资源简介

教学工作计划 一、教材内容 本学期的信息科技教学内容涵盖了三个单元，第一单元《从感知到物联》，包含五课，主要讲述物联网中的“物”指什么，物联网与互联网的关系，我国物联网的发展；传感器的工作原理，不同时期传感器的特点；利用传感器开展实践探索；物联网的价值：丰富实时的数据、远程控制和协同智能；查看互联网中的物联数据，体验远程控制和远程监测功能。第二单元《万物互联有协议》，包含五课，物联网数据传输方式，涉及多种协议；RFID的工作原理，读取电子标签编号实践探索；蓝牙的工作原理，近距离通信的特点，蓝牙翻页笔实践探索；HTTP的工作原理，互联网中天气数据实践探索；MQTT的工作原理，发布及订阅功能实践探索。第三单元《简单物联功能实践》，包含五课，物联系统分为感知层、网络层和应用层，物联门锁系统的功能分解；刷卡开锁功能实践探索；物联网中的反馈，远程通知功能实践探索；物联网中的控制，远程控制功能实践探索；人脸识别探究，人脸识别开锁功能实践探索。 二、教材分析 与互联网相比，物联网出现的时间不长，其体系和结构还处于发展演化中。本模块围绕物联网的基本思想、原理、方法与过程，概述物联网的“感知—采集—传输—反馈—控制”流程，以简易物联系统为抓手，从微观层面呈现大部分技术性内容。 1本模块共15课，分3个单元。教师可以结合学情，适当调整各课内容。 2.本模块既有基本原理和基本概念的阐述，也有实践性较强的内容。建议把实践性较强的课程安排在信息科技实验室展开，这样会有更好的教学效 果，也可以帮助学生拓展学习。 3.本模块内容涉及一些程序代码，不必对特定程序设计语言展开详细讲解，引导学生理解主要代码即可。 4.不同物联实验设备的连接和使用方法不同，教师可根据实际教学情况补充相关内容，不必围绕某一产品讲解。 三、学情分析 八年级学生在接触物联网时，通常会表现出浓厚的好奇心和探索欲。他们已经具备了一定的信息技术基础，如计算机操作、网络使用等，这为学习物联网提供了良好的前提条件。在学习物联网的过程中，八年级学生可能会遇到一些挑战，如理解物联网的复杂架构、掌握各种传感器的应用以及数据处理的技能等。然而，他们的求知欲和动手能力较强，能够积极参与课堂实验和实践活动，通过实际操作来加深理解。 四、教学目标 数字素养与技能培养 在网络世界中，各种物联设备随处可见，“自主可控”“虚拟身份”不再是抽象概念，而是更具体、更现实的存在。在这种真实、复杂的环境中带领学生开展实践活动，引导学生积极探索和理性思考，可以有效提升学生的数字素养与技能。 信息意识 （1）通过体验物联网的数据交互方式，了解万物互联和智能感知对信息社会发展的作用，感受物联网给人们的学习、生活和工作方式带来的改变。 （2）增强主动学习物联网知识、掌握核心技术的意识，具有自主解决问题的意识，加强虚拟身份识别和数据安全意识，做好安全防护。 计算思维 （1）在实践应用中，熟悉数字平台中技术工具、软件系统的功能与应用，知道数字设备获取数据的方法，理解网络中数据编码、传输和呈现的原理。 （2）能够根据需求，设计和搭建简单的物联系统原型，结合项目活动采集、分析和呈现数据，解决实际问题，发展计算思维。 数字化学习与创新 （1）在学习过程中，了解物联网“大场景”“小应用”的特点，选择恰当的数字设备和数字平台支持学习，搭建系统原型探究信息科技支持数字化学习的新方法、新模式，具备利用信息科技进行自主学习和合作学习的能力。 （2）能够主动利用数字设备开展实践创新活动，并在创新活动中认识到原始创新对可持续发展的重要性。 信息社会责任 （1）在物联网应用中，了解网络空间中物品标识和虚拟身份的意义，知道数据安全防护的常用方法和策略，保护个人隐私，尊重他人隐私。 （2）了解自主可控对国家安全及物联网未来发展的重要意义。 （3）遵循信息科技领域的伦理道德规范，明确科技活动中应遵循的价值观念、道德责任和行为准则。 五、教学重点和难点 重点：理解物联网概念、架构；掌握硬件、传感器、通信协议；学习数据处理与分析；通过实例了解物联网应用，培养技术应用与创新能力。 难点：物联网教学难点在于技术体系复杂、设备多样难理解、数据安全与隐私保护要求高，需学生深入理解技术原理，掌握安全防护措施。 六、教学措施 1.结合多媒体教学，利用视频、图片等资料，增强课堂的趣味性和直观性。 2.采用案例教学法，通过分析具体的案例，帮助学生理解抽象的概念。 3.组织小组讨论和合作学习，鼓励学生之间的交流和思想碰撞。 4.安排实践操作，让学生在实践中学习和掌握知识。 5.定期进行知识点测试，及时了解学生的学习情况，调整教学策略。 七、课时分配 开学第一课 1课时 第1课开启物联网之门 1课时 第2课传感之古今未来 1课时 第3课环境数据要感知 1课时 第4课物物相连有价值 1课时 第5课物联功能趣体验 1课时 第6课数据传输方式多 1课时 第7课电子标签我揭秘 1课时 第8课巧用蓝牙做工具 1课时 第9课互联协议仍沿用 1课时 第10课物物互通有新径 1课时 第11课物联功能细分解 1课时 第12课刷卡开锁易实现 1课时 第13课门铃通知即时到 1课时 第14课远程控制更便捷 1课时 第15课面容钥匙显智能 1课时 【共计15课时】
教学进度表
周次 日期 教学内容 课时
1 开学第一课（机房安全教育、左宗棠的文化精神传承） 1课时
2 第一课 开启物联网之门 1课时
3 第二课 传感之古今未来 1课时
4 第三课 环境数据要感知 1课时
5 第四课 物物相连有价值 1课时
6 国庆节
7 第五课 物联功能趣体验 1课时
8 第六课 数据传输方式多 1课时
9 第七课 电子标签我揭秘 1课时
10 第八课 巧用蓝牙做工具 1课时
11 第九课 互联协议仍沿用 1课时
12 第十课 物物互通有新径 1课时
13 第十一课 物联功能细分解 1课时
14 第十二课 刷卡开锁易实现 1课时
15 第十三课 门铃通知即时到 1课时
16 第十四课 远程控制更便捷 1课时
17 第十五课 面容钥匙显智能 1课时
18 综合能力实践 1课时
19 期末测试 1课时
第一单元从感知到物联 单元备课 一、教材内容 本单元围绕"从感知到物联"的主题，分为五课： 第1课　开启物联网之门：物联网中的“物”指什么，物联网与互联网的关系，我国物联网的发展。 第2课　传感之古今未来：传感器的工作原理，不同时期传感器的特点。 第3课　环境数据要感知：利用传感器开展实践探索。 第4课　物物相连有价值：物联网的价值：丰富实时的数据、远程控制和协同智能。 第5课　物联功能趣体验：查看互联网中的物联数据，体验远程控制和远程监测功能。 二、教材分析 物联网的基本含义是“万物互联”，即在互联网的基础上，将人与人的互联延伸扩展到人与物、物与物的互联。物联网的出现极大地扩展了人们的生活、学习和工作空间，推动了现实世界与数字世界相互融合。物联网是继互联网之后又一种新型信息基础设施，是推动大数据和人工智能等信息科技发展与普及不可或缺的重要组成部分。本单元是“物联网实践与探索”课程的起始单元，主要介绍物联网的基本知识及传感器等内容。 本单元围绕“从感知到物联”的主题，从探讨“寻找身边能联网的物品”出发，通过感受身边的物联网，探索物联网与互联网的关系，引出物联网中重要的感知设备——传感器，开展传感器和物联网实践，引导学生认识物联网的普及对学习和生活的影响，进而理解物联网的价值。 