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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 走进万物互联的世界 学科 初中信息技术 年级 八年级
教材分析 本课教材围绕物联网的应用与安全展开。开篇点明互联网与物联网的联系和区别，为后续学习奠定基础。通过组织辩论活动，引导学生深入思考两者在现代社会的重要性。接着列举智慧农业等案例，展现物联网的高效便捷。还介绍了智联网概念及融入人工智能的物联网应用特点。同时，借助案例揭示物联网安全隐患，提出保障安全的方法。最后安排思考与实践活动，加深学生对物联网的理解，培养其观察、分析和解决实际问题的能力，提升信息科技素养 。
学习目标 信息意识：能区分互联网与物联网的特征差异，理解万物互联对社会发展的影响，通过智慧农业等案例，感知物联网技术对传统产业的变革价值，关注物联网应用中的隐私泄露、设备入侵等安全隐患。计算思维：分析物联网系统架构（感知层-网络层-应用层），理解数据采集与传输逻辑，对比普通物联网与AIoT应用的差异，培养技术迭代的辩证思维，针对智能家居场景设计安全防护方案，形成系统性风险防控思维。数字化学习与创新：利用模拟辩论活动探究技术发展关系，培养协作探究能力，通过"AI+物联网"应用设计任务，实践跨学科创新融合，结合案例分析提出传统领域物联网改造的创新设想。信息社会责任：认识物联网设备被恶意操控的社会危害，树立安全使用意识，讨论黑客攻击案例时，建立技术应用的伦理边界认知，在智能家居设计中主动考虑隐私保护机制，强化责任担当。
重点 理解物联网与互联网的辩证关系及技术特征，掌握智慧农业等典型应用场景的实现原理，认识AIoT（人工智能物联网）的技术升级逻辑。
难点 物联网三层架构（感知层/网络层/应用层）的抽象理解，物联网安全风险从"信息泄露"到"物理操控"的认知跃迁，在智能家居设计中平衡便捷性与安全性的实践能力。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 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。 初步了解物联网和互联网的关系。 引出“互联物联比一比”。
讲授新课 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。(1)观点陈述阶段：正方一辩及反方一辩陈述观点，时间各为1分30秒。(2)攻辩阶段：攻辩由正方二辩开始，正反方二辩、三辩双方交替进行辩论。辩方由攻方任意指定，如正方二辩可向反方三辩提问，时间为1分钟；再由反方三辩向正方二辩提问，时间为1分钟。攻辩阶段，提问方只问不答，回答方只答不问。(3)自由辩论阶段：双方各3分钟，正方先提问，正反方交替提问。(4)观众提问阶段：观众向场上除四辩外任一辩手提一个问题。(5)总结阶段：双方各1分30秒，反方四辩先进行总结，然后轮到正方四辩总结。(6)评委打分阶段：评委打分，评委代表点评比赛。(7)主席宣布比赛结果及最佳辩手。请你总结辩论过程，填写表1-3-1。物联网互联网优点缺点区别联系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)。案例分析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。思考：物联网技术还在哪些传统领域上有所应用 试举例说明。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。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23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。案例分析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……思考：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 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。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阅读物联网安全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。拓展学习——物联网卡物联网卡是什么？物联网卡是一种专为物联网设备打造的通信卡，由运营商（如移动、联通、电信）基于2G/3G/4G/5G/NB-IoT等蜂窝网络技术提供，核心功能是实现设备与互联网的稳定数据传输。与普通手机SIM卡相比，它无需语音通话功能，专注于低功耗、高安全性设计，并通过独立APN接入点或专属号段保障网络稳定性。形态上分为普通SIM卡、贴片式卡及eSIM（嵌入式卡），适应不同设备的物理需求。