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第1.3课《物联网的应用与安全》教学设计
课题 物联网的应用与安全 单元 第一单元 学科 信息科技 年级 八年级
核心素养目标 信息意识：学生通过对物联网与互联网的对比分析，敏锐察觉二者特性差异，强化对其在多元生活场景中应用表现的感知能力。计算思维：全面深入剖析物联网的工作流程，清晰梳理物理安全、网络传输安全、数据安全的分类依据，精准理解其底层技术逻辑。数字化学习与创新：在小组讨论中可以紧密结合丰富实际案例展开分析，积极投身实践操作，探究人工智能技术为物联网应用赋予的创新动力。信息社会责任：让学生密切关注物联网安全事故典型案例，精准洞察潜在安全隐患，牢固树立并切实履行保障物联网安全、可靠应用的责任意识。
教学重点 学生通过对物联网与互联网的对比分析，敏锐察觉二者特性差异，强化对其在多元生活场景中应用表现的感知能力。
教学难点 让学生密切关注物联网安全事故典型案例，精准洞察潜在安全隐患，牢固树立并切实履行保障物联网安全、可靠应用的责任意识。
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1.3课 物联网的应用与安全学习目标：1. 认识互联网和物联网的联系与区别。 2. 通过物联网应用案例，体会万物互联带来的高效与便捷。3. 了解物联网安全在物联网应用中的重要性。活动背景：物联网与互联网的关系就像花与叶的辩证关系，两者既相互联系又相互区别。互联网是物联网的基础，物联网则将互联网的外延逐渐扩展，为我们开辟了一个由虚拟转向现实的崭新领域。 了解活动目的了解活动背景 帮助学生初步了解本课目标通过活动背景引导学生了解本课内容
讲授新课 新知讲解：一、马上行动：互联物联比一比以小组为单位，围绕辩题“在现代社会，互联网与物联网谁更重要”展开讨论。根据各自立场，选出双方队员，每方有四名辩手,即一辩、二辩、三辩、四辩，另外选出主席和评委，请你总结辩论过程，填写表 1-3-1。（详细内容看教材p15）物联网互联网优点实现物物相连，智能化控制，提升生产生活效率信息传播快，资源共享便捷，社交娱乐丰富缺点安全隐患大，设备兼容性差信息繁杂，易受网络攻击区别物联网侧重物与物、人与物连接，实现智能化管理控制；互联网侧重人与人的信息交互和资源共享联系物联网基于互联网技术，互联网为物联网提供传输和交互基础互联网的本质是基于手机和计算机的线上信息与内容共享。互联网是虚拟互联，用互联网技术搭建的虚拟平台或社区可连接人与人或人与服务。物联网的本质是感知与服务。物联网是一种建立在互联网上的泛在网络，通过联网通信技术或互联网技术搭建物与物之间的系统或平台。物联网技术的重要基础和核心是互联网，它通过各种有线和无线网络与互联网融合，从而将物体的信息实时准确地传递出去(图1-3-1)。小贴士：物联网和互联网的关系 物联网与互联网既区别又联系，区别在于互联网侧重虚拟的人与人信息共享，物联网侧重物与物、人与物的感知服务；前者面向人，技术围绕信息传输，后者面向人和物，技术涵盖更广。联系是，物联网以互联网为基础，通过网络融合传递物体信息，二者都追求信息互通共享，相互促进，共同推动信息社会发展。二、案例分析一：智慧农业利用互联网与物联网技术提升生产、经营、管理和服务水平，培育网格化、智能化、精细化的现代种养和生态农业新模式。农户通过高清摄像头不仅能清晰观测到农作物的生长情况，还可以对农作物生长情况、病虫害预测等方面进行数据积累分析与预警(图1-3-2)。在畜牧业精准养殖的实际应用中，智慧养猪系统不仅可以实时、清晰地将画面传输到后台的智慧显示屏幕中，还可以通过智能模型算法，分析肉猪成长和预计出栏情况、母猪的繁殖情况，以及在肉猪出现打架现象时及时报警，降低生产风险。小贴士：物联网和互联网技术在农业上有什么缺点 物联网和互联网技术在农业应用中存在诸多不足。设备部署与平台搭建成本高昂，小规模农户和企业难以承受；技术专业性强，农村地区缺乏专业人才，设备维护与数据利用困难；偏远地区网络覆盖差，影响数据传输与远程控制；农业数据含敏感信息，存在网络攻击导致数据泄漏风险，威胁农户利益 。三、思考：请回答:1.物联网技术还在哪些传统领域上有所应用 试举例说明。 能源领域：国家电网借助物联网部署智能电表，实时采集用户用电数据、传输至后台。据此精准预测负荷、科学调度电力，降低能源损耗，同时方便用户通过手机应用自主管理用电。物流领域：顺丰在物流车辆安装 GPS 与传感器，实时追踪位置、速度等；货物粘贴电子标签监测温湿度、震动。以此实现车辆高效调度、保障货物运输安全，提升整体物流效率。环保领域：水域布置水质监测传感器采集酸碱度等参数，工厂排污口安装监测设备，数据经物联网实时传输至环保平台，助力及时发现污染问题、快速采取治理措施 。