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第2课时教学设计
课题 第一单元第2节 探究物联网的基本原理（第2课时） 单元 第一单元 学科 信息科技 年级 八年级 上册
教材分析 本课时选自上海科技教育出版社/贵州科技出版社《信息科技》八年级上册第一单元第2节《探究物联网的基本原理》（P15-P18）。主要内容包括：物联网的基本架构（根据数据采集、传输、处理和反馈4种功能，物联网可分为感知层、网络层、平台层、应用层，图1-2-3；感知层相当于感觉器官、网络层相当于神经系统、平台层相当于人脑、应用层部署应用软件形成反馈和控制信息）、小贴士（三层架构与四层架构的对应关系）、案例·共享单车（智能车锁集成卫星定位与无线通信模块、扫码开锁、图1-2-5系统架构：感知/网络/平台/应用四层协同）、小贴士（各层既相对独立又紧密联系）、科学园地·物联网的特征（感、联、智、控，表1-2-2）、活动1.2.2分析智能水表系统的架构（表1-2-3）。本课时帮助学生理解物联网四层架构及各层任务，认识物联网的典型特征，学会运用分层思想分析物联网系统。
学习目标 1.信息意识：通过共享单车、智能水表等案例，认识物联网四层架构是万物互联的组织方式，增强主动运用分层思想观察和分析物联网应用的意识。 2.计算思维：理解物联网感知层、网络层、平台层、应用层各自的任务与相互关系，能运用四层架构分析物联网应用系统。 3.数字化学习与创新：通过活动1.2.2，学会运用表格工具分析物联网系统的架构，提升数字化学习与协作能力。 4.信息社会责任：了解物联网各层技术协同工作的价值，初步认识平台层数据管理与分析中数据安全的重要性，树立安全使用物联网设备的意识。
重点 重点： 1. 物联网四层架构（感知层、网络层、平台层、应用层）及每层承担的任务。 2. 共享单车案例中四层架构的协同工作。 3. 物联网的特征（感、联、智、控）。
难点 难点： 1. 理解四层架构与数据采集、传输、处理和反馈4种功能的对应关系。 2. 运用四层架构分析物联网应用系统（活动1.2.2）。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 1.复习导入（PPT第4页）：同学们，上节课我们认识了物联网的4大基本功能。提问：一个物联网系统是怎样组织起来工作的呢？ 2.引出主题（PPT第4页）：本课时我们将了解物联网的四层架构，分析共享单车系统与智能水表系统，认识物联网“感、联、智、控”的特征。 3.情境展示（PPT第5页）：在七年级“探索互联网应用背后的奥秘”单元中，我们通过四层模型来了解TCP/IP协议。提问：什么是“分层”？物联网可以分为哪几层？每层承担什么任务？引导学生初步回答：根据数据采集、传输、处理和反馈4种功能，物联网可分为感知层、网络层、平台层、应用层。 回顾4大基本功能，思考物联网系统的组织方式，初步感知“分层”思想。 从功能认知过渡到架构认知，激发学生运用分层思想探究物联网原理的兴趣。
讲授新课 讲解物联网四层架构总览（PPT第6页）：“分层”是处理复杂系统的有效手段。根据数据采集、传输、处理和反馈4种功能，物联网可分为感知层、网络层、平台层、应用层，每层承担不同的任务（图1-2-3）。 讲解感知层与网络层（PPT第7页）：感知层相当于人体的感觉器官，主要完成对外界信息的发现、识别、采集和转换，感知层是物联网的数据来源；网络层相当于人体的神经系统，主要实现数据的传输，通常需要用到互联网和通信网络等，网络层将感知层采集的数据传输到平台层。结合小贴士介绍常用技术：感知层——传感器、RFID、卫星定位、智能设备；网络层——互联网、NB-IoT、Wi-Fi、蓝牙。 聆听讲解，结合图1-2-3理解感知层与网络层的任务与类比，记录常用技术。 建立四层架构总览，通过人体类比理解感知层、网络层的任务。
讲解平台层与应用层（PPT第8页）：平台层相当于人脑，存储网络层传输来的数据并完成基本处理分析，为应用层的各种智能应用作准备；应用层针对各种物联网应用场景，部署应用软件，在平台层提供的数据和算力支撑下，得到分析结果，形成反馈和控制信息，管控网络中设备的运行。 师生共同梳理四层架构表（PPT第9页）：结合图1-2-3，梳理每层的主要任务与常用技术——感知层采集数据、网络层传输数据、平台层储存和处理数据、应用层智能服务。 聆听讲解，理解平台层与应用层的任务，结合四层架构梳理表归纳每层的主要任务与常用技术。 补全四层架构认知，通过表格梳理形成完整的架构图景。
讲解小贴士·三层架构（PPT第10页）：物联网也可以划分为感知层、网络层、应用层三层架构，其中的应用层对应四层架构中的平台层和应用层。 介绍案例·共享单车（PPT第11页）：基于物联网技术的共享单车运维系统，极大地方便了人们的低碳出行；共享单车的智能车锁集成了卫星定位、无线通信等模块，具备数据采集、传输能力；用户使用智能手机完成扫码开锁（图1-2-4）等一系列操作，实现人与单车的交互；在感知层、网络层、平台层和应用层的协同工作下，共享单车系统完成数据采集、传输、处理、反馈等功能（图1-2-5）。 理解三层与四层架构的对应关系；阅读共享单车案例，观察图1-2-4扫码开锁。 了解架构划分的灵活性，通过共享单车案例引出四层协同工作。