三、学情分析 八年级学生正处于从直观感知到深入理解物联网的过渡阶段。他们开始能够感知到物联网在日常生活中的广泛应用，如智能家居、智能穿戴设备等，但对物联网背后的技术原理、数据传输、安全隐私等问题尚缺乏深入理解。学情分析显示，学生对此类新兴技术充满好奇，但学习深度和广度有待提升。教师可以通过案例分析、实践操作等方式，引导学生深入探索物联网的奥秘，培养其创新思维和解决问题的能力。 四、教学目标 1. 通过体验身边的物联网，知道物联网与互联网的异同，认识物联网的价值，感受物联网给人们的学习、生活和工作带来的改变。 2. 通过了解物联网及其应用，知道物联网（特别是传感器系统）是连接现实世界与数字世界的纽带和媒介，了解物联网中采集数据的方法。 3. 通过传感器的项目实践，了解传感器工作的基本原理，选择恰当的传感器等物联实验设备进行实践探索。 4. 通过了解物联网的发展趋势，理解物联网在国际竞争中的重要性和发展自主可控技术的意义。 五、教学重难点 重点： 理解物联网概念，掌握其工作原理；熟悉应用领域，探讨技术特点；关注隐私安全，培养综合素养。 难点： 物联网技术复杂，抽象概念难理解；实践应用需结合多学科知识，学生综合能力要求高；隐私安全问题复杂多变，需深入剖析与引导。 教学措施 创设情境：利用多媒体展示物联网的发展历史和创新案例，激发学生兴趣。 案例教学：选取具有代表性的物联网案例，引导学生分析讨论。 分组合作：组织学生进行小组合作学习，通过讨论和角色扮演，加深理解。 实践操作：安排学生进行简单的物联网应用实践，体验物联网带来的便利。 思维导图：引导学生使用思维导图整理物联网知识，帮助他们构建知识体系。 情感教育：通过讨论物联网对社会的正负面影响，培养学生正确的价值观。 评价反馈：采用多元化的评价方式，及时给予学生反馈，鼓励他们不断进步。 课时安排 第1课 开启物联网之门 1课时 第2课 传感之古今未来 1课时 第3课 环境数据要感知 1课时 第4课 物物相连有价值 1课时 第5课 物联功能趣体验 1课时 【共计5课时】
第 02 周 2024年09月02日 星期一
题 目 第一课 开启物联网之门 1课时 第1课时
教学目标 1.初步了解物联网，知道物品联网的基本条件。 2.知道物联网与互联网的关系。 3.了解我国物联网发展历程，感受数字中国的成就。
教学重点 让学生全面认识物联网的概念、构成、应用及关键技术，同时注重培养学生的实践能力和创新思维。
教学难点 让学生全面认识物联网的概念、构成、应用及关键技术，同时注重培养学生的实践能力和创新思维。
教学准备 多媒体课件（包含互联网发展历程的图片、视频等）。 小组讨论用的案例材料和问题卡片。 创新实践课题的简要说明和指导材料。
教学过程
一次备课（集体备课） 二次备课
一、导入新课 通过手机或者计算机，可以了解千里之外某件物品的状态或某个人的活动情况；刷脸可以进入家门，相应的灯也会打开；说一句话，电视、空调会按照要求运行。这些不是科幻电影中才有的场景，而是物联网在人们生活中的应用。 本课将关注以下问题： 什么是物联网？ 2. 物联网中的“物”指的是什么 ？ 3. 物联网和互联网之间是什么关系？ 二、新授课 （一）寻找身边能联网的物品 物联网是internet of things 的直译，意思是“物品的互联网”, 也就是“将物品用互联网连接起来”。物联网中的“物”泛指各种物品，所以物联网也经常被解释为“万物互联”。 学习活动1 除了台式计算机、平板计算机、手机，还有哪些物品连接了互联网？它们接入互联网后带来了什么好处？ （二）探索物联网与互联网的关系 物联网的核心和基础仍然是互联网。