资源简介

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《物联网的构成与安全》教学设计
课题 活动二 物联网的构成与安全 主题 一 学科 信息科技 年级 八
教材分析 本课选自湘科版《信息科技》八年级上册主题一活动二。本课是在学生已了解物联网的起源与发展基础上，进一步聚焦物联网的系统构成与安全保障。教材从物联网的四层基本架构入手，通过动物迁徙追踪、白鹤滩水电站大坝监控等典型案例，引导学生分析感知层、网络层、平台层、应用层各层的功能与作用。教材还系统介绍了物联网面临的安全风险（自然灾害、软硬件漏洞、人为入侵破坏等）及其防护方法，并引导学生理解物联网技术自主可控对国家战略安全的重要意义。本课内容兼具技术认知与安全意识培养，是落实信息科技学科核心素养的重要载体。
学习目标 1. 信息意识：感知物联网四层架构的价值，能识别感知、网络、平台、应用各层在案例中的功能与作用。2. 计算思维：理解物联网分层架构与数据流转过程，能运用架构图分析案例系统构成，归纳物联网工作机理。3. 数字化学习与创新：能借助数字化工具分析物联网应用案例，构想简单的物联网解决方案，提升创新思维能力。4. 信息社会责任：认识物联网安全风险，理解关键技术自主可控对国家战略安全的重要意义，树立保障数据安全的意识。
重点 1. 物联网的四层基本架构（感知层、网络层、平台层、应用层）及其功能。2. 物联网面临的主要安全风险及基本防护方法。
难点 1. 理解数据在物联网四层结构中的流转过程（感知层采集上行，平台层决策后下行控制设备，形成闭环）。2. 理解物联网技术自主可控对国家安全的战略意义。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 引用教材活动背景：无处不在、无所不容的物联网拓展了人类认知和控制物理世界的能力，正在深刻地改变着我们的生活、学习和工作方式。提问：物联网机遇与风险并存，同学们知道物联网存在哪些安全隐患吗？出示物联网安全事件案例（如智能摄像头被入侵、智能电表漏洞等），引发学生思考。引出课题——物联网的构成与安全。 聆听，结合生活经验回答问题，分享自己所知的物联网安全事件。 从宏观数据切入，激发学生对物联网的好奇心，自然引出本课主题。
讲授新课 活动一：物联网的基本构成1. 讲解物联网的基本结构通常分为四层：感知层负责收集和获取数据，包括各种传感器和执行设备；网络层负责感知层和平台层之间的数据传送；平台层负责数据的存储、检索、使用和安全保护等；应用层提供各种行业应用和智能服务，如智能家居、智能交通、智慧医疗等。展示物联网基本架构示意图。2. 布置探究实践任务：阅读教材案例（科学家利用定位器追踪大雁迁徙；白鹤滩水电站大坝中安装数万个传感器实现实时监控），以物联网的架构为参考，小组讨论分析两个案例中物联网系统的基本构成，完成表格填写。3. 引导学生总结：感知层采集数据上行，平台层决策后下行控制设备，形成闭环。活动二：数据流转与方案构想1. 展示物联网井盖智能监测案例：给井盖加装物联网智能监测仪，及时采集井盖状态数据，对井盖倾斜、翻转、移动等异常情况进行自动分析与上报，实现对井盖的实时监控管理。提问：数据在物联网四层结构中是怎样流转的？2. 布置小组合作任务：参考物联网井盖的例子，针对生活中的问题，构想一种有助于解决问题的物联网应用。引导学生从四层架构角度描述方案。活动三：物联网安全风险与防护1. 讲解物联网面临的安全风险：物联网安全问题可以基本归类为自然灾害、软硬件漏洞和人为入侵破坏等；数据流转的每一个环节均存在被攻击的可能。展示安全风险场景：车联网被破坏会造成大面积交通事故；电网被非法控制会造成区域性能源瘫痪；传感器被入侵会导致海量终端沦为“间谍”，威胁国家安全。2. 讲解物联网设备与网络虚拟身份的关联：设备标识即身份标识，每台物联网设备拥有唯一标识符，可对应识别用户网络虚拟身份；行为数据即身份素材，设备持续收集行为数据与习惯偏好，经分析后可构建精准用户画像，塑造网络虚拟身份；设备安全即身份安全，保护设备及数据就是保护数字身份。结合智能玩具、智能手表漏洞窃取隐私等案例说明。3. 讲解物联网安全防护方法：保护物联网设备和网络安全，如采用网络防火墙和入侵检测系统保护网络安全，设置对硬件设备的访问；保护物联网数据安全，如对物联网数据进行加密和备份，对用户身份进行验证，设置对数据访问的权限。