资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
第2课时 了解物联网的基本架构和特征 · 课堂练习单
姓名：______________ 班级：______________ 日期：______________
一、填一填（物联网的四层架构）
提示：物联网可分为感知层、网络层、平台层、应用层。感知层采集数据，网络层传输数据，平台层储存和处理数据，应用层提供智能服务。
架构层次 主要任务
感知层
网络层
平台层
应用层
二、连一连（将物联网架构层次与常用技术连线）
架构层次 常用技术
感知层 传感器、RFID、卫星定位
网络层 Wi-Fi、蓝牙、NB-IoT
平台层 数据管理、数据分析、人工智能工具
三、填一填（物联网的特征）
关键字 特征 说明
感 全面感知
联 广泛互联
智 智能处理
控 自动控制
四、判一判（判断对错，正确打√，错误打×）
物联网可分为感知层、网络层、平台层、应用层四层架构。（ ）
感知层相当于人体的神经系统，主要负责数据的传输。（ ）
平台层存储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。（ ）
应用层在平台层提供的数据和算力支撑下，形成反馈和控制信息，管控网络中设备的运行。（ ）
物联网的特征可以用“感、联、智、控”这四个关键字概括。（ ）
五、说一说（活动1.2.2·智能水表系统的架构）
讨论问题 我的回答
智能水表系统中感知层、网络层、平台层、应用层各自的作用是什么？
“感、联、智、控”中，哪些特征在智能水表系统中得到了体现？
第2课时 了解物联网的基本架构和特征 · 探索活动单
姓名：______________ 班级：______________ 日期：______________
活动一：共享单车系统的架构分析
基于物联网技术的共享单车运维系统，在感知层、网络层、平台层和应用层的协同工作下完成数据采集、传输、处理、反馈等功能（图1-2-5）。结合图1-2-5，分析各层在系统中的体现：
架构层次 共享单车系统中的体现 说明
感知层
网络层
平台层
应用层
活动二：活动1.2.2 分析智能水表系统的架构
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。以小组为单位，分析智能水表系统中感知层、网络层、平台层、应用层各自的作用，完成下表：
系统架构 作用
感知层
网络层
平台层
应用层
活动三：身边的物联网应用架构分析
选择1项身边的物联网应用，分析其感知层、网络层、平台层、应用层用到的技术与作用，填写下表：
物联网应用 感知层技术 网络层技术 应用层服务
示例：智能水表 用水量传感器 NB-IoT等 查询账单、缴费服务
第2课时 了解物联网的基本架构和特征 · 课后调查表
调查人：______________ 调查对象：______________ 日期：______________
亲爱的同学，请观察身边的物联网应用，或者询问长辈，找出它们感知层与网络层用到的技术、应用层提供的服务，并记录在下表中。
序号 物联网应用 感知层技术 网络层技术 体现的特征（感/联/智/控）
1
2
3
4
5
6
提示： 调查要点——关注应用中采集数据的传感器（感知层）、传输数据的网络技术（网络层），以及数据处理与智能服务（平台层、应用层）的体现。
我的发现与感想
家长评价
家长签名：______________ 日期：______________
评价（√）： ☆ 优秀 ☆ 良好 ☆ 继续努力
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共22张PPT)
第一单元 第2节
探究物联网的基本原理
（贵州版）八年级
上册
1
核心素养目标
3
新知讲解
5
拓展延伸
7
板书设计
2
新知导入
4
课堂练习
6
课堂总结
课后作业
8
01
核心素养目标
信息意识
计算思维
数字化学习与创新
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。
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。
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。
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。
同学们，上节课我们认识了物联网的4大基本功能。那么，一个物联网系统是怎样组织起来工作的呢？
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。
02
新知导入
探究物联网的基本原理
主题：四层架构 → 案例分析 → 特征概括——通过共享单车案例与活动1.2.2，了解物联网的基本架构和特征。
02
新知导入
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。在分析或设计物联网系统时，同样可以采用分层思想。
什么是"分层"？物联网可以分为哪几层？每层承担什么任务？
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！
03
新知讲解
2. 了解物联网的基本架构和特征
"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）。
03
新知讲解
2. 了解物联网的基本架构和特征
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。
小贴士
感知层常用技术：传感器、RFID、卫星定位、智能设备；网络层常用技术：互联网、NB-IoT、Wi-Fi、蓝牙。
03
新知讲解
2. 了解物联网的基本架构和特征
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。
03
新知讲解
图1-2-3 物联网的基本架构
结合图1-2-3，梳理物联网四层架构中每层承担的任务和常用技术：
架构层次 主要任务 常用技术
感知层 采集数据 传感器、RFID、卫星定位、智能设备
网络层 传输数据 互联网、NB-IoT、Wi-Fi、蓝牙
平台层 储存和处理数据 数据管理、数据分析、人工智能工具、数据安全
应用层 智能服务 智能物流、智能电网、绿色建筑、智能交通
03
新知讲解
小贴士：三层架构
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。
架构划分 层次说明
四层架构 感知层、网络层、平台层、应用层
三层架构 感知层、网络层、应用层
03
新知讲解
案例：共享单车
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）。
03
新知讲解
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。
案例：共享单车
03
新知讲解
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。
小贴士：各层的关系
03
新知讲解
科学园地：物联网的特征
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
关键字 特征 说明
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
03
新知讲解
活动1.2.2
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。以小组为单位，分析智能水表系统中感知层、网络层、平台层、应用层各自的作用
系统架构 作用
感知层 通过水表内置的传感器采集用户用水量数据，感知物理信息
网络层 把感知层采集到的用水数据，通过移动 / 物联网网络传输上传到后台平台
平台层 接收存储采集的数据，完成数据清洗、统计，提供计算、设备管理能力
应用层 面向用户、供水公司，实现水费查询、账单生成、用水统计、异常告警等业务功能
04
课堂练习
案 例
共享单车系统是怎样分层工作的？
结合共享单车案例回答：
共享单车的智能车锁集成了哪些模块？具备什么能力？
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？
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？
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？
图 1-2-5 共享单车系统的架构
04
课堂练习
做一做
完成以下任务：
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。
04
课堂练习
说一说：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？
说 一 说
共享单车的智能车锁集成了卫星定位、无线通信等模块，既能采集数据又能联网传输！
智能水表的传感器在感知层采集用水量，数据经网络层传输到云服务器。
云服务器的应用程序在应用层提供查询账单、缴费服务，分层结构真清晰！
05
拓展延伸
拓展：物联网概念的正式提出
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）。查阅资料，了解这段物联网发展史。
06
课堂总结
1
物联网可分为感知层、网络层、平台层、应用层四层架构
本节课要点
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
1
2
3
4
5
07
板书设计
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）
板书设计：探究物联网的基本原理
08
课后作业
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
调查与记录
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。
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。

展开更多......

收起↑