最初的互联网，实现的是计算机与计算机的连接；21 世纪初，由于手机等智能终端上网得到普及，人们可以随时随地上网，实现了人与人的互联；现在，随着传感技术和网络技术的飞速发展，越来越多的物品可以接入网络，互联网就发展成了物联网。 学习活动2 咖啡壶事件是早期“实用化”物联思想的故事，上网查找相关资料，进一步了解物联网与互联网的关系。 （三）了解我国物联网的发展 我国的物联网起步很早，最开始被称为传感网，中国科学院于1999年开始了相关研究；2009 年，“感知中国”的概念被提出，物联网迎来了快速发展；2023 年，我国三家基础电信企业发展蜂窝物联网终端用户 23.32 亿户（图 1.3）。当前我国物联网产业保持高速增长，正迈入“跨界融合，集成创新、规模化发展”的新阶段，相关政策聚焦车联网、工业物联网等重点领域应用，生态布局进一步优化。物联网应用正从闭环、碎片化走向开放、规模化，5G、人工智能、区块链等技术与物联网加速融合，开启了“万物智联”的新时代。
课堂小结 通过本课，我们初识了物联网的广阔世界，理解了物物相连的核心概念。从智能设备到智慧城市，物联网正深刻改变着生活。掌握了基础知识，激发了探索热情，未来已来，我们准备好用技术连接万物，共创智能新时代。
作业布置 1.如果把洗衣机或冰箱联网，可以共享哪些数据 与谁共享数据 2.如果你家的洗衣机和冰箱的数据在互联网上人人可见，可能会带来哪些安全隐患
板书设计 开启物联网之门 寻找身边能联网的物品 探索物联网与互联网的关系 了解我国物联网的发展
课后反思 1、亮点： 2、不足及改进措施：
第 03 周 2024年09月09日 星期一
题 目 第二课 传感之古今未来 1课时 第1课时
教学目标 1.了解传感器的由来及发展趋势，感受信息科技给生活带来的益处。 2.了解传感器的基本工作原理，认识传感器的作用。
教学重点 通过介绍古代传感器（如指南针、日晷）和现代传感器的演变，让学生理解传感器技术的历史背景和发展脉络，认识到传感器在科技进步中的重要性。
教学难点 传感器技术涉及物理学、电子学等多学科知识，其工作原理较为抽象，学生可能难以深入理解并准确描述不同类型传感器的转换机制。
教学准备 多媒体课件（包含互联网发展历程的图片、视频等）。 小组讨论用的案例材料和问题卡片。 创新实践课题的简要说明和指导材料。
教学过程
一次备课（集体备课） 二次备课
一、导入新课 感知在物联网中起着决定性的作用。传感器是物联网的感觉器官（图2.1），就如同人的眼、耳、口、鼻、舌等，用于获取目标对象的各种数据。 二、新授课 （一）传感器的起源 人类文明进步的重要标志是制造和使用工具。传感器其实由来已久，我国古代的伟大发明指南针、沙漏等都可以视为最古老的传感器，因为它们具有一定的感知能力。但古代传感器通常基于简单的物理原理，依赖人们对周围环境的长期观察和经验积累而设计，精度相对较低。 学习活动 1 上网查找材料，说一说古代还有哪些传感器。它们分别实现了什么感知功能？它们的输入和输出分别是什么？ （二）认识传感器 传感器是一种能将感应到的数据按照一定规律转换成可用信号的器件或装置，以满足数据的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。例如，声音传感器将声波转换为相应的信号。 学习活动 2 1. 洗衣机、冰箱、空调等常见的家用电器中是否有传感器？如果有传感器，这些传感器有哪些功能和作用？ 2.“祝融号”火星探测车可能安装了哪些传感器？分别有什么作用？ （三）传感器的发展趋势 传感器作为物联网的基础，应用越来越广泛。物联网的发展又对传感器提出更高的要求，如体积更小、功能更强、价格更低、检测更准确、使用更灵活、产品更节能等。以计步功能为例，从简单的计步器到物联手表，集成的传感器也越来越多，对运动的感知能力越来越强。