讲解共享单车系统的架构（PPT第12页）：感知层——手机扫描二维码、定位装置采集位置信息、智能锁感知关锁操作；网络层——通信网络传输数据；平台层——核检用户身份、记录骑行、统计骑行时间，生成订单数据、路线数据和里程数据；应用层——开锁用车服务、定位导航服务、费用结算服务。 讲解小贴士·各层的关系（PPT第13页）：物联网各层之间既相对独立又紧密联系。对于感知层、网络层和平台层，同一层次上的不同技术互为补充，适用于不同环境；不同层次根据应用需求，提供各种技术的配置和组合，构成完整解决方案。 对照图1-2-5，找出共享单车系统中四层各自的体现，理解各层既相对独立又紧密联系。 结合系统架构图深化四层架构理解，突破“架构与功能对应”这一难点。
讲解科学园地·物联网的特征（PPT第14页）：物联网的四层架构体现了其全面感知、广泛互联、智能处理、自动控制的典型特征，可以用感、联、智、控这四个关键字概括（表1-2-2）——感（全面感知）：利用传感器、二维码识别等技术随时随地获取物理世界中的各种数据；联（广泛互联）：通过各种通信技术和网络协议完成设备之间的互联，实现数据的可靠传输和交流共享；智（智能处理）：利用大数据、人工智能等技术，对采集的海量数据进行分析、处理；控（自动控制）：通过反馈数据和控制命令，实现对物的自动化控制。 组织活动1.2.2分析智能水表系统的架构（PPT第15页）：在智能水表系统中，水表内的传感器采集用户的用水量数据；水表编号和用水量数据通过网络传输到供水公司的云服务器中；云服务器存储和处理用户的用水量数据、历史缴费数据等；云服务器的各种应用程序向用户和供水公司提供查询账单、缴费、供水系统监管等服务。结合活动材料，师生共同完成感知层的示范分析，再以小组为单位分析网络层、平台层、应用层各自的作用，完成表1-2-3。 理解“感、联、智、控”特征含义；小组分析智能水表系统的四层架构，填写表1-2-3并汇报交流。 由架构归纳特征，再通过活动迁移运用四层架构框架分析真实系统。
课堂练习 组织课堂练习·案例（PPT第16页）：结合共享单车案例回答“共享单车系统是怎样分层工作的”——1.共享单车的智能车锁集成了哪些模块？具备什么能力？2.共享单车系统完成数据采集、传输、处理、反馈等功能，离不开哪些层的协同工作？3.手机扫描二维码、定位装置采集位置信息属于哪一层的任务？费用结算服务属于哪一层？4.物联网也可以划分为三层架构，其中的应用层对应四层架构中的哪两层？ 组织做一做（PPT第17页）：1.画出物联网的四层架构示意图，标注每层的主要任务；2.用“感、联、智、控”四个关键字概括物联网的特征，并结合智能水表系统分别说明。 组织说一说（PPT第18页）：你身边的物联网应用中，能找出它的感知层、网络层、平台层和应用层吗？各层分别起到了什么作用？ 结合共享单车案例回答4个问题；完成做一做两项任务（画架构示意图、概括特征）；结合身边应用说一说四层架构。 通过案例问答、画图、交流等多种形式的练习，巩固四层架构与特征，深化对分层思想的理解。
拓展延伸 组织拓展延伸·物联网概念的正式提出（PPT第19页）：2005年，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布了《ITU互联网报告2005：物联网》。报告指出，物联网时代即将来临，世界上所有的物体，从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾，都可以通过网络主动进行信息交换。2009年，无锡市率先建立“感知中国”中心（图1-2-6）。课后查阅资料，了解这段物联网发展史。 课后查阅资料，了解2005年ITU报告与2009年“感知中国”中心，感受物联网发展历程。 拓展知识视野，了解物联网概念的发展史，增强信息意识。
课堂小结 课堂总结（PPT第20页）归纳本课5点要点： 1.物联网可分为感知层、网络层、平台层、应用层四层架构； 2.感知层采集数据，网络层传输数据，平台层储存和处理数据； 3.应用层提供智能服务，管控网络中设备的运行； 4.物联网各层既相对独立又紧密联系，构成完整解决方案； 5.物联网的特征可用“感、联、智、控”四个关键字概括。结合“提出问题→建立架构→案例印证→迁移运用→归纳特征”的知识脉络整体回顾。至此，我们已了解物联网的基本功能和基本架构，为第三节学习物联网的应用打下基础。 回顾要点，提出疑问，整理笔记。 构建“功能→架构”的知识框架，完成本节学习。
课后作业 布置课后作业（PPT第22页）：思考——物联网的四层架构是什么？每层承担什么任务？实践——分析1项身边物联网应用的四层架构，完成架构分析表；观察与发现——观察身边的物联网设备，找出它的感知层（传感器等）和网络层（Wi-Fi、蓝牙等）用到的技术；调查与记录——查阅资料，了解物联网三层架构与四层架构的关系，感受分层思想的作用。 课后完成思考与实践任务，完成物联网应用架构分析表。 将课堂所学延伸到课外，培养观察、调查与分析能力。
板书 概念：根据数据采集、传输、处理和反馈4种功能，物联网可分为感知层、网络层、平台层、应用层，每层承担不同的任务。 核心：感知层 ｜ 网络层 ｜ 平台层 ｜ 应用层。 示例：共享单车（智能锁感知/通信网络传输/平台核检记录/开锁导航结算服务）｜智能水表（传感器采集/网络传输/云服务器处理/查询缴费服务）。 流程：感知层（采集数据）→ 网络层（传输数据）→ 平台层（储存和处理数据）→ 应用层（智能服务）。（见PPT第21页板书设计）
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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