四、阅读：2017年 11月28日,“万物智能·新纪元--AIoT 未来峰会”首次正式向公众提出智联网--AIoT的概念(图1-3-3)。智联网建立在人工智能和物联网的基础上，目标是“万物智能互联”。这种智能互联是指智能体之间的“协同知识自动化”和“协同认知智能化”，也就是以某种协同的方式实现从原始经验数据的主动采集、获取知识、交换知识、关联知识到知识应用，如推理、决策、规划、控制等全自动化的过程。因此，智联网的本质是以互联网物联网技术为基础的知识自动化系统。小贴士：智联网的应用智联网作为物联网高级阶段，融合人工智能实现智能决策与自动化控制。智能家居中实现设备深度联动，提供舒适体验；智能交通优化出行效率与安全性；智能医疗实现远程诊断和个性化服务；智能工业助力设备运维与生产优化；智能农业实现精准种植与管理，全方位提升各领域智能化水平 。五、马上行动：与普通的物联网应用相比，融入了人工智能技术的物联网应用有哪些特点 请你查阅更多资料，填写表 1-3-2。序号普通物联网应用人工智能级物联网应用两者不同之处1车站刷身份证进站刷脸过港珠澳大桥实现八秒通关都是身份识别，后者将人脸识别与身份核实相结合，更加快速、高效2普通摄像头监控普通摄像头监控前者仅记录画面，后者能智能分析画面，自动识别异常并报警3手动调节温控器智能温控器自动学习习惯调节温度前者需手动操作，后者可通过学习用户习惯，自动调节温度4超市人工盘点库存智能货架自动监测库存补货提醒前者依赖人工，耗时耗力，后者自动监测库存，及时提醒补货5人工分拣包裹智能分拣机器人自动分拣包裹前者靠人力，效率低，后者利用智能算法和机械臂，高效精准分拣物联网应用越来越普遍,人们的生活越来越便捷。然而,“便利”的背后潜藏着安全隐患,一旦发生安全事故，往往会给物联网用户带来难以估量的损失。小贴士：物联网应用安全隐患突出。隐私与数据安全上，APP 超范围收集、平台防护不足致信息泄露，还可能被滥用。网络攻击层面，恶意软件（病毒、木马、勒索软件等）威胁数据安全；钓鱼攻击诱骗用户信息；DDoS 攻击使服务器瘫痪。应用自身也有漏洞，代码缺陷如 SQL 注入，配置不当如开放不必要端口、弱密码等，都易被黑客利用。六、案例分析二：2015 年，美国某汽车公司宣布在美国召回140万辆轿车和卡车，以防有黑客通过互联网远程操控车辆。这起汽车召回事件源于两名网络安全专家的一场实验:他们利用互联网技术侵入了一辆正在行驶的车辆的电子系统，由此可远程控制空调、雨刷器、电台等设备，甚至可以使车辆冲进路旁的沟里……小贴士：如何减少车辆被控制的可能性为避免车辆遭网络入侵，可从多方面着手。技术上强化网络防护，运用加密技术、入侵检测系统，定期更新软件修复漏洞；管理上严格把控供应商，建立安全测试与认证标准；用户层面则需提升安全意识，不随意连接不明网络，同时积极响应车企召回与更新通知，多方协同筑牢车辆网络安全防线。七、思考：请回答:1.央视“3·15”晚会曾曝光物联网被攻击后的场景，例如智能摄像头下的家庭画面被截获和偷看，智能开关突然失控导致家里的灯泡不能正常照明，等等。在日常生活中，你还知道哪些物联网安全事件 对大家造成了什么影响 智能摄像头信息泄露：某品牌智能摄像头因安全防护漏洞，被黑客入侵，大量用户家中画面遭偷拍并在网络传播，严重侵犯用户隐私，引发公众对家庭安全担忧，也损害品牌声誉。智能门锁被破解：部分智能门锁因加密算法缺陷，黑客利用工具可轻松破解密码，导致用户家门被非法打开，威胁家庭财产安全，让消费者对智能门锁安全性产生质疑。智能电表数据篡改：黑客攻击智能电表系统，篡改用户用电数据，造成计费混乱。这既损害电力公司利益，也让用户面临不合理电费支出，破坏正常用电秩序。互联网时代，安全风险主要存在于信息层面。众所周知，物联网实现了物与物的联结一旦“物”被侵占，那么你的“物”就变成了别人手中的提线木偶，住他人操控。八、马上行动：尝试为你之前设想的智能家居应用加上人工智能技术，思考一下，该应用有没有安全隐患 如果有，你有采取相应的措施规避这些隐患吗 请填写表 1-3-3。智能家居应用加入AI技术后的应用安全隐患解决办法智能门锁AI 人脸识别解锁人脸数据泄露、算法被破解数据加密存储，定期更新算法，加强服务器安全防护智能摄像头AI 行为分析监控隐私被窥探、视频流被劫持开启隐私模式，对视频传输加密，设置访问权限智能窗帘AI 根据光照、时间自动调节开合控制指令被篡改，导致隐私暴露对控制信号加密，设置权限管理，定期检查网络连接智能体重秤AI 分析健康数据并给出建议健康数据泄露，被不法利用本地存储优先，数据脱敏处理，软件及时更新智能扫地机器人AI 规划最优清扫路径被黑客控制乱撞，损坏家具隔离机器人网络，设置安全围栏，更新固件防漏洞九、阅读：与物联网工作的三大流程相对应，物联网安全可以分为物理安全(感知)、网络传输安全(传输)、数据安全(处理与控制)三大类。