资源简介

(共21张PPT)
《2.1物联网的组成》
2023年电子工业出版社 八年级上册
-第2单元 物联网的基本原理 -
珠珠老师
信息科技 课件
2022新版课标内容
情境导入：
物联网的起源最早可以追溯到 1991年。在剑桥大学特洛伊计算机实验室工作的科学家们，常常要下楼去看咖啡煮好了没有，这样做会影响工作。为了解决这个问题，他们在咖啡壶旁安装了一个便携式摄像机，镜头对准咖啡壶，利用计算机图像捕捉技术，以3帧/秒的速率把图像传递到实验室的计算机上方便随时查看咖啡是否煮好，如图2.1.1所示，这就是物联网应用的雏形--“特洛伊咖啡壶”，它蕴含了物联网的一些基本特征与组成原理。本节我们来探究物联网的组成，并用它分析用物联网技术实现简易噪声监测系统模型的方法。
科学家通过监控咖啡壶的图像，判断咖啡是否煮好，从这一物联网应用可以看出物联网能实现的基本功能是全面感知、网络传输与智能处理，作为互联网的延伸，物联网与其他网络一样，也有自己特有的组成结构，物联网一般由感知层、网络层、应用层组成，如图2.1.2所示。
情境导入：
1
活动1：认识物联网的感知层
2
活动2：认识物联网的网络层
3
活动3：认识物联网的应用层
《目录》
信息科技
01
活动1
认识物联网的感知层
01.知识点讲解
活动1：认识物联网的感知层
01
摄像头可以充当机器的眼睛，用来感知周围环境的画面;麦克风可以充当机器的耳朵，用来感知周围环境的声音。物联网中类似的感知设备有很多，它们都属于感知层(也称为感知模块)，感知层的功能是对信息进行及时、全面地感知与识别。例如，当人们刷身份证进火车站时，如图2.1.3所示的闸机能感知身份证上的信息，当身份证上的购票信息符合条件时，刷卡者就能通过闸机。生活中常见的感知模块包括RFID读写器、二维码及其识别器和各种各样的传感器。
活动1：认识物联网的感知层
01
请与小组成员进行讨论，说一说各自知道的感知模块，并结合生活实际，在表 2.1.1中列举感知模块的典型应用案例。
物联网中使用的射频识别器、定位设备、红外感应器等感知设备类似人的感觉器官，可以识别和获取各类事物的数据信息。通过这些感知设备能让没有生命的物体拟人化，让物体也可以有“感受和知觉”，从而实现对物体的智能化感知和控制。
助力知识
通常，一些智能终端设备也被看作感知模块，因为这类终端可以感知人的使用数据，并将人的命令传送给其他设备，实现“人与物”的连接;同时，大多数终端也内嵌了众多的感知设备，例如，手机上有可以检测声音的麦克风、可以观测环境的摄像头，汽车中有定位设备等，如图2.1.4所示。
02
活动2
认识物联网的网络层
01.知识点讲解
活动2：认识物联网的网络层
02
感知只是实现物联网功能的第一步，要实现物联网应用，还需要通过网络(包括互联网)传送数据。网络层的功能是通过各种网络通信技术，实现物与物之间的数据传送、交互与共享，为数据的处理与应用打下基础。活中常见的网络通信技术有蓝牙、Wi-Fi、NFC、移动通信网络等。例如，用蓝牙通信技术可以将计算机与键盘连接起来，如图2.1.5所示
01.知识点讲解
活动2：认识物联网的网络层
02
请同学们以小组为单位查阅资料，观察并讨论生活中还有哪些常见的网络通信技术，这些技术实现物与物相连的应用场景有哪些，并完成表2.1.2.
