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人工智能物联网教学设计
课题 人工智能物联网 单元 走进物联网 学科 初中信息科技 年级 八年级
教材分析 本课深入探讨了人工智能物联网的概念、应用及其与大数据的关系。通过丰富的实例和拓展阅读，使学生更直观地理解AIoT如何影响我们的生活。教材结构清晰，先介绍人工智能与物联网的基础知识，再详细解析智能家居、智能交通等具体应用场景，最后通过项目实践巩固所学知识。这种循序渐进的教学方法有助于学生系统地掌握人工智能物联网的相关知识。同时，教材还注重培养学生的实践能力和创新思维，通过动手设计智能产品的项目，激发学生的创造力和探索精神。
学习目标 信息意识：培养对物联网技术的感知能力，能够主动关注并理解物联网在日常生活中的应用。计算思维：培养逻辑思维能力，学会利用计算思维去分析和解决物联网技术在实际应用中遇到的问题。数字化学习与创新：培养创新精神，在物联网和人工智能的融合应用中探索新的学习方法和应用模式。信息社会责任：增强社会责任感，在使用物联网技术时考虑到社会影响，遵守相关法律法规，不利用技术进行非法活动。
重点 深入理解AIoT作为物联网与人工智能融合的新形态，掌握其核心概念、架构及与传统物联网的区别。详细探讨物联网在智能家居、智能交通、智慧校园等领域的具体应用，理解物联网技术如何改善和便利我们的生活。
难点 理解大数据作为AIoT“大脑”的角色，以及其在存储、管理、分析方面对AIoT发展的支撑作用。把握AIoT技术的最新发展动态，理解其如何影响并可能颠覆各行各业，预测并构思未来AIoT服务的形态。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 技术的快速发展，进一步加速了人工智能与物联网的融合应用。这些技术进步也给医疗保健、供应链管理、汽车、教育等各个领域带来了巨大变化，本课让我们一起来探讨物联网、大数据及人工智能的关系吧。(1)了解人工智能物联网的概念。(2)了解物联网与大数据的关系。(3)掌握常见的物联网具体应用。 初步了解本课学习的主题即探讨物联网、大数据及人工智能的关系。 明确本课学习主题，激发学生学习兴趣。
讲授新课 一、人工智能与物联网(一)认识人工智能1.人工智能的定义出行前，轻触手机，不多时出租车就会出现在我们面前；外出时，对着智能设备，说出目的地，导航系统就会自动选择最优路线，一路指引我们顺利到达；遇到不认识的植物或物品时，拍照识别，马上就会知道它是什么;当心情不好的时候，智能的手机助手会陪我们聊天，给我们唱歌、讲故事，这些都是人工智能的应用。人工智能(ArtificialIntelligence,AI)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。交通、航天、医疗、教育等诸多领域都先后采用了人工智能技术，各种智能产品也逐步进入人们的日常生活，而且具有越来越智能化、人性化的趋势，目前生活中常见的人工智能技术有指纹识别、人脸识别、自动驾驶技术、机器人等，图3-1、图3-2所示为智能灌溉和智能出租车。思考活动请同学们交流讨论，人工智能技术给人们的日常生活带来了哪些改变 2.智能机器人提到人工智能，人们马上会想到机器人。其实，机器人不过是人工智能的一个实体，如果离开人工智能，机器人就只是一个玩具，如图3-3所示。智能机器人之所以叫智能机器人，这是因为它有相当发达的“大脑”,而在“大脑”中起作用的是中央处理器。智能机器人在当今社会变得越来越重要，越来越多的领域和岗位都需要智能机器人参与，这使得智能机器人的研究也越来越深入。随着智能机器人技术的不断发展和成熟，智能机器人必将走进千家万户，更好地服务人们的生活。拓展阅读——先进的人形机器人先进的人形机器人通常会在机器人全身多个部位安装具有不同功能的装置和传感器。比如，机器人头部的传声器和声音传感器用于测量声音的来源方向和大小等，摄像头用于识别对方的脸和表情及获取周围的情况，扬声器用来与人交流，触碰传感器可以感知头部被触碰，红外线传感器可以感知周围是否有人或物存在，3D传感器可以测量与周围的人或物的距离。头顶、眼部、耳朵等处的LED灯可以显示机器人的状态或用于表达机器人的“情感”。脚部四周的激光传感器可以通过检测反射回来的激光掌握周围的情况。超声波传感器可以辨别透光物质的存在。另外，机器人的手臂、胸口、腿部等还安装有防撞传感器、陀螺仪传感器等。机器人通过这些传感器来完成“看”“听”“说”“感知”“判断”等行为，进而指挥体内的伺服电动机和驱动装置实现行进、移动、转向等动作。(二)人工智能物联网1.AIoTAIoT(人工智能物联网)=AI(人工智能)+IoT(物联网)。AIoT融合AI技术和IoT技术，通过物联网产生、收集来自不同维度的、海量的数据存储于云端、边缘端，再通过大数据分析，以及更高形式的人工智能，实现万物数据化、万物智联化。