资源简介

(共35张PPT)
第8课
体验物联网
（湘科版）九年级
全
01
学习目标
内容总览
02
新知导入
03
探究新知
05
课堂练习
06
课堂小结
07
板书设计
04
知识拓展
课后作业
08
教学目标
认识物联网对生活的改变，体会其带来的便捷与智能，感受科技发展的价值。
01
02
意识到物联网应用中信息安全的责任，合理设计应用以保障数据安全。
03
能从生活发现问题，运用物联网知识分析、设计并解决实际问题。
04
责任担当
创意物化
解决问题
价值体认
发挥创意设计物联网应用模型，通过实践将创意转化为实际成果
新知导入
当车辆驶入ETC车道，车载电子标签和路侧单元会借助微波通信迅速交换车辆信息。紧接着，路侧单元会把这些信息传递给收费站计算机系统，而计算机系统则会进一步与银行系统进行交互，从而完成扣费流程。在这一系列过程中，设备之间实现了无缝连接与信息共享。
那么，在这个场景里，设备究竟是如何达成“互联互通”的呢？它们之间信息传递的原理和方式又是怎样的呢？
探究新知
活动准备
在物联网应用中，设备信息的感知、传递和处理构成了物联网的基本要素。如共享单车是通过GPS等定位技术来感知单车的位置变化，通过移动互联网来传递信息，控制中心实现计费、反馈等功能。
探究新知
议一议
活动准备
上网查找相关资料，说一说，下面这几种物联网应用是如何感知信息、传递信息和处理信息的？
扫描设备
感知信息：扫描设备利用光学传感器（激光扫描器发射激光束接收反射光分析条纹图案，摄像头通过图像采集与识别技术）读取商品条形码或二维码信息。
传递信息：扫描设备借助有线（USB接口）或无线（蓝牙）连接，把感知到的信息传给相连的计算机系统或其他终端设备。
处理信息：计算机系统接收信息后解码，将条形码或二维码信息转为商品具体信息，在POS系统中进行交易处理，如记录销售数据、更新库存 。
扫描设备
探究新知
议一议
活动准备
上网查找相关资料，说一说，下面这几种物联网应用是如何感知信息、传递信息和处理信息的？
ETC系统
感知信息：ETC靠车载电子标签（OBU）与路侧单元（RSU）通信感知车辆信息，车辆进入车道时路侧单元发射微波信号激活车载电子标签，其将车辆信息发送给路侧单元。
传递信息：车载电子标签与路侧单元通过5.8GHz频段微波通信传递信息，路侧单元把车辆信息传至收费站计算机系统，该系统再与银行或支付系统网络通信完成费用扣除。
处理信息：收费站计算机系统根据车辆信息计算费用，与银行系统交互结算，并记录车辆通行信息用于交通流量统计和管理。
ETC系统
探究新知
议一议
活动准备
无人驾驶汽车
感知信息：无人驾驶汽车借助激光雷达（发射激光束测反射时间创建三维点云图）、摄像头（捕捉图像识别多种目标）、毫米波雷达（利用毫米波检测目标距离等）、超声波传感器（近距离检测障碍物）感知周围环境信息。
传递信息：各传感器通过汽车内部通信总线（如CAN总线）将信息传至中央处理单元，还可能用无线通信技术（如4G/5G、V2X通信）与外部交互获取实时交通等信息。
处理信息：中央处理单元融合处理传感器信息，综合分析环境后依规则算法制定行驶策略，发送控制指令给执行机构实现自主行驶。
无人驾驶汽车
探究新知
议一议
先查阅相关资料，学习基本知识。
围绕毒品及其危害，各种形式的诱惑、陷阱及其预防，相关法律法规等方面，设计调查问卷。
随机抽取本校不同年级、班级和性别的学生进行调查。
对回收的问卷进行数据整理，剔除无效问卷，统计关键信息。
结合问卷结果，选取部分学生进行访谈，补充细节信息。
要获得相对全面、准确的调查结果，我们该如何展开调查呢？
活动准备
探究新知
议一议
根据以上信息，小组讨论有几种烧水泡茶方案，哪一种花费时间最短？
活动准备
序号 方案 花费时间
1 洗茶壶→洗茶杯→拿茶叶→烧开水→泡茶（依次顺序进行） 2+1+1+15+1=20分钟
2 烧开水（同时洗茶壶、洗茶杯、拿茶叶）→泡茶 15+1=16分钟（最短）
探究新知
了解了物联网基本原理，我们可以尝试设计制作一个简单的物联网应用模型，其一般过程如下：
活动实施
分析设计
系统搭建
程序实现