(1)物理安全。在感知阶段获得的大量数据是最容易暴露的信息，如果不法分子利用这一特点，切断物联网系统的控制电源，可能会给用户带来不可估量的损失。(2)网络传输安全。 网络传输安全是指传输过程中，数据从访问端到服务端的安全。加密传输技术可以让信息难以被盗取，即便盗取后也很难被破解。 (3)数据安全。存储在后台的数据，尤其是包含用户敏感信息或企业核心机密的部分，往往是网络攻击者最想得到的。对用户身份验证实施严格的安全策略，严格管控登录行为，并对数据进行加密，可最大限度保障数据安全。九、课堂练习： 完成课件29-30页的课堂练习题十、单元巩固：【想一想】通过本单元的学习，你对万物互联场景的感受如何 结合你的理解，描述一下你在生活中遇到的物联网场景，并说说该物联网系统对你的生活产生了哪些影响。学完本单元，我惊叹于万物互联的奇妙。它打破设备间的壁垒，让生活变得智能又高效。
生活里，智能快递柜是典型物联网场景。它通过网络与用户手机、快递系统相连。快递员存件时，系统录入信息并给用户发取件码；用户取件时，输入取件码或扫码开箱。这方便了快递收发，不受时间限制；提升了快递配送效率，减少快递员等待时间；还保障包裹安全，降低丢失风险，让生活更加省心。【试一试】请开展走访调查，了解周边社区、村镇、城市在物联网的推动下，有哪些新的变化。尝试制作一份 PPT，记录物联网改变生活的真实案例，并与同学们分享。十一、学习评价：内容要求得分(0~10分)感受物联网理解物联网的基本概念，了解物联网的工作流程;熟悉并学会操作身边常见的物联网系统;感受物联网给人们的生活、学习及工作方式等带来的改变10分初识智能家居了解智能家居及其常见产品;体验智能家居产品;感受智能家居的便利性10分物联网的应用与安全认识互联网和物联网的联系与区别;通过物联网应用案例，体会万物互联带来的高效与便捷;清楚物联网安全在物联网应用中的重要性10分十二、拓展延伸：物联网安全播放视频感知延伸层技术主要负责信息采集与获取。传感器能敏锐捕捉各类物理、化学等信息；射频识别技术可自动识别并读写数据，助力物品追踪；全球定位系统精准定位物体位置。它们如同物联网的 “眼睛” 和 “触角”，为后续的数据处理和决策提供基础信息。网络层技术 承担数据传输任务。短距离通信如蓝牙、Wi - Fi 便捷设备互联；中长距离通信技术像 LoRa、4G/5G，满足不同场景下数据长距离、高速率传输需求；有线通信的工业以太网则在工业场景保障稳定通信，是物联网的 “神经脉络”。应用层技术实现数据价值挖掘与应用。云计算提供强大算力与存储；大数据分析从海量数据提取关键信息；人工智能赋予设备智能决策能力。它们是物联网发挥作用的关键，让物联网真正服务于生产生活，如同物联网的 “智慧大脑”。 进行物联网和互联网的辩论赛补充课外知识学习了解物联网和互联网在农业的应用完成思考练习题完成阅读完成物联网和人工智能物联网的表格了解案例分析二，分析其中含义完成思考练习题完成ai技术表格完成阅读，了解物联网安全的分类完成课堂练习完成单元巩固相关题目完成学习评价播放视频介绍三种技术 通过辩论赛让学生更加清晰地认识物联网和互联网让学生明白物联网和互联网的关系让学生知道互联网和物联网的应用方式培养学生独立思考能力引导学生了解智联网相关知识锻炼学生自主学习总结能力，了解人工智能的重要性让学生明白互联网安全的重要性培养学生独立思考能力，培养注意互联网安全的重要性让学生明白ai技术也是有缺陷的，培养学生独立思考能力让学生更加清晰地了解互联网安全的分类培养学生独立思考能力，了解学生本节课吸收情况让学生对本单元有个清晰认知，并培养学生总结能力让学生对自我有清晰认知，并可以根据要求提升自己补充学生课外知识补充学生课外知识
课堂小结 物联网的应用与安全1.进行新知内容2.了解物联网和互联网的关系3.物联网的安全隐患问题4.完成课题练习5.进行相关知识拓展 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
课后作业 完成相关填空题物联网的工作流程包括感知、传输、处理与控制三个步骤。物联网的本质是感知与服务。物联网安全可分为物理安全、网络传输安全、数据安全。互联网是物联网的基础。智能网建立在人工智能和物联网的基础上，目标是万物智能互联。身为学生该如何注意物联网的安全，通过动手实践与资料收集，制作一份手抄报，并与同学们分享。 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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