物联网技术与人工智能相融合，最终追求的是形成一个智能化生态体系，在该体系内，实现了不同智能终端设备之间、不同系统平台之间、不同应用场景之间的互融互通，万物互融，如图3-4所示。AIoT作为一种新的IoT应用形态存在，与传统的IoT区别在于，传统的物联网是通过有线和无线网络，实现物—物、人—物之间的相互连接，而AIoT不仅是实现设备和场景之间的互联互通，还要实现物—物、人—物、物—人、人—物—服务之间的连接和数据的互通，以及人工智能技术对物联网的赋能，进而实现万物之间的相互融合。使得用户获得更加个性化、更友好的使用体验，以及更畅快的操控感受，最终目的是让用户或使用方获得“安全、简单、便捷、舒适的体验”。2.大数据的作用无论是AI,还是物联网，都离不开一个关键词：数据。数据是万物互联、人机交互的基础。AI的介入让IoT有了连接的“大脑”。同样，归功于当前存储技术发展，让数据有了基本的“后勤保障”。云服务的快速扩张，则让数据有了发挥价值的物质基础。目前，流行的大数据是一种规模在获取、存储、管理、分析方面大大超出了传统数据库软件工具能力范围的数据集合，具有大量、高速、多样、低价值密度和真实性五个特点。我们生活中也有许多大数据的应用，比如疫情防控期间我们所用的健康码，其实，也就是基于大数据，采集每位用户的行动轨迹，然后自动生成绿码或者红码。此外，大数据已经被广泛应用到语音智能识别、智慧城市和信息安全、医疗、交通等方方面面。AI、IoT“一体化”后，“人工智能”逐渐向“应用智能”发展。深度学习需要物联网的传感器收集得到的数据，物联网的系统，也需要靠人工智能做到正确的辨识、发现异常、预测未来。由此可见，人工智能结合物联网(AIoT)是未来的发展趋势，而这样的发展，影响到各行各业，甚至会颠覆产业，也就是说，接下来AIoT服务，将在我们身边大量出现。拓展阅读——深度学习深度学习是学习样本数据的内在规律和表示层次，这些学习过程中获得的信息对诸如文字、图像和声音等数据的解释有很大的帮助。它的最终目标是让机器能够像人一样具有分析学习能力，能够识别文字、图像和声音等数据。深度学习是一个复杂的机器学习算法，在语音和图像识别方面取得的效果，远远超过先前。目前，深度学习在搜索技术、数据挖掘、机器学习、机器翻译、自然语言处理、多媒体学习、语音、推荐和个性化技术，以及其他相关领域都取得了很多成果。深度学习使机器可以进行模仿视听和思考等人类的活动，解决了很多复杂的模式识别难题，使得人工智能相关技术取得了很大进步。二、物联网的应用目前，物联网已广泛运用于我们生活的方方面面。接下来，我们将围绕“智能家居”“智能交通”“智慧校园”三个方面展开应用分析。(一)智能家居智能化的家居给生活带来了更高品质，它利用物联网技术，将家用设备，如照明系统、家用电器等通过网络联网设备实现自动化。智能家居还可以实现实时监控，给家庭安全带来保障。智能家居主要包含以下四个部分。1.智能照明系统智能照明系统是利用先进电磁调压及电子感应技术，改善照明电路中不平衡负荷所带来的额外功耗，提高功率因数，降低灯具和线路的工作温度，达到优化照明控制系统的目的，如图3-5所示。2.家居环境监测系统环境监测系统由数据采集中心软件、数据采集器、温湿度传感器、地温传感器、风速传感器、大气压力、噪声传感器、照度传感器、气体传感器组成。3.智能家居控制系统智能家居控制系统是智能家居的核心，是智能家居控制功能实现的基础，它是以智能家居系统为平台，家居电器及家电设备为主要控制对象，将家居生活有关的设施进行高效集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的控制管理系统，提升了家居的智能性，并实现环保控制系统平台，如图3-6所示。4.智能门锁智能门锁是指在传统机械锁的基础上改进的，使用磁卡、指纹、手机、刷脸等验证方式，在用户安全性、识别、管理性方面更加智能化、简便化的锁具，如图3-7所示。(二)智能交通物联网在交通领域的应用，为人们高效地管理交通、优化调度交通资源、合理选择出行路线提供了可能。智能交通系统包括公交监控系统、智能调度、智能化公交站点、智能化城市地图等。1.公交监控系统公交监控系统根据各城市的具体情况，除了传统的公交系统外，许多大中城市纷纷建设快速公交(BRT),主要监控重点是公交车、停车场、维修点等区域，以采集城市实时交通状况如交通流量、速度、通畅程度以及安全系数等视频信号，及时掌控监控点周围交通突发事件的细节和交通堵塞情况，并进行集中调度、统一管理，达到消除各种隐患的目的。2.智能化公交站点智能公交站牌是一种专为在指定地点等车的乘客提供的一种车辆信息展示。在智慧公交站牌上面，我们可以看到当天的日期，每辆经过该站点的公交车的信息，如车牌号、距离本站有多远，还有多长时间可以到达本站等。