成。
新知讲解
智能板中门磁传感器的设置
2.2.3 模拟报警系统预警
新知讲解
智能家居常见预警机制
（1）灯光预警
（2）声音预警
（3）短信报警
（4）语音呼出报警
新知讲解
开发板灯光预警
新知讲解
开发板声音预警
新知讲解
燃气泄漏报警器的重要性
新知讲解
案例分析：燃气泄漏预警装置
燃气泄漏预警工作原理
新知讲解
案例分析：燃气泄漏预警装置
燃气泄漏报警器
一氧化碳传感器
二氧化氮传感器
新知讲解
案例分析：燃气泄漏预警装置
燃气泄漏报警装置部分示意图
课堂练习
1、计算机网络按照地理位置划分： 、 、
和 。
2、局域网的主要功能： 、 、和 等。
3、局域网的连接方式： 和 。
4、智能开发板AP模式搭建局域网需要设置： 、 、和 。
5、网络的拓扑结构图有哪些？
6、传感器的特点有哪些？
课堂练习
1、计算机网络按照地理位置划分： 、 、
和 。
2、局域网的主要功能： 、 、和 等。
3、局域网的连接方式： 和 。
4、智能开发板AP模式搭建局域网需要设置： 、 、和 。
广域网
城域网
局域网
数据通信
资源共享
分布式处理
有线连接
无线连接
AP名称
AP密码
AP信道
课堂练习
5、网络的拓扑结构图有哪些？
答：总线结构、星型结构、环形结构、树状结构、网状结构。
6、传感器的特点有哪些？
答：有微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化等特点。
课堂总结
智能安防指的是服务的信息化、图像的传输和存储技术，智能安防与传统安防的最大区别在于智能化，能够通过机器实现智能判断，从而尽可能实现人想做的事。本次课首先介绍了如何搭建家庭局域网，然后讲解搭建门磁开关感应装置，掌握模拟报警系统预警设置，最后学习掌握如何设计自动化安防系统。
板书设计
居家模式的门窗联动报警装置
一、搭建家庭局域网
1、网络的分类
2、局域网的功能、特点
3、局域网的连接方式
4、智能开发板接入局域网
5、无线桥接
6、网络拓扑结构
二、搭建门磁开关感测装置
1、传感器的概念
2、常用传感器
3、门磁传感器的设置
三、模拟报警系统预警
1、智能家居常见预警机制
2、开发板灯光、声音预警设置
3、案例分析：燃气泄漏预警装置
课后作业：
1、智能家居的隐患有哪些？如何预防？
2、描述常见的自动化防盗措施的功能。
3、为学校图书馆设计一个自动化安防系统，并画出安全报警应用示意图。
作业布置
1、智能家居的隐患有哪些？如何预防？
2、描述下列自动化防盗措施的功能。
3、为学校图书馆设计一个自动化安防系统，并画出安全报警应用示意图。
防盗措施 描述
作业布置
1、智能家居的隐患有哪些？如何预防？
答：智能家居的隐患有：
（1）身份盗用。
（2）间谍和监控。
（3）位置追踪。
（4）数据处理。
（5）第三方应用失败。
作业布置
1、智能家居的隐患有哪些？如何预防？
答：
（1）如何防止身份盗用。防止身份盗用始于保护您的个人信息并密切关注您的计费周期。大多数智能家居设备都是在手机上控制的。激活手机上的安全功能以防止未经授权的访问。如果您连接到公共 Wi-Fi，请使用虚拟专用网络 (VPN)并在您的计算机上安装病毒检测软件和防火墙。
作业布置
1、智能家居的隐患有哪些？如何预防？
答：
（2）如何防止间谍和监控。为了防止入侵者通过智能家居设备监视和监视，必须注意使用它们的方式。首先删除对话，以免它们被盗。考虑不在家或需要绝对隐私时关闭 Wi-Fi，系统就不会记录任何内容。使用安全的 Wi-Fi 路由器保护互联网连接。
作业布置
1、智能家居的隐患有哪些？如何预防？
答：
（3）如何防止位置跟踪。当黑客未经授权访问 GPS 时，他们可以跟踪位置。因此，阻止任何人访问位置的最佳方法是关闭 GPS。为智能家居设备使用专用网络——当黑客与您共享同一个网络时，很容易造成安全漏洞。
作业布置
1、智能家居的隐患有哪些？如何预防？
答：
（4）如何防止数据操纵。防止数据操纵的一个好方法是使用带有文件完整性监控 (FIM) 的高级安全系统。系统会自动为镜头生成备份，并在检测到数据操纵时发出即时警报。您可以通过将其与备份进行比较来验证系统上素材的完整性。
作业布置
1、智能家居的隐患有哪些？如何预防？
答：
（5）如何防止第三方应用程序失败。记下您在安装期间授予第三方应用程序的权限。仅启用您需要的访问功能。激活两步验证以进一步加强对您帐户的访问。仔细检查所有弹出的链接。如果您无法验证链接的真实性，请不要单击它。
作业布置
2、描述下列自动化防盗措施的功能。
防盗措施 描述
紧急呼叫 由于是人在紧急情形下的求助信号，其误报的可能性小，在网络变量传输中，它具有最高的优先级别。
报警记录 报警键盘会记录并显示发生报警的防区。用户可在事后查看报警发生的位置。
显示布撤防 通过LED显示布撤防、报警、旁路及相应的防区号，以及报警键盘与报警主机、报警主机与控制总线的连通状态。
胁持报警 当主机或者键盘受破坏或非法打开时自动发出报警。
报警信息显示 发生警情时，管理主机上会准确列出每个报警点的详细内容，并发出报警信号提醒管理人员。
布撤防状态查询 在管理主机端可直接查询用户的布撤防及旁路情况。
作业布置
3、为学校图书馆设计一个自动化安防系统，并画出安全报警应用示意图。
答：
图书馆自动化安防系统是一套基于GSM无线通信技术和计算机通信技术的安全防盗报警系统，当图书馆有人非法入侵，或者发生火灾等紧急情况时，这套防盗报警系统会发出报警信息来提醒和通知管理员或现场人员。监控报警中心的作用是接收、处理和管理各个报警子系统（报警主机）发来的报警信息，并对报警信息进行存储记录；报警主机用来接收和处理探测器发来的信号，做出分析判断后再发给报警监控中心处理。探测器就是防盗报警系统的眼睛和耳朵，用来收集监控区域的一切不正常的情况，当被探测器探测到非正常情况后就会传递一个报警信号给报警主机。
作业布置
3、为学校图书馆设计一个自动化安防系统，并画出安全报警应用示意图。
答：
图书馆安全报警应用示意图
作业布置
图书馆局域网端的程序设计如下图所示。
门禁的检测端程序如下图所示。
作业布置
管理员的报警端程序设计如下图所示。
谢谢
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