课堂小结 本节课带领我们穿越时空，从古代的简单感知工具到现代高度智能的传感器，全面领略了传感技术的古今演变与未来展望。我们深入理解了传感器作为信息获取的关键元件，在科技进步与社会发展中的重要作用。同时，通过探讨传感器技术的未来趋势，如更加智能化、微型化、集成化，激发了同学们对科技创新的无限遐想与热情。此次学习不仅拓宽了我们的知识视野，更激发了我们对未知世界的探索欲和求知欲。
作业布置 手机之所以越来越智能，很重要的原因就是集成了越来越多的传感器。 手机集成了哪些传感器？这些传感器有什么作用？手机中的哪些应用使用了这些传感器？
板书设计 传感之古今未来 （一）传感器的起源 （二）认识传感器 （三）传感器的发展趋势
课后反思 1、亮点： 2、不足及改进措施：
八 年级 信息科技上 册
第 04 周 2024年09月18日 星期一
题 目 第三课 环境数据要感知 1课时 第1课时
教学目标 1.体验常见的传感器，进一步了解传感器的应用。 2.利用传感器开展实践探索，了解利用传感器获取数据的方法。
教学重点 教学重点在于传感器的认识与应用、数据收集与处理技能的掌握、实践操作能力的培养以及信息素养的全面提升。
教学难点 教学难点在于帮助学生深入理解传感器原理、掌握数据收集与分析技能、克服实践操作中的困难，并培养自主学习和信息获取能力。
教学准备 多媒体课件（包含互联网发展历程的图片、视频等）。 小组讨论用的案例材料和问题卡片。 创新实践课题的简要说明和指导材料。
教学过程
一次备课（集体备课） 二次备课
一、导入新课 声音无处不在，声音的强弱通常用分贝（dB）表示。生理学上认为，凡是妨碍人们正常休息、学习和工作的声音，以及对人们要听的声音产生干扰的声音都是噪声。噪声与人们的健康息息相关，当噪声过大时，不仅会损伤人耳的听力，还会影响人的神经系统、损害心脑血管系统。 那么，如何检测周围环境的声音呢？可以利用声音传感器。利用传感器开展实践探索的形式很多，可以使用智能终端，也可以使用生活中现成的传感器类产品，还可以使用物联实验设备。 二、新授课 （一）使用智能终端开展实践 智能终端有很多内置的传感器，如声音传感器、光敏传感器、加速度传感器、磁力传感器、位置传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、陀螺仪等。 在智能终端应用商店中，有一些软件可以利用智能终端内置的传感器检测环境中的数据，并在智能终端的屏幕显示数据。例如，可以测量当前环境中的声音响度、光照强度和磁场强度等；可以测量电梯的运行速度；可以把智能终端与弹簧连接，测量振子运动并计算振动周期。 学习活动 1 使用智能终端检测当前环境中的声音 1.启动具有检测声音功能的软件，将智能终端放在选定的测量位置， 观察当前环境中的声音数据。 2.观察拍手、说话或唱歌时声音数据的变化。 3.找到智能终端中麦克风的位置，用手捂住，观察并记录声音数据。 （二）使用传感器产品开展实践 生活中有很多使用传感器的产品，其中，有不少直接使用传感器感知功能并将结果显示出来的产品，如噪声测试仪、气体测试仪、甲醛测试仪、亮度计、水质测试笔等，都可以作为传感器实践探索的工具。 学习活动 2 使用噪声测试仪检测当前环境中的声音 1. 开启噪声测试仪。 2. 将噪声测试仪放在选定的测量位置，保持仪器稳定，记录当前环境的声音数据。 （三）使用物联实验设备开展实践 使用物联实验设备开展传感器实践探索，是最理想的体验传感器应用的方式。一方面，可以直接观察传感器模块；另一方面，在搭建硬件环境、运行和调试程序的基础上查看结果，可以更直观地了解传感器的工作原理。 在实践中，如果使用主控板没有板载传感器，则需要利用引线连接传感器。连接时，需要注意将传感器的引脚与主控板上的引脚相对应。常见的有声音传感器、温度传感器、湿度传感器、红外传感器等。