有些公交站牌上还有比较人性化的设计，如提示你今天出行的天气情况，以及在车辆即将进站时，会提醒你车辆即将要进站，还会祝愿你一路顺风，如图3-8所示。3.智能化城市地图智能化城市地图已得到越来越多的运用，无论是在自家附近还是在不熟悉的城市，直接打开导航就可以顺利抵达目的地，完全不用担心会在外面迷路。尤其是随着软件的不断更新，即便在山野等偏僻地段，也能够通过导航进行定位，所以智能化城市地图已然成为现代生活之中不可缺少的部分，如图3-9所示。思考活动请同学们交流讨论在日常生活中，人们还会利用物联网的哪些技术。(三)智慧校园智慧校园指的是以物联网为基础的智慧化的校园工作、学习和生活一体化环境，这个一体化环境以各种应用服务系统为载体，将教学、科研、管理和校园生活进行充分融合，也就是通过物联网技术，连接校园网中的不同个体，如图3-10所示。1.智能班牌智慧班牌与传统的电子班牌不同，是普通电子班牌的升级版，在功能服务上有着更全面的展现，重视学生和老师的沟通交流及即时的数据交互，可用来实时显示信息，如学校通知、班级通知、考勤状态等信息内容，达到智能考勤管理等功能，如图3-11所示。在教室门口安装的智慧班牌，能够展示班级集体的风采照片、校园班级信息、课程表、考勤信息等班级内容，可通过文字、图片、视频等多种形式展示，使班级风采更加个性化。思考活动你的学校是不是智慧校园 去找一找。2.校园一卡通通过学校数据库连接，门禁系统与学生个人信息匹配，做到无人管理，就能出入寝室门。水电、饭卡等都可直接与银行卡绑定，进行线上充值服务，摆脱学校固定的充值时间，给学生的校园生活提供便利，如图3-12所示。(四)城市大脑城市大脑是按照城市学“城市生命体”理论和“互联网+现代治理”思维，基于云计算、大数据、物联网、人工智能等新一代信息技术构建的，支撑经济社会发展及政府数字化转型的开放式智能平台，是新型智慧城市建设的重要基础设施。形象地讲，如果说过去的城市治理和社会治理是条块分割、各负其责，那么城市大脑就是协同各部门、各单位、各领域数据和业务的核心中枢。拓展学习——工业物联网1.工业物联网概念与特点工业物联网（IIoT）是指通过将传感器、设备、机器等物理设施连接到云计算和其他数字技术上，从而实现工业自动化和改进生产流程的技术。工业物联网具有智能感知、泛在连通、数字建模、实时分析、精准控制和迭代优化等六大典型特征。它利用传感器、射频识别等感知手段获取工业全生命周期内的不同维度的信息数据，并通过有线或无线方式实现工业资源的互联互通。2.关键技术与应用关键技术：包括感知控制技术、网络通信技术、信息处理技术和安全管理技术等。感知控制技术主要涉及传感器、射频识别等；网络通信技术则包括以太网、无线通信技术等；信息处理技术则涵盖数据清洗、数据分析、数据建模和数据存储等；安全管理技术则注重加密认证、入侵防御等。应用领域：工业物联网广泛应用于制造业、能源、矿山、交通、运输等多个行业领域。在制造业中，它可以帮助企业实现智能制造和预测性维护；在能源领域，它可以监测和管理工厂和设备的能源消耗；在物流行业，它可以实现货物跟踪、智能存储和自动化操作等。拓展学习——农业物联网农业物联网通过各种传感器、射频识别、视觉采集终端等感知设备，广泛采集大田种植、设施园艺、畜禽养殖、水产养殖、农产品物流等领域的现场信息，并通过无线传感网络、互联网等信息传输通道，实现农业信息的多尺度可靠传输。最终，这些信息被融合、处理，并通过智能化操作终端实现农业的自动化生产、最优化控制、智能化管理、系统化物流、电子化交易，进而达到农业集约、高产、优质、高效、生态和安全的目标。农业物联网的关键技术无线传感技术：通过无线传感器节点实现对农田环境参数的实时监测，常用的无线传感技术包括ZigBee、LoRa等。数据传输技术：将传感器节点采集到的数据传输到云平台进行处理和分析，常用的数据传输技术包括4G、5G、NB-IoT等。数据存储与处理技术：处理大量的数据，并对数据进行存储和分析，常用的数据存储与处理技术包括云存储、大数据分析等。安全与隐私保护技术：由于农业物联网系统中涉及大量的敏感数据，因此安全与隐私保护技术尤为重要，常用的安全与隐私保护技术包括数据加密、身份认证等。数据可视化技术：通过图表、地图等数据可视化技术，农户可以直观地了解农田的各项数据，并进行决策和调整。农业物联网的应用领域农业物联网在多个领域具有广泛应用，包括：精密农业管理：通过传感器收集作物生长、土壤、气候等多方面数据，使用数据分析技术对作物健康状况、生长环境进行实时监控，从而精确调控农业生产行为，如浇水、施肥、病虫害预防等。智能温室控制：通过传感器监控温室内部环境，自动控制通风、遮阳、加热和湿度等条件，以提供最适宜植物生长的环境。畜牧业监控：通过为动物安装穿戴式设备或使用环境传感器，对动物的健康状况和生长环境进行监控，提升畜牧业管理水平和动物福利。水产养殖：实时监控水质、温度、溶氧量等关键指标，保证水产品的生长环境，提高养殖效率。