资源简介

(共49张PPT)
3.1 物联网与人工智能
电子工业版八年级下册
本章重点
1、了解物联网与大数据、人工智能的关系，探索物联网的发展前景
2、了解物联网在标准、网络和数据方面面临的挑战
3、了解物联网感知层、网络层和应用层的安全问题
4、认识物联网社会中公民数字身份的重要性，能够正确看待公民遇到的隐私安全问题，了解保护隐私安全的措施
5、了解物联网中发展自主可控技术的意义
新知导入
大家先看一个短片，认识一下人工智能与物联网。
教学目标
1、了解物联网的概念、特征、关键技术和应用
2、了解大数据的概念和5V特点
3、了解人工智能概念和影响
4、了解物联网是如何促进人工智能发展
5、了解人工智能在物联网中的应用案例、应用情况
6、了解物联网与人工智能结合的作用
3.1.1 物联网产生大数据
新知讲解
物联网的概念
物联网（Internet of Things，简称IoT）是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、 连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体，它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络 。
新知讲解
物联网的特征
（1）整体感知。可以利用射频识别、二维码、智能传感器等感知设备感知获取物体的各类信息。
（2）可靠传输。通过对互联网、无线网络的融合，将物体的信息实时、准确地传送，以便信息交流、分享。
（3）智能处理。使用各种智能技术，对感知和传送到的数据、信息进行分析处理，实现监测与控制的智能化。
新知讲解
物联网的关键技术
（1）射频识别（RFID）技术
（2）传感网
（3）M2M系统框架
（4）两化融合
新知讲解
物联网的应用
（1）智能交通
（2）智能家居
（3）公共安全
（4）智能仓库
（5）智能物流
（6）智能农业
（7）智能电力
练一练
请登录“中国气象数据网”，浏览网站上的数据，思考在气象预报中通过传感器设备获得了哪些数据，这些数据具有哪些特点。
气象预报中传感器数据 数据的特点
气压
气温
风速
风向
湿度
降水量
练一练
请登录“中国气象数据网”，浏览网站上的数据，思考在气象预报中通过传感器设备获得了哪些数据，这些数据具有哪些特点。
气象预报中传感器数据 数据的特点
气压 快速、价值、真实
气温 价值、真实
风速 价值、真实
风向 快速、价值、真实
湿度 大量、多样、价值、真实
降水量 大量、多样、快速、价值、真实
新知讲解
大数据的概念
大数据(big data)，或称巨量资料，指的是所涉及的资料量规模巨大到无法透过主流软件工具，在合理时间内达到撷取、管理、处理、并整理成为帮助企业经营决策更积极目的的资讯。
新知讲解
大数据的5V特点（IBM提出）
（1）Volume（大量）
（2）Velocity（高速）
（3）Variety（多样）
（4）Value（低价值密度）
（5）Veracity（真实性）。
Volume
大量化
Variety
多样化
Value
价值化
Velocity
快速化
Veracity
真实化
3.1.2 物联网促进人工智能发展
新知讲解
人工智能的概念
人工智能（Artificial Intelligence），英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。
新知讲解
人工智能的影响
（1）人工智能对自然科学的影响。在需要使用数字计算机工具解决问题的学科，AI带来的帮助不言而喻。更重要的是，AI反过来有助于人类最终认识自身智能的形成。
（2）人工智能对经济的影响。AI也促进了计算机工业网络工业的发展。但同时，也带来了劳务就业问题。由于AI在科技和工程中的应用，能够代替人类进行各种技术工作和脑力劳动，会造成社会结构的剧烈变化。
（3）人工智能对社会的影响。AI也为人类文化生活提供了新的模式。现有的游戏将逐步发展为更高智能的交互式文化娱乐手段，今天，游戏中的人工智能应用已经深入到各大游戏制造商的开发中。
新知讲解
智能穿戴设备工作工程