强调在技术更新中，物联网安全将不断面临新的挑战，需要持续更新与完善安全防护措施。介绍《中华人民共和国数据安全法》对维护物联网数据安全的重要作用。活动四：物联网技术自主可控1. 讲解自主可控的定义：依靠自身研发设计，实现物联网系统从硬件到软件的自主研发、生产、升级和维护的全程可控。2. 讲解自主可控的三方面意义：有助于保障国家安全，物联网广泛应用下关键基础设施安全依赖其技术可靠性，受制外部即威胁国家安全；有助于推动经济发展，自主可控的物联网技术能促进多领域创新升级和经济发展，并减少外部依赖，增强产业竞争力；有助于提升社会福祉，通过远程医疗、智能交通等智能服务提高生活质量幸福感。3. 展示我国在物联网技术自主可控方面的重要成就：关键技术突破——掌握传感器、云计算、大数据、操作系统等核心软硬件；标准体系建立——制定多项技术标准，推动产业规范化发展；应用赋能百业——智慧城市、智能制造、智慧农业规模化落地，安全防护同步强化。重点介绍北斗卫星导航系统——中国自行研制的全球卫星导航系统，自主建设、独立运行。 1. 聆听，观察架构示意图，理解四层结构及各层功能。2. 小组讨论，分析两个案例，完成表格填写。3. 归纳数据流转过程。1. 观察井盖案例，思考并回答数据流转问题。2. 小组讨论，构想物联网应用方案并分享。1. 聆听，了解安全风险类型及典型案例。2. 理解物联网设备与数字身份的关联，认识设备安全的重要性。3. 了解安全防护基本方法及数据安全法。1. 理解自主可控的含义。2. 记录自主可控的三方面意义。3. 了解我国自主可控成就，感受北斗系统的重要性。 以五大领域应用为主线，结合图片直观呈现物联网对生产生活的深刻影响；探究实践任务引导学生深入思考物联网背后的技术原理，培养分析能力。以五大领域应用为主线，结合图片直观呈现物联网对生产生活的深刻影响；探究实践任务引导学生深入思考物联网背后的技术原理，培养分析能力。通过时间线、数据图表等形式呈现物联网发展脉络；“物超人”和四大优势强化学生对我国科技成就的认同感；未来趋势展望激发学生的想象力与使命感。
课堂练习 1. 出示选择题：以下关于物联网的四层架构，理解错误的是（ ）。A. 物联网系统由感知层、网络层、平台层和应用层构成B. 采集数据的传感器部署在感知层C. 网络层负责传输数据D. 环境监测、智慧城市等不属于物联网应用2. 布置课后任务：查阅资料，了解我国在物联网领域技术自主可控取得的成就（如天翼物联网平台AIoT——连接数超7亿用户，实现100%国产化替代，核心技术自主可控，达国际先进水平），与同学相互交流。 1. 独立选择并说明理由（正确答案：D）。2. 课后查阅资料，准备交流分享。 通过选择题检验核心概念掌握；通过未来畅想培养想象力与表达能力。
拓展延伸 播放科普中国视频《网络安全跟我学——园区物联网安全》。引导学生思考：视频中展示了园区物联网在哪些方面的应用？请运用本课所学的物联网四层架构进行分析，这些应用分别对应了哪些技术？视频提到了哪些安全隐患？结合本课所学安全防护方法，你认为可以采取哪些措施来保障园区物联网的安全？ 观看视频，结合本课所学四层架构和安全防护知识，从感知层、网络层、平台层、应用层四个角度分析视频中园区物联网的应用与安全隐患，思考并交流安全防护措施。 通过科普视频让学生直观了解园区物联网的实际应用与安全风险，引导学生运用本课所学的四层架构分析视角和安全防护方法审视真实应用场景，实现知识迁移与能力提升。
板书 活动二 物联网的构成与安全一、基本构成（四层架构）感知层（采集数据）→ 网络层（传输数据）→ 平台层（处理数据）→ 应用层（提供服务）数据流转：感知层采集上行 平台层决策下行（闭环）二、安全风险与防护风险：自然灾害、软硬件漏洞、人为入侵破坏防护：设备安全 + 网络安全 + 数据安全法律：《中华人民共和国数据安全法》三、技术自主可控定义：全链路自主掌控意义：国家安全 · 经济发展 · 社会福祉成就：北斗系统 · 天翼物联网平台（AIoT） 看板书，圈画重点，复述核心内容。 采用提纲式结构呈现“构成—安全—自主可控”的认知脉络，帮助学生建立清晰的知识框架，突出四层架构、安全防护方法和自主可控三大核心内容。
21世纪教育网www.21cnjy.com精品试卷·第2页（共2页）
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