农产品质量追溯：记录并跟踪农产品从种植、养殖到加工、配送的整个过程，提高农产品的质量和安全性。农业机械自动化：无人驾驶拖拉机、自动化播种机和收割机等设备可以根据地块的地形和作物的生长状况自动调整操作，提高农业生产效率。第一单元活动评价单元框架图，请同学们对照图中的内容进行总结。根据自己的掌握情况勾选相应的选项。学习内容掌握情况物联网的概念及架构□不了解□了解□理解物联网的发展历程□不了解□了解□理解物联网与互联网的异同□不了解□了解□理解感知识别技术□不了解□了解□理解短距离无线通信技术□不了解□了解□理解定位技术□不了解□了解□理解人工智能物联网□不了解□了解□理解物联网的应用□不了解□了解□理解 学习人工智能的概念。了解常见的人工智能技术。了解智能机器人。了解人形机器人。学习人工智能物联网)的概念。了解AIoT与IoT的区别。学习大数据的作用。了解深度学习的含义。学习物联网在智能家居方面的应用。学习物联网在智能交通方面的应用。学习物联网在智慧校园方面的应用。学习物联网在城市大脑方面的应用。学习工业物联网的概念、特点及其关键技术和应用领域。学习农业物联网的概念、关键技术及应用领域。对自己的单元学习情况进行评价。 引导学生认识人工智能及其在日常生活中的广泛应用，通过具体实例让学生感受人工智能带来的生活变革。同时，着重介绍智能机器人作为人工智能的重要载体，其结构、功能及在社会中的角色，激发学生对人工智能技术的兴趣。引导学生理解AIoT（人工智能物联网）的概念，以及它与传统物联网的区别。通过阐述大数据在AI和物联网中的重要性，以及大数据的特点和应用实例，让学生认识到数据在智能化生态体系中的核心作用。引导学生了解智能家居的概念及其给生活带来的高品质体验。通过介绍智能家居的四个主要组成部分：智能照明系统、家居环境监测系统、智能家居控制系统和智能门锁，让学生全面认识智能家居的功能与应用，理解其如何通过物联网技术实现家居自动化与智能化。引导学生了解物联网在交通领域的应用，特别是智能交通系统的构成与功能。通过介绍公交监控系统、智能化公交站点和智能化城市地图等实例，让学生认识到物联网技术如何优化交通管理、提升出行体验。最后，通过思考活动，鼓励学生探讨物联网在日常生活中的应用，激发其学习兴趣。引导学生了解智慧校园的概念及其在实际校园生活中的应用。通过介绍智能班牌和校园一卡通等实例，让学生认识到物联网技术如何促进校园环境的智慧化，提升教学、管理以及学生生活的便捷性和效率。最后，通过思考活动，鼓励学生观察并思考自己学校是否采用了智慧校园的相关技术，以增强其学习参与感和实践能力。引导学生了解城市大脑的概念，认识其作为新型智慧城市基础设施的重要性，以及在城市治理和社会治理中的核心中枢作用。通过介绍工业物联网的概念、特点及其关键技术和应用领域，帮助学生全面理解工业物联网的基本原理和技术架构，认识其在多个行业领域中的实际应用价值。通过介绍农业物联网的概念、关键技术及应用领域，帮助学生深入理解农业物联网的工作原理和技术体系，认识其在提升农业生产效率、优化农业管理方面的重要作用。引导学生回顾并总结物联网相关知识，通过勾选掌握情况，帮助学生自我评估学习成效。
课后练习 (1)讨论物联网的意义，发现目前生活中物联网的新发展和新运用，再制作思维导图进行交流。(2)调查生活中的智能产品，填写下表。应用场景产品名称功能简介生活学校工业农业其他动手设计一款未来的智能概念产品，描述其智慧功能或应用。 结合本课学习内容，独立完成课后练习。 让学生通过制作思维导图，调查生活中的智能产品及设计智能概念产品，深入理解人工智能物联网的特征与应用，并分析其对日常生活与经济的影响。
课堂小结 组织学生分小组总结本课学习内容，请每个小组代表说说自己小组总结的结果。教师做最后的补充。参考：本节课我们深入探讨了人工智能物联网的概念、大数据的作用以及物联网在智能家居、智能交通、智慧校园等领域的广泛应用。通过学习，我们了解到AIoT作为新兴的应用形态，实现了物物、人物之间的互联互通与数据互通，为用户带来更加个性化、便捷的使用体验。同时，我们也认识到大数据在支撑人工智能和物联网发展中的重要角色。课堂还通过丰富的案例和实践活动，帮助我们直观感受物联网技术的实际应用，激发了我们对未来智能生活的想象和探索。希望同学们能继续深入学习，为未来的智能社会发展贡献自己的力量。 在小组讨论基础上，推选代表总结本课学习内容。其他小组做补充总结。 学生自己总结学习内容是一种学习方法，每次课可以梳理出学习了哪些知识、技能方法和思维方式，在头脑中形成本课程的学科结构。
板书 从教师板书上归纳本课学习内容的重点。 通过板书，帮助学生形成本课学习内容思维导图。
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第3课
人工智能物联网
八年级
上
01
学习目标
内容总览
02
新知导入
03
人工智能与物联网
04
物联网的应用
05
单元活动评价
06