（1）智能设备内嵌入各种传感器
（2）进行数据采集
（3）将采集的数据上传至云端
（4）根据数据训练人工智能模型
（5）完成人工智能分析
（6）反馈给机器，让机器更加智能
新知讲解
智能手环系统模型
三轴加速度传感器
智能手环
体表温度传感器
心率传感器
实时时钟
OLED显示屏
存储模块
报警模块
IC卡
蓝牙无线通信模块
GPS定位模块
GPRS定位模块
微控制器
智能手机APP软件
新知讲解
物联网、大数据、人工智能的关系示意图
现实世界
通过物联网采集数据
大数据
汇总数据
向现实世界反馈
人工智能解析大数据
练一练
请以生活中的物联网应用为例，如何促进人工智能发展。
物联网应用 如何促进人工智能发展
ETC不停车自动收费系统
智能物流
汽车警报系统
自动售卖机
练一练
请以生活中的物联网应用为例，如何促进人工智能发展。
物联网应用 如何促进人工智能发展
ETC不停车自动收费系统 现在的高速公路收费站都有一个不停车收费系统且无人收费。来回的车辆在经过拦车杆时只需要减速行驶就可以完成认证、计费在很大程度上节省了人力和物力。但是不仅需要对收费系统进行改造还需要在车辆上面安装识别芯片因为很难对所有的车辆进行安装所以很多地方是采用ETC与人工收费两种系统但是二者相比较RTC不仅省时省力还高效率。
练一练
请以生活中的物联网应用为例，如何促进人工智能发展。
物联网应用 如何促进人工智能发展
智能物流 智能物流是一种以信息技术为支撑在物流的运输、仓储、包装、装卸搬运、流通加工、配送、信息服务等各个环节实现系统感知。全面分析及时处理及自适应功能实现物流创新智能和系统智能的现代综合性物流系统。
练一练
请以生活中的物联网应用为例，如何促进人工智能发展。
物联网应用 如何促进人工智能发展
汽车警报系统 警报系统能整合在汽车当中当交通事故发生、或是在传感器侦测到气囊爆开或车辆有撞击翻覆的情况时。乘客不需通话只要启动车上的紧急呼叫按键系统即会自动透过GPS定位系统及网络联机将事故发生的时间、车辆的所在位置、车牌号码等相关信息传输至紧急呼叫中心让医疗中心得知消息立即通知医护人员与安防等单位立刻前往救援处理。
练一练
请以生活中的物联网应用为例，如何促进人工智能发展。
物联网应用 如何促进人工智能发展
自动售卖机 大厦楼下、地铁站内是不是自动售卖机还有路边常见的便携式商店当某一种商品售空的时候大家是否思考过商家是如何补充这些商品的呢 首先我们可以判断出商家绝不可能一家一家售卖机巡视这样浪费时间不说还不能做到及时补给服务大众。运用物联网技术可以在特定商品低于再订购水平的时候发送自动补充库存警报这种做法可以为零售商节约成本当收到机器提示时派遣工作人员进行补货即可。
3.1.3 人工智能拓展物联网应用
新知讲解
新知讲解
人工智能在物联网中的应用
（1）自动驾驶
（2）自动光学检测
（3）网络安全系统
（4）主动保健
（5）能源管理
新知讲解
人工智能在物联网中的应用案例。
自动驾驶总是激发人们的想象力，但它是人工智能和物联网如何协同工作的一个很好的例子。自动驾驶汽车(AV)装有传感器，需要不断收集关于周围环境的海量数据。这些数据使用人工智能模型处理成智能洞察力，使车辆的导航系统能够实时协商环境并执行复杂的路径规划。
新知讲解
自动光学检测扫描工业机械的质量缺陷，一旦它们被识别，半监督ML算法模型将图像分类为故障类别或预测计划维护。
基于AI的物联网解决方案为企业提供预测性维护应用，以提前预测设备故障。
人工智能在物联网中的应用案例。
新知讲解
支持AI的网络安全系统可以检测到网络漏洞，保护有价值的数据并阻止AI系统可以了解正常活动模式的网络攻击，并确定异常活动的发生时间，从而减少发生频率错误警报，并可能显示发生了网络攻击。
人工智能在物联网中的应用案例。
新知讲解
主动保健。可穿戴式物联网传感器可跟踪患者生命体征并将其实时更新给医生和护理人员，以提醒他们任何重大的健康事件。结合机器学习算法的AI可以分析大量数据，从而深入了解人的整体健康状况。这样就无需进行任何人工干预来维护记录，并使医务人员腾出更多精力来应对诸如个人护理之类的重要工作。
人工智能在物联网中的应用案例。