课堂小结 本节课通过环境数据感知的学习，学生掌握了传感器基础与应用，体验了数据收集与处理的乐趣。实践操作中，学生展现了浓厚兴趣与探索精神，有效提升了信息素养与问题解决能力。期待大家能将所学应用于生活，继续探索科技的奥秘。
作业布置 使用物联实验设备获取当前环境的光照强度。
板书设计 环境数据要感知 （一）使用智能终端开展实践 （二）使用传感器产品开展实践互联网带来的正面影响 （三）使用物联实验设备开展实践
课后反思 1、亮点： 2、不足及改进措施：
第 05 周 2024年09月23日 星期一
题 目 第四课 物物相连有价值 1课时 第1课时
教学目标 1.了解物联网中数据的重要作用。 2.认识物联网为社会发展带来的重要价值。
教学重点 帮助学生全面理解物联网的概念、掌握关键技术、分析应用场景、提升实践操作能力，并关注信息安全与伦理问题。
教学难点 抽象概念的理解、技术细节的掌握、实践操作的难度以及信息安全与隐私保护的问题。
教学准备 多媒体课件（包含互联网发展历程的图片、视频等）。 小组讨论用的案例材料和问题卡片。 创新实践课题的简要说明和指导材料。
教学过程
一次备课（集体备课） 二次备课
一、导入新课 物联网中的传感器就像遍布在世界各个角落的“神经触角”，每时每刻都在现实世界中感知和检测，源源不断地为互联网输送各种各样的数据（图 4.1）。物联网应用的快速增长以及形成的海量数据，促进生产、生活和社会管理进一步网络化、精细化，推动社会向着智能化、高效化发展。 二、新授课 （一）丰富实时数据的作用 基于物联网中传感器获取的海量数据，可以对环境进行更深入的分析、更准确的判断和更灵活的反馈，分析处理后的数据再通过可视化呈现，为决策提供参考。例如，在中央气象台的网站上，可以查看全国各地的实时气温、风力、降水量等多种数据，以及基于这些数据形成的可视化图表。 学习活动 1 在中央气象台网站查看本地的天气实况图。这些图表是基于什么数据生成的？如何获取这些数据？ （二）远程控制的优势 实现万物互联，不仅能感知数据，还能通过网络实现远程控制，即通过远程发送控制指令进行控制。 学习活动 2 下雨天没关窗户可能导致家中进水，造成财产损失。尝试设计一种物联窗户的方案，实现远程关闭窗户的功能。 （三）传感器协同带来的新智能 将传感器采集的数据融合，进行协同控制，往往会产生“1+1>2”的效果。传感器的协同可以在本地完成，也可以通过网络完成。 物联网给人们生活带来了便利，但安全问题不容忽视。物联设备都是物理实体，如果遭到攻击，可能会产生比较严重的后果。此外，部署在全国各地的传感器采集了大量数据，如果这些数据被别有用心的人利用，也会引起安全风险，甚至对国家信息安全造成危害。 学习活动 3 根据相关报道，为确保气象数据的准确性，气象部门会在单个城市设置数千个气象监测点。为何需要部署这么多的监测点？这些监测点对于气象预测有哪些重要意义？
课堂小结 通过本课学习，学生掌握了物联网的基本概念与关键技术，理解了物物相连带来的变革。实践活动激发了探索兴趣，培养了创新思维。同时，也认识到信息安全与隐私保护的重要性。期待未来更多应用探索，深化物联网技术学习。
作业布置 使用物联实验设备模拟物联楼梯灯，要求用两种不同类型的传感器，体现传感器之间的协同。如果将不同楼层的楼梯灯接入网络，能产生什么价值？