课后练习
07
课堂小结
08
板书设计
教学目标
增强社会责任感，在使用物联网技术时考虑到社会影响，遵守相关法律法规，不利用技术进行非法活动。
信息社会责任
培养对物联网技术的感知能力，能够主动关注并理解物联网在日常生活中的应用。
信息意识
培养逻辑思维能力，学会利用计算思维去分析和解决物联网技术在实际应用中遇到的问题。
计算思维
激发创新精神，在物联网和人工智能的融合应用中探索新的学习方法和应用模式。
数字化学习与创新
新知导入
技术的快速发展，进一步加速了人工智能与物联网的融合应用。这些技术进步也给医疗保健、供应链管理、汽车、教育等各个领域带来了巨大变化，本课让我们一起来探讨物联网、大数据及人工智能的关系吧。
了解人工智能物联网的概念。
了解物联网与大数据的关系。
掌握常见的物联网具体应用。
02
03
01
探究新知
一、人工智能与物联网
1.人工智能的定义
出行前，轻触手机，不多时出租车就会出现在我们面前；外出时，对着智能设备，说出目的地，导航系统就会自动选择最优路线，一路指引我们顺利到达；遇到不认识的植物或物品时，拍照识别，马上就会知道它是什么;当心情不好的时候，智能的手机助手会陪我们聊天，给我们唱歌、讲故事，这些都是人工智能的应用。
(一)认识人工智能
探究新知
一、人工智能与物联网
1.人工智能的定义
人工智能(ArtificialIntelligence,AI)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。
(一)认识人工智能
探究新知
一、人工智能与物联网
1.人工智能的定义
交通、航天、医疗、教育等诸多领域都先后采用了人工智能技术，各种智能产品也逐步进入人们的日常生活，而且具有越来越智能化、人性化的趋势，目前生活中常见的人工智能技术有指纹识别、人脸识别、自动驾驶技术、机器人等。
(一)认识人工智能
探究新知
一、人工智能与物联网
(一)认识人工智能
智能灌溉
智能出租车
思考活动
请同学们交流讨论，人工智能技术给人们的日常生活带来了哪些改变
思考活动
参考
人工智能技术已对人们的日常生活产生了深远影响。它极大地便利了我们的生活，比如智能家居系统能够自动控制家中的电器设备，提高居住舒适度；智能手机和语音助手帮助我们高效管理日程、获取信息，使生活更加便捷。同时，人工智能在医疗、教育、交通等领域的应用也显著提升了服务质量，如在线医疗咨询、个性化学习推荐、智能交通管理等。然而，人工智能的普及也带来了数据隐私等新的挑战。总体而言，人工智能正以前所未有的方式改变着人类的生活方式，其发展前景既充满机遇也伴随挑战。
探究新知
一、人工智能与物联网
2.智能机器人
提到人工智能，人们马上会想到机器人。其实，机器人不过是人工智能的一个实体，如果离开人工智能，机器人就只是一个玩具，如图所示。智能机器人之所以叫智能机器人，这是因为它有相当发达的“大脑”,而在“大脑”中起作用的是中央处理器。
(一)认识人工智能
探究新知
一、人工智能与物联网
2.智能机器人
智能机器人在当今社会变得越来越重要，越来越多的领域和岗位都需要智能机器人参与，这使得智能机器人的研究也越来越深入。随着智能机器人技术的不断发展和成熟，智能机器人必将走进千家万户，更好地服务人们的生活。
(一)认识人工智能
探究新知
拓展阅读——先进的人形机器人
先进的人形机器人通常会在机器人全身多个部位安装具有不同功能的装置和传感器。比如，机器人头部的传声器和声音传感器用于测量声音的来源方向和大小等，摄像头用于识别对方的脸和表情及获取周围的情况，扬声器用来与人交流，触碰传感器可以感知头部被触碰，红外线传感器可以感知周围是否有人或物存在，3D传感器可以测量与周围的人或物的距离。头顶、眼部、耳朵等处的LED灯可以显示机器人的状态或用于表达机器人的“情感”。
一、人工智能与物联网
探究新知
拓展阅读——先进的人形机器人
脚部四周的激光传感器可以通过检测反射回来的激光掌握周围的情况。超声波传感器可以辨别透光物质的存在。另外，机器人的手臂、胸口、腿部等还安装有防撞传感器、陀螺仪传感器等。机器人通过这些传感器来完成“看”“听”“说”“感知”“判断”等行为，进而指挥体内的伺服电动机和驱动装置实现行进、移动、转向等动作。
一、人工智能与物联网
探究新知
一、人工智能与物联网
1.AIoT
AIoT(人工智能物联网)=AI(人工智能)+IoT(物联网)。AIoT融合AI技术和IoT技术，通过物联网产生、收集来自不同维度的、海量的数据存储于云端、边缘端，再通过大数据分析，以及更高形式的人工智能，实现万物数据化、万物智联化。物联网技术与人工智能相融合，最终追求的是形成一个智能化生态体系，在该体系内，实现了不同智能终端设备之间、不同系统平台之间、不同应用场景之间的互融互通，万物互融，如图所示。
(二)人工智能物联网
探究新知
一、人工智能与物联网
(二)人工智能物联网
探究新知