物联网卡对物联网的意义基础设施支撑 ：作为设备联网的核心纽带，物联网卡构建了物理世界与数字世界交互的底层通道，是万物互联的“神经末梢”。 降本增效 ：通过实时数据传输和远程控制功能，可减少人工巡检（如养殖场管理成本降低30%）、优化资源利用（如饲料浪费减少40%）。 推动智能化升级 ：支持智能算法（如疫病预警、自动驾驶决策）与边缘计算协同，加速农业、工业、城市管理等领域的数字化转型。3.物联网卡的应用场景智慧农业 水产养殖中通过传感器监测溶解氧、水温，远程调控投喂机。 智能交通 车载导航实时更新路况，自动驾驶汽车依赖5G物联网卡传输高精度地图数据；物流运输中监控货物位置及温湿度。工业与城市管理 工厂设备通过4G DTU模块实现故障预警；水库大坝使用多网融合网关监测水位变化，防范洪灾。 智能家居 空调、安防摄像头等设备通过物联网卡联网，用户可远程控制家电状态，如调节温度或查看实时监控画面。4.技术发展趋势eSIM技术逐步普及，实现设备“出厂即联网”；5G RedCap技术降低小型设备（如智能手环）的接入功耗；卫星通信（如北斗短报文）扩展了无人区设备的覆盖能力。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。【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。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 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。分析智慧农业中物联网的应用案例。了解AIoT的基本含义。通过查阅资料，了解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 分析案例，了解物联网安全的重要性。学习物联网安全包含的类型。了解物联网卡的相关知识。回顾本单元学习内容，完成想一想、试一试和评价。 通过辩论活动，让学生深刻认识互联网和物联网的关系。通过案例分析，加深学生对物联网应用的理解。初步了解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。通过查阅资料，培养学生的数字化学习能力。通过分析案例，初步了解物联网安全的重要性。为学习物联网安全做铺垫。通过学习物联网安全知识。加深对物联网安全的认识。通过学习物联网卡，认识到物联网卡的重要作用。通过回顾本单元学习内容，进一步梳理物联网知识。
课后练习 1.选择题（1） 关于互联网和物联网的关系，以下说法正确的是（ ） A. 互联网和物联网完全独立，没有联系B. 互联网是物联网的基础，物联网扩展了互联网的外延C. 物联网是互联网的基础，互联网扩展了物联网的外延D. 互联网和物联网只是名称不同，功能完全相同 答案 ：B 解析 ：根据教材内容，“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。”因此，选项B正确。（2） 以下关于物联网安全的说法，不正确的是（ ） A. 物联网安全主要分为物理安全、网络传输安全和数据安全三大类B. 物理安全阶段，不法分子可能切断物联网系统的控制电源，给用户带来损失C. 网络传输安全通过加密传输技术，可以确保信息在传输过程中不被盗取或破解D. 数据安全阶段，只需要对用户身份进行验证，不需要对数据进行加密 答案 ：D 解析 ：根据教材内容，“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。”因此，选项D中“只需要对用户身份进行验证，不需要对数据进行加密”的说法是不正确的。2. 案例分析题某农场采用物联网技术监测大棚环境，请分析：① 该系统包含哪些物联网层级结构？② 若黑客篡改温度传感器数据会导致什么后果？③ 提出两条防范数据篡改的措施。实践设计题 （100字）3.假设为学校设计智能节水系统：① 列出需要部署的传感器类型② 绘制简单的数据传输流程图（标注感知层→网络层→应用层）③ 说明系统如何通过APP向管理员推送漏水警报。 结合本课学习内容，独立完成课后练习。 通过课后练习，强化物联网的基本内容。
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：同学们，今天我们深入探讨了物联网技术的核心内容：首先明确了物联网"感知-传输-应用"的三层架构，通过智慧农业案例理解了其工作原理；其次对比了传统物联网与AIoT的智能化升级特征，分析了智能家居等场景中的安全风险；最后通过设计实践，掌握了平衡技术便利性与安全性的方法。请大家记住三个关键点：物联网是互联网的延伸，但具有终端感知和物理控制特性。AIoT=物联网+人工智能，带来更智能的决策能力。技术越先进，越需要重视数据安全和隐私保护。 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。
21世纪教育网www.21cnjy.com精品试卷·第2页（共2页）
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