调试完善
探究新知
活动实施
物联网应用模型需求分析与设计
我们要善于从生活中发现问题。如小区停车位非常紧张，经常出现车开进来但找不到车位的情况。能否在进车库之前就知道停车位情况，如果有车位就打开道闸放汽车入内，反之就关闭道闸？我们可以尝试设计一个简单的模型来解决这一问题，实现过程可以用下图来表示：
探究新知
活动实施
做中学
从日常生活中发现类似的问题，并分析需求，做出初步设计。
需求分析： 教室光线过暗时灯自动亮起，光线充足时自动关闭，节省电能且保护视力。
初步设计 ：用光传感器感知教室光线强度，通过Arduino主板处理信息，控制灯光的开关；若光线低于设定值，触发开关开灯，高于设定值则关灯。
探究新知
活动实施
系统搭建与程序实现
明确基本需求和实现流程后，我们可以从信息感知、信息传递和信息处理三个方面考虑如何搭建系统模型。
例如：在这个模型中，我们要感知车位上是否停有汽车，可用红外传感器或超声波传感器。我们可用舵机实现开闸、关闸的效果。
探究新知
活动实施
常见的传感器有如下几种：
小锦囊
红外传感器 光传感器 声音传感器 烟雾传感器
探究新知
活动实施
在设置了车位传感器后，可以通过有线或无线的方式来发送车位信息到中央控制单元。
我们可以在Arduino平台中实现信息处理。Arduino是一款便捷灵活、简单易学的开源平台，由硬件（各种型号的Arduino主板）和软件（Arduino IDE）两部分组成。Arduino通过各种传感器和其他的装置来采集信息、处理信息和控制反馈。
自动车库模型示意图
Arduino平台处理信息
舵机控制道闸
探究新知
活动实施
编写控制程序，见下图。
探究新知
活动实施
小组合作，尝试改进这个模型，增加更多的功能。
车库车位模型系统改进
做中学
功能 方案
监测是否有车辆靠近道闸 显示剩余车位数量 车位被占用时发送提醒 在道闸附近增加一个红外传感器
添加LED显示屏，通过Arduino传输剩余车位数据并显示
通过无线模块连接手机，车位占用后向管理员手机发送通知
探究新知
活动实施
物联网应用的实现
如果仅仅实现前面提到的那些功能，只是搭建了一个具有反馈功能的智能车库，还不能体现物联网的优势。
假设有这样的场景：我们开车去市中心购物，汽车的导航系统能自动引领我们去一个有停车位的停车场。
要实现这样的功能，从原理上说就是把许多个智能车库通过物联网连接起来，并实现与汽车导航系统的连接，这样就可以自动引导我们去停车。将来如果加入无人驾驶技术，就能更好地发挥物联网的优势。
物联网
探究新知
活动实施
物联网产品开放平台能帮助开发者实现设备的接入和设备的连接，快速完成产品开发部署，为智能硬件、智能家居产品提供完善的物联网解决方案。
小锦囊
探究新知
交流评价
分小组介绍自己设计的物联网创意。
本小组设计智能教室环境调控系统，针对教室温湿度、空气质量、光线等影响学生学习与健康的问题，以 Arduino 主板为核心，连接温度、空气质量、光传感器采集环境数据；通过 Arduino IDE 编写程序设定阈值，数据超出阈值时自动触发空调、风扇、空气净化器、灯光等执行机构调节环境；系统增设网络模块，支持老师和管理人员远程查看环境数据、操控调节设备。
探究新知
交流评价
给你留下最深刻印象的创意是：
“智能教室环境调控系统”给我留下了最深刻的印象。因为它紧密结合了我们的校园生活，切实解决了教室环境可能影响学生学习和健康的问题。通过物联网技术，实现了教室环境的自动调节和远程监控，不仅提高了教室环境的舒适度，还体现了科技在日常生活中的有效应用，让我们看到了物联网为教育环境带来的积极改变。
探究新知
拓展提升
我还想完成以下任务：
设计一个校园气象站。
设计智能家居。
设计校园智能门禁系统（识别学生身份后自动开门）。
设计家庭智能灌溉系统（检测土壤湿度自动浇水）。
探究新知
物联网中，信息传输的方法有很多，在不同的情况下可以灵活选择不同的方法进行信息传输。
物联网信息常见传输方法及特点
信息园地
移动网络 数据单点传输；速度较快；传输距离远；耗电多。