一、人工智能与物联网
AIoT作为一种新的IoT应用形态存在，与传统的IoT区别在于，传统的物联网是通过有线和无线网络，实现物—物、人—物之间的相互连接，而AIoT不仅是实现设备和场景之间的互联互通，还要实现物—物、人—物、物—人、人—物—服务之间的连接和数据的互通，以及人工智能技术对物联网的赋能，进而实现万物之间的相互融合。使得用户获得更加个性化、更友好的使用体验，以及更畅快的操控感受，最终目的是让用户或使用方获得“安全、简单、便捷、舒适的体验”。
(二)人工智能物联网
探究新知
一、人工智能与物联网
2.大数据的作用
无论是AI,还是物联网，都离不开一个关键词：数据。数据是万物互联、人机交互的基础。AI的介入让IoT有了连接的“大脑”。同样，归功于当前存储技术发展，让数据有了基本的“后勤保障”。云服务的快速扩张，则让数据有了发挥价值的物质基础。
(二)人工智能物联网
探究新知
一、人工智能与物联网
2.大数据的作用
目前，流行的大数据是一种规模在获取、存储、管理、分析方面大大超出了传统数据库软件工具能力范围的数据集合，具有大量、高速、多样、低价值密度和真实性五个特点。我们生活中也有许多大数据的应用，比如疫情防控期间我们所用的健康码，其实，也就是基于大数据，采集每位用户的行动轨迹，然后自动生成绿码或者红码。此外，大数据已经被广泛应用到语音智能识别、智慧城市和信息安全、医疗、交通等方方面面。
(二)人工智能物联网
探究新知
一、人工智能与物联网
2.大数据的作用
AI、IoT“一体化”后，“人工智能”逐渐向“应用智能”发展。深度学习需要物联网的传感器收集得到的数据，物联网的系统，也需要靠人工智能做到正确的辨识、发现异常、预测未来。由此可见，人工智能结合物联网(AIoT)是未来的发展趋势，而这样的发展，影响到各行各业，甚至会颠覆产业，也就是说，接下来AIoT服务，将在我们身边大量出现。
(二)人工智能物联网
探究新知
拓展阅读——深度学习
深度学习是学习样本数据的内在规律和表示层次，这些学习过程中获得的信息对诸如文字、图像和声音等数据的解释有很大的帮助。它的最终目标是让机器能够像人一样具有分析学习能力，能够识别文字、图像和声音等数据。深度学习是一个复杂的机器学习算法，在语音和图像识别方面取得的效果，远远超过先前。
一、人工智能与物联网
探究新知
拓展阅读——深度学习
目前，深度学习在搜索技术、数据挖掘、机器学习、机器翻译、自然语言处理、多媒体学习、语音、推荐和个性化技术，以及其他相关领域都取得了很多成果。深度学习使机器可以进行模仿视听和思考等人类的活动，解决了很多复杂的模式识别难题，使得人工智能相关技术取得了很大进步。
一、人工智能与物联网
探究新知
二、物联网的应用
目前，物联网已广泛运用于我们生活的方方面面。接下来，我们将围绕“智能家居”“智能交通”“智慧校园”三个方面展开应用分析。
探究新知
二、物联网的应用
智能化的家居给生活带来了更高品质，它利用物联网技术，将家用设备，如照明系统、家用电器等通过网络联网设备实现自动化。智能家居还可以实现实时监控，给家庭安全带来保障。智能家居主要包含以下四个部分。
(一)智能家居
探究新知
二、物联网的应用
1.智能照明系统
智能照明系统是利用先进电磁调压及电子感应技术，改善照明电路中不平衡负荷所带来的额外功耗，提高功率因数，降低灯具和线路的工作温度，达到优化照明控制系统的目的，如图所示。
(一)智能家居
探究新知
二、物联网的应用
2.家居环境监测系统
环境监测系统由数据采集中心软件、数据采集器、温湿度传感器、地温传感器、风速传感器、大气压力、噪声传感器、照度传感器、气体传感器组成。
(一)智能家居
探究新知
二、物联网的应用
3.智能家居控制系统
智能家居控制系统是智能家居的核心，是智能家居控制功能实现的基础，它是以智能家居系统为平台，家居电器及家电设备为主要控制对象，将家居生活有关的设施进行高效集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的控制管理系统，提升了家居的智能性，并实现环保控制系统平台，如图所示。
(一)智能家居
探究新知
二、物联网的应用
4.智能门锁
智能门锁是指在传统机械锁的基础上改进的，使用磁卡、指纹、手机、刷脸等验证方式，在用户安全性、识别、管理性方面更加智能化、简便化的锁具，如图所示。
(一)智能家居
探究新知
二、物联网的应用
物联网在交通领域的应用，为人们高效地管理交通、优化调度交通资源、合理选择出行路线提供了可能。智能交通系统包括公交监控系统、智能调度、智能化公交站点、智能化城市地图等。
(二)智能交通
探究新知
二、物联网的应用
1.公交监控系统
公交监控系统根据各城市的具体情况，除了传统的公交系统外，许多大中城市纷纷建设快速公交(BRT),主要监控重点是公交车、停车场、维修点等区域，以采集城市实时交通状况如交通流量、速度、通畅程度以及安全系数等视频信号，及时掌控监控点周围交通突发事件的细节和交通堵塞情况，并进行集中调度、统一管理，达到消除各种隐患的目的。