新知讲解
能源管理。物联网和人工智能可以在降低能耗方面发挥作用。在任何行业中，HVAC系统都占建筑总能耗的很大一部分，并且占总能耗的很大一部分。一般系统占建筑物能源消耗的40%。从过去的效率中学习的机器学习程序已被证明可以减少20%的能源消耗。
人工智能在物联网中的应用案例。
练一练
在网上查阅资料，梳理人工智能在物联网中的应用情况。
物联网应用 人工智能在物联网中发挥的作用
智能医疗
智能零售
智能物流
智能教育
练一练
在网上查阅资料，梳理人工智能在物联网中的应用情况。
物联网应用 人工智能在物联网中发挥的作用
智能医疗 解决医疗资源分配不均问题，提升医疗水平，降低医疗成本，提高医疗效率
智能零售 建立用户信息库，可预测用户消费行为，库存智能管理，供应链优化，运用人脸识别进行人群检测，商品识别，虚拟试衣镜，配送机器人
智能物流 人工智能在物流行业的影响主要聚焦在智能搜索、仓储规划、智能运输配送、机器人等领域，人工智能是加速物流行业向智慧物流时代迈进的新引擎。
智能教育 提高学习效率，增强学习交互性，丰富多元的学习形式，提高学习效果，促进教学的创新和个性化。
新知讲解
物联网与人工智能结合的作用
（1）降低风险
通过数据分析，分辨出潜在的风险，杜绝隐患，防止事故发生。
（2）提高操作效率
帮助人员识别可以自动化和微调的任务，以提高效率。
（3）物联网更具有扩展性
可以在传感层采集到更多有用的信息，用于进一步的分析和处理。
（4）改善客户体验
物联网中的人工智能设备能够分析用户的偏好，并进行相应的调整。
项目实施
探秘无人驾驶汽车中的大数据与人工智能，查阅资料完成下表。
物联网技术 大数据技术 人工智能技术
项目实施
探秘无人驾驶汽车中的大数据与人工智能，查阅资料完成下表。
物联网技术 大数据技术 人工智能技术
GPS定位技术 无线传感网定位技术 位置信息分析 出行线路确定 定位导航技术
路面状况感知 降水量感知 拥堵数据分析 天气数据分析 环境感知技术
对感知层所识别的物体进行行为预测 实时位置、速度、方向，车辆周边距离等数据的分析 行为决策技术
通过实时的反馈算法对汽车的运动做出控制 神经网络识别数据 用模拟数据进行训练 自动控制技术
课堂练习
1、物联网的英文缩写是： 。
2、物联网的特征： 、 、和 。
3、什么是大数据？
4、物联网的关键技术是什么？
5、简述物联网与人工智能结合的作用。
课堂练习
1、物联网的英文缩写是： IoT 。
2、物联网的特征： 整体感知 、 可靠传输 、和 智能处理 。
3、什么是大数据？
答：
大数据(big data)，或称巨量资料，指的是所涉及的资料量规模巨大到无法透过主流软件工具，在合理时间内达到撷取、管理、处理、并整理成为帮助企业经营决策更积极目的的资讯。
课堂练习
4、物联网的关键技术是什么？
答：
（1）射频识别（RFID）技术
（2）传感网
（3）M2M系统框架
（4）两化融合
课堂练习
5、简述物联网与人工智能结合的作用。
答：
（1）降低风险
（2）提高操作效率
（3）让物联网更具有扩展性
（4）改善客户体验
课堂总结
本次课首先介绍了物联网的概念、特征、关键技术和应用，然后讲解大数据的概念和5V特点、人工智能概念和影响，接着讲授了物联网是如何促进人工智能发展以及人工智能在物联网中的应用案例和应用情况，最后探讨了物联网与人工智能结合的作用。
板书设计
物联网与人工智能
一、物联网产生大数据
1、物联网的概念
2、物联网的特征
3、物联网的关键技术
4、物联网的应用
5、大数据的概念
6、大数据的5V特点
二、物联网促进人工智能发展
1、人工智能的概念
2、人工智能的影响
3、智能穿戴设备工作工程
4、案例分析——物联网是如何促进人工智能发展
三、人工智能拓展物联网应用
1、人工智能在物联网中的应用案例
2、人工智能在物联网中的应用情况
3、物联网与人工智能结合的作用
4、探秘无人驾驶汽车中的大数据与人工智能
课后作业：
1、大数据的5V特征是哪些？
2、简述人工智能在智能医疗中的应用。
3、人工智能和大数据在智慧交通中有什么作用？
作业布置
1、大数据的5V特征是哪些？
2、简述人工智能在智能医疗中的应用。