常见的网络通信技术 应用场景
NFC近场通信技术 用NFC卡靠近门卡感应区，打开门禁
蓝牙通信技术
Wi-Fi 通信技术
4G/5G移动通信技术
表 2.1.2 网络层常见的网络通信技术
01.知识点讲解
活动2：认识物联网的网络层
02
网络层是物联网的神经传输系统，物联网要实现物与物、人与物之间的全面通信，就必须在终端与设备、设备与设备之间进行网络连接。
网络层由各种有线通信网、无线通信网、移动通信网等组成。目前物联网主要应用无线通信网进行通信。
无线通信技术按传输距离可分为两类:一类是短距离传输的局域网通信技术，如 Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等;另一类则是长距离传输的广域网通信技术，如 4G/5G 移动通信技术等，如表2.1.3所示
03
活动3
认识物联网的应用层
活动3：认识物联网的应用层
02
应用层的主要功能是对感知层获取的信息进行分析和处理，做出正确的控制和决策，实现智能化的管理、应用和服务。应用层中包括各类用户界面显示设备及其他管理设备等，应用层也是物联网系统结构的最高层。
应用层可以为用户提供各个领域的物联网服务。例如，智能交通服务、设施监控服务、远程医疗服务、智能商业服务、智能农业服务、智能防灾服务等，如图 2.1.6所示。
01.知识点讲解
活动3：认识物联网的应用层
03
知识拓展
物联网平台
在物联网应用中，管理与控制物联网设备的平台称为物联网平台。一个物联网平台可以看成一款计算机软件，主要为物联网提供应用服务，物联网平台可以从服务器上获得数据(设备采集所得)，整理成可视化的信息(数据、图表)供人们查看;也能够在平台中输入命令，让服务器发送给设备，从而实现智能控制，如图2.1.7所示
01.知识点讲解
活动3：认识物联网的应用层
03
查询现有的物联网应用,举例说出实现人与物交互(物联网平台-设备)和实现物与物(设备-设备)交互的物联网应用，完成表2.1.4。
思考讨论
表2.1.4 物联网应用举例
人与物交互的物联网应用 物与物交互的物联网应用
使用手机远程控制扫地机器人 物流自动拣货系统
>
项目实施
在繁忙的都市生活中，工作或学习了一天的人们希望回到安静舒适的家中休息，缓解一天的疲劳。但城市交通、工业筑等产生的噪声散布在城市的各个角落，使得人们回到家中也常常受到噪声的干扰。
简易噪声监测系统模型分析
因此，某街道推出了一个简易噪声监测系统模型(见图2.1.8)，该系统由噪声监测设备与记录噪声数据的监测平台组合而成，该系统会将噪声监测设备的噪声数据传送到监测平台上，执行人员可以在平台上实时观察数据，也可以将数据导出来进行分析与决策。
01.知识点讲解
活动3：认识物联网的应用层
03
请同学们根据以上描述，将简易噪声监测系统模型的三层架构描述出来，并思考每层可以用什么技术和设备来实现，完成表2.1.5。
层的名称 使用的技术和设备
应用层
网络层
感知层
表2.1.5 简易噪声监测系统模型的组成分析
01.知识点讲解
课堂总结
活动1：认识物联网的感知层
活动2： 认识物联网的网络层
活动3 ：认识物联网的应用层
1
2
3
goodbye
《感谢观看》
- Thank for Viewing -
珠珠老师
2023年电子工业出版社 八年级上册中小学教育资源及组卷应用平台
《2.1物联网的组成》教学设计
教学内容分析
本节课是2022年电子工业出版社出版的八年级上册第二单元第1课。本节课分为三个活动：“认识物联网的感知层”“认识物联网的网络层”“认识物联网的应用层”三部分内容组成。学生通过小组合作探究学习逐步掌握本节课的知识点，具备一定的小组合作能力、探究能力、创新能力等，提升信息社会责任，综合提升信息素养。
教学目标及核心素养指向
1、认识、掌握物联网的感知层知识；（信息意识、计算思维） 2、认识、掌握物联网的网络层知识：（信息意识、计算思维） 3、认识、了解物联网的应用层知识。（信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任）
教学重难点
教学重点： 1、认识物联网的感知层； 2、认识物联网的网络层： 设计原因：认识物联网的感知层、网络层是本节课的主要内容，知识点的渗透需要作为重点内容。 教学难点： 认识物联网的应用层 设计原因：认识、了解物联网的应用层对学生来说比较困难，所以此部分对学生来说难度较高，应作为难点内容。
教学过程
1、情境导入（3分钟）
教师活动 学生活动
情境引入：物联网的起源最早可以追溯到 1991年。在剑桥大学特洛伊计算机实验室工作的科学家们，常常要下楼去看咖啡煮好了没有，这样做会影响工作。为了解决这个问题，他们在咖啡壶旁安装了一个便携式摄像机，镜头对准咖啡壶，利用计算机图像捕捉技术，以3帧/秒的速率把图像传递到实验室的计算机上方便随时查看咖啡是否煮好。这就是物联网应用的雏形--“特洛伊咖啡壶”，它蕴含了物联网的一些基本特征与组成原理。本节我们来探究物联网的组成，并用它分析用物联网技术实现简易噪声监测系统模型的方法。 学生听教师引导生活中的案例,学生讨论，回答提问
设计意图： 激发学生的学习兴趣并快速进入学习状态。
2、新知讲授（35分钟）
教师活动 学生活动