(二)智能交通
探究新知
二、物联网的应用
2.智能化公交站点
智能公交站牌是一种专为在指定地点等车的乘客提供的一种车辆信息展示。在智慧公交站牌上面，我们可以看到当天的日期，每辆经过该站点的公交车的信息，如车牌号、距离本站有多远，还有多长时间可以到达本站等。有些公交站牌上还有比较人性化的设计，如提示你今天出行的天气情况，以及在车辆即将进站时，会提醒你车辆即将要进站，还会祝愿你一路顺风，如图所示。
(二)智能交通
探究新知
二、物联网的应用
3.智能化城市地图
智能化城市地图已得到越来越多的运用，无论是在自家附近还是在不熟悉的城市，直接打开导航就可以顺利抵达目的地，完全不用担心会在外面迷路。尤其是随着软件的不断更新，即便在山野等偏僻地段，也能够通过导航进行定位，所以智能化城市地图已然成为现代生活之中不可缺少的部分。
(二)智能交通
探究新知
二、物联网的应用
(二)智能交通
思考活动
请同学们交流讨论在日常生活中，人们还会利用物联网的哪些技术。
思考活动
参考
在日常生活中，人们广泛利用物联网技术来提升生活的便捷性和效率。例如，智能穿戴设备如智能手表、健康监测器等，能够实时收集用户的健康数据并进行分析，帮助用户更好地管理个人健康。智能家居系统，如智能门锁、智能照明等，通过物联网技术实现远程控制，提高了家庭的安全性和舒适度。此外，智能交通系统利用物联网技术实现路况监测、智能导航等，有效缓解了交通拥堵问题。在农业领域，物联网技术也应用于智能灌溉、环境监测等，提高了农业生产效率。物联网技术的广泛应用正不断改变着人们的生活方式。
探究新知
二、物联网的应用
智慧校园指的是以物联网为基础的智慧化的校园工作、学习和生活一体化环境，这个一体化环境以各种应用服务系统为载体，将教学、科研、管理和校园生活进行充分融合，也就是通过物联网技术，连接校园网中的不同个体。
(三)智慧校园
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二、物联网的应用
(三)智慧校园
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二、物联网的应用
1.智能班牌
智慧班牌与传统的电子班牌不同，是普通电子班牌的升级版，在功能服务上有着更全面的展现，重视学生和老师的沟通交流及即时的数据交互，可用来实时显示信息，如学校通知、班级通知、考勤状态等信息内容，达到智能考勤管理等功能。在教室门口安装的智慧班牌，能够展示班级集体的风采照片、校园班级信息、课程表、考勤信息等班级内容，可通过文字、图片、视频等多种形式展示，使班级风采更加个性化。
(三)智慧校园
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二、物联网的应用
(三)智慧校园
思考活动
你的学校是不是智慧校园 去找一找。
思考活动
参考
我发现，学校的教室配备了智能班牌，实时显示课程表、考勤信息等，使得班级管理更加便捷。图书馆的书籍管理系统也实现了智能化，借书、还书都变得非常方便快捷。而且，我还了解到学校正在推广校园一卡通系统，这张卡不仅可以用于门禁、借阅图书，还可以与银行卡绑定，实现线上充值和消费，给我们的生活带来了极大的便利。看来，我的学校正在逐步向智慧校园的目标迈进，这让我对未来的学习生活充满了期待。
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二、物联网的应用
2.校园一卡通
通过学校数据库连接，门禁系统与学生个人信息匹配，做到无人管理，就能出入寝室门。水电、饭卡等都可直接与银行卡绑定，进行线上充值服务，摆脱学校固定的充值时间，给学生的校园生活提供便利。
(三)智慧校园
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二、物联网的应用
城市大脑是按照城市学“城市生命体”理论和“互联网+现代治理”思维，基于云计算、大数据、物联网、人工智能等新一代信息技术构建的，支撑经济社会发展及政府数字化转型的开放式智能平台，是新型智慧城市建设的重要基础设施。形象地讲，如果说过去的城市治理和社会治理是条块分割、各负其责，那么城市大脑就是协同各部门、各单位、各领域数据和业务的核心中枢。
(四)城市大脑
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(四)城市大脑
二、物联网的应用
探究新知
二、物联网的应用
1.工业物联网概念与特点
工业物联网（IIoT）是指通过将传感器、设备、机器等物理设施连接到云计算和其他数字技术上，从而实现工业自动化和改进生产流程的技术。工业物联网具有智能感知、泛在连通、数字建模、实时分析、精准控制和迭代优化等六大典型特征。它利用传感器、射频识别等感知手段获取工业全生命周期内的不同维度的信息数据，并通过有线或无线方式实现工业资源的互联互通。