3、人工智能和大数据在智慧交通中有什么作用？
作业布置
1、大数据的5V特征是哪些？
答：
（1）Volume（大量）
（2）Velocity（高速）
（3）Variety（多样）
（4）Value（低价值密度）
（5）Veracity（真实性）
作业布置
2、查阅相关资料，简述人工智能在智能医疗中的应用。
答:
人工智能技术应用于疾病诊疗中，计算机可以帮助医生进行病理，体检报告等的统计，通过大数据和深度挖掘等技术，对病人的医疗数据进行分析和挖掘，自动识别病人的临床变量和指标。计算机通过“学习”相关的专业知识，模拟医生的思维和诊断推理，从而给出可靠诊断和治疗方案。
医疗机器人在医疗领域的应用非常广泛，比如智能假肢、外骨骼和辅助设备等技术修复人类受损身体，医疗保健机器人辅助医护人员的工作等。机器人在医疗界中的应用的研究主要集中在外科手术机器人、康复机器人、护理机器人和服务机器人方面。
作业布置
3、人工智能和大数据在智慧交通中有什么作用？
答:
人工智能技术和大数据技术带来巨量的交通数据，通过对这些交通数据进行有序化、有效化分析与处理，从而将交通运行体系智能化，促进交通体系的完善，并提高交通运输效率。
谢谢
21世纪教育网（www.21cnjy.com)
中小学教育资源网站
兼职招聘：
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信息科技 第8课 物联网与人工智能教学设计
课题 物联网与人工智能 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、理解人工智能对物联网的影响。2、计算思维：通过案例分析,理解人工智能、物联网和大数据的关系。3、数字化学习与创新：根据学习需要,有效搜索所需学习资源,探究信息科技支持学习的新方法、新模式,借助信息科技提高学习质量。4、信息社会责任：通过体验人工智能应用场景,了解人工智能带来的伦理与安全挑战,合理地与人工智能开展互动,增强自我判断意识和责任感。
重点 1、物联网的概念、特征、关键技术和应用2、大数据的概念和5V特点3、人工智能概念和影响4、物联网是如何促进人工智能发展5、人工智能在物联网中的应用案例、应用情况
难点 1、物联网与人工智能结合的作用
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 随着智能手表、语音助手和智能汽车的出现，我们可以确定的是，未来将充满类似的设备，它们将使我们的生活更容易，我们的环境更安全，我们使用的工具更加个性化。这些技术进步也将给医疗保健、供应链管理、汽车、教育等各个领域带来巨大变化。播放短片引出今天教学内容物联网与人工智能。 观看视频思考：日常生活中物联网有哪些应用？ 激发学生对人工智能的学习兴趣并快速进入学习状态
讲授新课 一、物联网产生大数据1、物联网的概念物联网（Internet of Things，简称IoT）是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、 连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体，它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络。2、物联网的特征（1）整体感知。可以利用射频识别、二维码、智能传感器等感知设备感知获取物体的各类信息。（2）可靠传输。通过对互联网、无线网络的融合，将物体的信息实时、准确地传送，以便信息交流、分享。（3）智能处理。使用各种智能技术，对感知和传送到的数据、信息进行分析处理，实现监测与控制的智能化。3、物联网的关键技术（1）射频识别（RFID）技术（2）传感网（3）M2M系统框架（4）两化融合。4、物联网的应用（1）智能交通（2）智能家居（3）公共安全（4）智能仓库（5）智能物流（6）智能农业（7）智能电力。练一练请登录“中国气象数据网”，浏览网站上的数据，思考在气象预报中通过传感器设备获得了哪些数据，这些数据具有哪些特点。