板书设计 物物相连有价值 （一）丰富实时数据的作用 （二）远程控制的优势 （三）传感器协同带来的新智能
课后反思 1、亮点： 2、不足及改进措施：
第 07 周 2024年10月08日 星期一
题 目 第五课 物联功能趣体验 1课时 第1课时
教学目标 1.体验物联产品，感受物联网给人们生产和生活带来的便利。 2.初步了解物联系统中的反馈和控制。
教学重点 深入理解物联网的基本概念，亲身体验物联网技术的实际应用，掌握物联网的感知、传输与处理等基本功能，并培养学生将理论知识应用于实际问题的能力。通过实践活动，激发学生对物联网技术的兴趣，提升其创新思维和解决问题的能力，为未来学习和应用物联网技术奠定坚实基础。
教学难点 物联网概念的理解、技术细节的掌握、实践操作的挑战以及信息安全与隐私保护的认知。
教学准备 多媒体课件（包含互联网发展历程的图片、视频等）。 小组讨论用的案例材料和问题卡片。 创新实践课题的简要说明和指导材料。
教学过程
一次备课（集体备课） 二次备课
一、导入新课 在生活中，具有物联功能的产品越来越多。 1. 物品联网后带来了哪些便利？ 2. 物联系统如何实现反馈与控制？ 二、新授课 （一）远程查看物联数据 物联网通过传感器感知环境数据，这些传感器或许就在你的身边，它们将检测到的数据实时传送到互联网上。访问公共的数据监测网站可以查看传感器采集的数据。例如，在中国环境监测总站的网站上，可以查看全国各地的空气质量和水质数据。 学习活动 1 上网查找公开的物联数据。可以获得哪些数据？采集这些数据需要用到哪些传感器？ （二）远程控制物联插座 物联插座在联网的状态下，可以通过智能终端对物联插座上连接的电器实现远程控制功能，并反馈插座的工作状态（图 5.2）。物联插座本质是将插座接入物联网，通过控制插座开关来控制电器。物联插座可以让传统的热水器、电暖气、台灯等普通电器变智能。 学习活动 2 利用物联插座控制台灯的开关，描述其工作过程。 （三）远程监测物联花卉 养花是许多人的兴趣爱好，为了给花卉提供最适宜的生长环境，需要关注花卉生长环境的温度、湿度、肥力和光照情况。一些企业开发了花卉环境监测产品，利用传感器实时监测环境中的温度、湿度等数据，并反馈到用户手机上。当监测到环境数据达到设定的阈值，即可能对植物生长造成威胁时，系统会向用户发送通知提醒，以便用户及时采取措施处理。 通常情况下，多个环境监测传感器通过网关连接互联网（图 5.3）。 学习活动 3 花卉环境监测产品是一个简易的物联系统，思考以下问题。 1. 花卉环境监测产品一般由哪几部分组成？使用了哪些传感器？ 2. 这些产品是如何与网络连接的？又是如何向用户呈现数据的？
课堂小结 通过实践体验，学生深入了解了物联网的神奇功能，激发了浓厚的学习兴趣。课堂互动热烈，学生动手能力强，掌握了基本操作技能。期待未来更多探索，深化对物联网技术的认识。
作业布置 通过实践体验物联产品，总结物联网的功能
板书设计 物联功能趣体验 （一）远程查看物联数据 （二）远程控制物联插座 （三）远程监测物联花卉
课后反思 1、亮点： 2、不足及改进措施：