拓展学习——工业物联网
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二、物联网的应用
2.关键技术与应用
关键技术：包括感知控制技术、网络通信技术、信息处理技术和安全管理技术等。感知控制技术主要涉及传感器、射频识别等；网络通信技术则包括以太网、无线通信技术等；信息处理技术则涵盖数据清洗、数据分析、数据建模和数据存储等；安全管理技术则注重加密认证、入侵防御等。
拓展学习——工业物联网
探究新知
二、物联网的应用
2.关键技术与应用
应用领域：工业物联网广泛应用于制造业、能源、矿山、交通、运输等多个行业领域。在制造业中，它可以帮助企业实现智能制造和预测性维护；在能源领域，它可以监测和管理工厂和设备的能源消耗；在物流行业，它可以实现货物跟踪、智能存储和自动化操作等。
拓展学习——工业物联网
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二、物联网的应用
农业物联网通过各种传感器、射频识别、视觉采集终端等感知设备，广泛采集大田种植、设施园艺、畜禽养殖、水产养殖、农产品物流等领域的现场信息，并通过无线传感网络、互联网等信息传输通道，实现农业信息的多尺度可靠传输。最终，这些信息被融合、处理，并通过智能化操作终端实现农业的自动化生产、最优化控制、智能化管理、系统化物流、电子化交易，进而达到农业集约、高产、优质、高效、生态和安全的目标。
拓展学习——农业物联网
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二、物联网的应用
拓展学习——农业物联网
无线传感技术
数据传输技术
数据存储与处理技术
安全与隐私保护技术
数据可视化技术
农业物联网的关键技术
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探究新知
二、物联网的应用
拓展学习——农业物联网
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02
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农业物联网的应用领域
04
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精密农业管理
农产品质量追溯
畜牧业监控
智能温室控制
农业机械自动化
水产养殖
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第一单元活动评价
(1)单元框架图，请同学们对照图中的内容进行总结。
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第一单元活动评价
（2）根据自己的掌握情况勾选相应的选项。
学习内容 掌握情况
物联网的概念及架构 □不了解□了解□理解
物联网的发展历程 □不了解□了解□理解
物联网与互联网的异同 □不了解□了解□理解
感知识别技术 □不了解□了解□理解
短距离无线通信技术 □不了解□了解□理解
定位技术 □不了解□了解□理解
人工智能物联网 □不了解□了解□理解
物联网的应用 □不了解□了解□理解
课堂总结
本节课我们深入探讨了人工智能物联网的概念、大数据的作用以及物联网在智能家居、智能交通、智慧校园等领域的广泛应用。通过学习，我们了解到AIoT作为新兴的应用形态，实现了物物、人物之间的互联互通与数据互通，为用户带来更加个性化、便捷的使用体验。同时，我们也认识到大数据在支撑人工智能和物联网发展中的重要角色。课堂还通过丰富的案例和实践活动，帮助我们直观感受物联网技术的实际应用，激发了我们对未来智能生活的想象和探索。希望同学们能继续深入学习，为未来的智能社会发展贡献自己的力量。
课后作业
(1)讨论物联网的意义，发现目前生活中物联网的新发展和新运用，再制作思维导图进行交流。
课后作业
(2)调查生活中的智能产品，填写下表。
应用场景 产品名称 功能简介
生活
学校
工业
农业
其他
课后作业
（3）动手设计一款未来的智能概念产品，描述其智慧功能或应用。
板书
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https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php
让备课更有效
www.21cnjy.com
Thanks!

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