5、大数据的概念大数据(big data)，或称巨量资料，指的是所涉及的资料量规模巨大到无法透过主流软件工具，在合理时间内达到撷取、管理、处理、并整理成为帮助企业经营决策更积极目的的资讯。6、大数据的5V特点（IBM提出）（1）Volume（大量）（2）Velocity（高速）（3）Variety（多样）（4）Value（低价值密度）（5）Veracity（真实性）。二、物联网促进人工智能发展1、人工智能的概念人工智能（Artificial Intelligence），英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。2、人工智能的影响（1）人工智能对自然科学的影响。在需要使用数字计算机工具解决问题的学科，AI带来的帮助不言而喻。更重要的是，AI反过来有助于人类最终认识自身智能的形成。（2）人工智能对经济的影响。AI也促进了计算机工业网络工业的发展。但同时，也带来了劳务就业问题。由于AI在科技和工程中的应用，能够代替人类进行各种技术工作和脑力劳动，会造成社会结构的剧烈变化。（3）人工智能对社会的影响。AI也为人类文化生活提供了新的模式。现有的游戏将逐步发展为更高智能的交互式文化娱乐手段，今天，游戏中的人工智能应用已经深入到各大游戏制造商的开发中。3、智能穿戴设备工作工程（1）智能设备内嵌入各种传感器（2）进行数据采集（3）将采集的数据上传至云端（4）根据数据训练人工智能模型（5）完成人工智能分析（6）反馈给机器，让机器更加智能4、物联网、大数据、人工智能的关系（1）通过物联网采集数据（2）大数据汇总数据（3）人工智能解析大数据（4）向现实世界反馈练一练请以生活中的物联网应用为例，如何促进人工智能发展。三、人工智能拓展物联网应用1、人工智能在物联网中的应用（1）自动驾驶（2）自动光学检测（3）网络安全系统（4）主动保健（5）能源管理练一练在网上查阅资料，梳理人工智能在物联网中的应用情况。2、物联网与人工智能结合的作用（1）降低风险通过数据分析，分辨出潜在的风险，杜绝隐患，防止事故发生。（2）提高操作效率帮助人员识别可以自动化和微调的任务，以提高效率。（3）物联网更具有扩展性可以在传感层采集到更多有用的信息，用于进一步的分析和处理。（4）改善客户体验物联网中的人工智能设备能够分析用户的偏好，并进行相应的调整。3、项目实施——探秘无人驾驶汽车中的大数据与人工智能。 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。通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务培养学生自主学习能力培养学生独立完成练习的能力。
布置作业 1、大数据的5V特征是哪些？2、简述人工智能在智能医疗中的应用。3、人工智能和大数据在智慧交通中的作用。 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 本次课首先介绍了物联网的概念、特征、关键技术和应用，然后讲解大数据的概念和5V特点、人工智能概念和影响，接着讲授了物联网是如何促进人工智能发展以及人工智能在物联网中的应用案例和应用情况，最后探讨了物联网与人工智能结合的作用。 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、物联网产生大数据1、物联网的概念2、物联网的特征3、物联网的关键技术4、物联网的应用5、大数据的概念6、大数据的5V特点二、物联网促进人工智能发展1、人工智能的概念2、人工智能的影响3、智能穿戴设备工作工程4、案例分析——物联网是如何促进人工智能发展三、人工智能拓展物联网应用1、人工智能在物联网中的应用案例2、人工智能在物联网中的应用情况3、物联网与人工智能结合的作用4、探秘无人驾驶汽车中的大数据与人工智能 学习、记忆及勾画知识点 明确教学内容及重点和难点
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)

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