Wi-Fi 可单点工作；速度快；距离较短；功耗较大；传输数据量大。多方协作，自组网；速度一般；可传输数据量较小；距离较短；低功耗。
ZigBee 需要双方配对协议；速度较快；距离短；功耗比Wi-Fi小；传输数据量较大。
蓝牙 可单点传输数据；传输距离远，覆盖范围广；数据传输实时性不高；终端功耗低；网络信号穿透力强。
LPWAN（低功耗广域网） 数据单点传输；速度较快；传输距离远；耗电多。
知识拓展
物联网信息传输有多种方法，请列举出三种常见的物联网信息传输方法，并简要说明它们各自的特点。
Wi - Fi：可单点工作，传输速度快，能传输的数据量大，但传输距离较短，功耗较大。
ZigBee：需要双方配对协议，传输速度较快，传输数据量较大，不过传输距离短，功耗比Wi - Fi小。
蓝牙：可单点传输数据，终端功耗低，网络信号穿透力强，但传输距离相对较短，覆盖范围有限，数据传输实时性不高。
知识拓展
某小组设计 “校园智能门禁系统（识别学生身份后自动开门）”，请结合物联网原理，简要说明该系统的实现流程（需包含感知、传递、处理三个环节）。
感知：通过身份识别设备（如射频识别传感器、摄像头图像识别）感知学生身份信息（如校园卡信息、人脸信息）；
传递：通过 Wi-Fi 或蓝牙将感知到的身份信息传输到系统控制单元（如 Arduino 主板）；
处理：控制单元对接收到的身份信息进行验证，若为已注册学生身份，发送控制指令给门禁执行机构（如舵机），驱动门自动打开；若身份未通过，门禁保持关闭并可记录信息。
知识拓展
结合文本中物联网的应用场景，分析物联网技术对我们的生活和社会发展有哪些积极影响？（至少答出两点）
①提升生活便捷性
②优化资源利用与管理
③保障健康与安全
课堂练习
一、选择题
1. 下列设备中，主要用于物联网“信息感知”环节的是（ ）
A. Arduino主板 B. 蓝牙模块 C. 光传感器 D. 舵机
2.ETC系统中，车载电子标签与路侧单元之间的信息传递采用的技术是（ ）
A. 激光扫描 B. 微波通信 C. 蓝牙通信 D. 4G/5G
3. 关于Arduino平台的描述，错误的是（ ）
A. 包含硬件主板和软件IDE B. 可连接传感器采集信息
C. 只能实现有线数据传输 D. 可控制执行机构实现反馈
C
B
C
课堂练习
二、填空题
1. 物联网是通过信息传感器、定位识别技术采集信息，通过网络连接实现______、______的泛在连接，进而实现智能化感知、识别和管理。
2. 设计物联网应用模型的一般过程为：___________、__________、程序实现、调试完善。
物与物 物与人
分析设计 系统搭建
课堂练习
三、判断正误题（对的打 “ ”，错的打 “×”）
1. 超市扫码器通过光学传感器感知商品信息，再通过Wi-Fi直接传递到银行系统处理。（ ）
2. ZigBee传输方式具有低功耗、自组网的特点，适合用于传输大量数据的物联网设备。（ ）
3. 智能教室环境调控系统中，Arduino主板主要承担信息处理的任务，根据传感器数据控制执行机构。（ ）



课堂总结
通过这堂课的学习，我们不仅理解了算法是程序的灵魂，掌握了计算机解决问题的一般流程（问题分析→算法设计→画流程图→程序实现→调试验证），还学会了用流程图表示算法逻辑，培养了逻辑思维和问题优化意识。
板书设计
体验物联网
一、探究新知
1.活动准备 2.活动实施
①物联网应用模型需求分析与设计
②系统搭建与程序实现
③物联网应用的实现
3.交流评价 4.拓展提升 5.信息园地
二、知识拓展
课后作业
观察生活中的一种物联网应用（如共享单车、智能门锁、快递柜等），详细分析其“感知信息、传递信息、处理信息”的具体方式，并对比本课所学的ETC或无人驾驶汽车，总结该应用的传输方式特点。（可图文结合说明，字数不少于150字）
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php
让备课更有效
www.21cnjy.com
Thanks!

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