活动1：认识物联网的感知层 摄像头可以充当机器的眼睛，用来感知周围环境的画面;麦克风可以充当机器的耳朵，用来感知周围环境的声音。物联网中类似的感知设备有很多，它们都属于感知层(也称为感知模块)，感知层的功能是对信息进行及时、全面地感知与识别。例如，当人们刷身份证进火车站时，如闸机能感知身份证上的信息，当身份证上的购票信息符合条件时，刷卡者就能通过闸机。生活中常见的感知模块包括RFID读写器、二维码及其识别器和各种各样的传感器。 活动2：认识物联网的网络层 感知只是实现物联网功能的第一步，要实现物联网应用，还需要通过网络(包括互联网)传送数据。网络层的功能是通过各种网络通信技术，实现物与物之间的数据传送、交互与共享，为数据的处理与应用打下基础。活中常见的网络通信技术有蓝牙、Wi-Fi、NFC、移动通信网络等。例如，用蓝牙通信技术可以将计算机与键盘连接起来。 活动3：认识物联网的应用层 应用层的主要功能是对感知层获取的信息进行分析和处理，做出正确的控制和决策，实现智能化的管理、应用和服务。应用层中包括各类用户界面显示设备及其他管理设备等，应用层也是物联网系统结构的最高层。 应用层可以为用户提供各个领域的物联网服务。例如，智能交通服务、设施监控服务、远程医疗服务、智能商业服务、智能农业服务、智能防灾服务等 学生通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务 活动1：认识物联网的感知层 小组合作探究 请与小组成员进行讨论，说一说各自知道的感知模块，并结合生活实际，在表 2.1.1中列举感知模块的典型应用案例。 活动2：认识物联网的网络层 小组合作交流 请同学们以小组为单位查阅资料，观察并讨论生活中还有哪些常见的网络通信技术，这些技术实现物与物相连的应用场景有哪些，并完成表2.1.2.活动。 3：认识物联网的应用层 小组合作探究 查询现有的物联网应用,举例说出实现人与物交互(物联网平台-设备)和实现物与物(设备-设备)交互的物联网应用，完成表2.1.4。
设计意图: 培养学生独立思考的能力，提高核心素养。
3、课堂小结（7分钟）
教师活动 学生活动
总结本课内容： 活动1：认识物联网的感知层 活动2：认识物联网的网络层 活动3：认识物联网的应用层 学生一同回答并梳理知识
设计意图： 帮助学生梳理本节课知识，加深学生对知识的理解。
中小学教育资源及组卷应用平台
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21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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学习单
1
活动1：认识物联网的感知层
请与小组成员进行讨论，说一说各自知道的感知模块，并结合生活实际，在表 2.1.1中列举感知模块的典型应用案例。
实践探究
班级：8年__班
组别：______
2
活动2：认识物联网的网络层
请同学们以小组为单位查阅资料，观察并讨论生活中还有哪些常见的网络通信技术，这些技术实现物与物相连的应用场景有哪些，并完成表2.1.2.
思考与讨论
3
活动3：认识物联网的应用层
请同学们根据以上描述，将简易噪声监测系统模型的三层架构描述出来，并思考每层可以用什么技术和设备来实现，完成表2.1.5。
表2.1.1常见感知模块及典型应用案例
设备图示
设备名称
典型应用案例
RFID读写器通过天线与RFID电子标签
进行无线通信，可以实现对标签识别码和内
RFID读写器
存数据的读出或写入操作。例如，在生产管
理中，使用RFID读写器可快速检查箱内货
物的品类与数量，并为质量追溯提供依据
扫码枪
人体感应
大
传感器
表2.1.2网络层常见的网络通信技术
常见的网络通信技术
应用场景
NFC近场通信技术
用NFC卡靠近门卡感应区，打开门禁
蓝牙通信技术
Wi-Fi通信技术
4G/5G移动通信技术
表2.1.5简易噪声监测系统模型的组成分析
层的名称
使用的技术和设备
应用层
网络层
感知层中小学教育资源及组卷应用平台
《2.1物联网的组成》作业设计
作业分析
作业类型 R基础型作业 R探究型作业 实践型作业 跨学科综合作业
作业类别 R课时作业 单元作业 学期作业
应用场景 课前预习 R课中练习 课后作业
作业对象 R全体学生作业 学生根据情况可选作业
设计思路 通过比较、综合、拓展，巩固本节课知识点，举一反三，让学生自主探究，掌握新知，沟通交流，提升协作能力。
作业内容
1.物联网通常被认为有三个层次，从下到上依次是： 2.在智能电网的远程电力抄表应用系统中，设置在用户电表上的读表器可以收集用户的用电信息，之后通过网络发送并汇总到发电厂的中央控制平台上。中央控制平台完成对用户用电信息的分析，并自动进行相关处理。根据这段描述，请同学们对远程电力抄表应用系统进行分析，并根据三层架构对其进行分类，完成表 2.1.6。 表2.1.6 远程电力抄表应用系统的三层架构分析 3.请同学们将以下各项按照物联网的三层架构进行归类智能交通服务、移动通信网、二维码及其识别设备、射频识别读写器、污染监控、远程医疗服务、互联网、数字农业服务、数据中心、智能终端、 各类传感器、云计算平台、摄像头。 4.了解了物联网的基本原理后，说一说物联网与互联网的区别。
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21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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