第二单元万物互联有协议 单元备课 一、教材内容 本单元围绕"万物互联有协议"的主题，分为五课： 第6课　数据传输方式多：物联网数据传输方式，涉及多种协议。 第7课　电子标签我揭秘：RFID的工作原理，读取电子标签编号实践探索。 第8课　巧用蓝牙做工具：蓝牙的工作原理，近距离通信的特点，蓝牙翻页笔实践探索。 第9课　互联协议仍沿用：HTTP的工作原理，互联网中天气数据实践探索。 第10课　物物互通有新径：MQTT的工作原理，发布及订阅功能实践探索。 二、教材分析 在互联网应用与创新模块中，学生已经学习了互联网的一些协议。而在物联网中，物与物之间的“交流”也需要遵循一定的通信规则，这种通信规则就是物联协议。如果说传感器是物联网的“感官”，那么物联协议就是将遍布各处的传感器连接起来的“神经系统”，为各类物联设备之间进行数据交换和资源共享提供保障。物联协议比较多，还处于规范和发展中，本单元主要介绍几种常见的物联协议。 本单元围绕“万物互联有协议”主题，从探讨物联数据的传输方式开始，通过介绍物联网中的通信协议，开展RFID、蓝牙、HTTP和MQTT等实践探索，让学生真正体会物联协议的功能和特征，理解协议的重要作用。 三、学情分析 对于八年级的学生来说，“万物互联”这一概念既新奇又充满想象。我们可以这样生动地解释它： 想象一下，你生活在一个充满魔法的世界里，这里的每一件物品，无论是家里的电灯、冰箱，还是街上的汽车、路边的垃圾桶，甚至是你佩戴的手表、穿着的鞋子，都拥有了自己的“超能力”——它们能够相互“说话”，分享信息，甚至根据环境和你的需求做出智能的反应。 在这个世界里，没有孤立存在的物体，它们通过一种叫做“互联网”的神奇网络紧密地连接在一起，形成了一个庞大的、无处不在的“物联网”。这个网络就像是一个巨大的、无形的信息高速公路，让信息在物体之间自由流动，就像血液在人体中循环一样。 而让这一切成为可能的关键，就是“协议”。你可以把协议想象成这些物体之间交流时使用的共同语言或规则。没有协议，它们就无法理解彼此的意思，也就无法进行有效的沟通和协作。就像人类使用语言交流一样，物联网中的物体也需要遵循一定的协议来交换信息、执行任务。 四、教学目标 1. 通过分析生活中的物联场景应用，了解物联网中的数据传输协议，感受物联网给人们的学习、生活和工作带来的改变。 2. 通过利用射频识别、蓝牙等物联协议开展实践探索，了解近距离通信协议的特点，主动利用数字设备开展创新实践活动。 3. 通过获取网络数据的实践探索，进一步认识 HTTP 及其通信机制；通过消息订阅实践探索，认识 MQTT及其通信机制，体验其中数据处理和应用的方法与过程。 4. 通过了解物联协议的应用和发展，理解标准化的重要作用，强化自主可控意识。 五、教学重难点 重点： 协议的复杂性是学习的主要难点。学生需要理解不同协议的作用、工作原理以及它们如何在物联网中实现设备的互联互通。此外，协议的安全性、稳定性等也是学习过程中需要关注的问题。 难点： 学习难点在于理解协议的抽象概念及其复杂工作原理，同时需掌握多种协议的特点与应用场景，这对于学生的逻辑思维和跨学科技能提出了较高要求。此外，物联网协议不断更新，学生还需关注行业动态，保持学习的持续性和前瞻性。 六、教学措施 创设情境：利用多媒体展示万物互联的发展历史和创新案例，激发学生兴趣。 案例教学：选取具有代表性的万物互联案例，引导学生分析讨论。 分组合作：组织学生进行小组合作学习，通过讨论和角色扮演，加深理解。 实践操作：安排学生进行简单的万物互联应用实践，体验万物互联带来的便利。 思维导图：引导学生使用思维导图整理万物互联知识，帮助他们构建知识体系。 情感教育：通过讨论万物互联对社会的正负面影响，培养学生正确的价值观。 评价反馈：采用多元化的评价方式，及时给予学生反馈，鼓励他们不断进步。 七、课时安排 第6课 数据传输方式多 1课时 第7课 电子标签我揭秘 1课时 第8课 巧用蓝牙做工具 1课时 第9课 互联协议仍沿用 1课时 第10课 物物互通有新径 1课时 【共计5课时】
第 08 周 2024年10月14日 星期一
题 目 第六课 数据传输方式多 1课时 第1课时
教学目标 1.了解典型物联系统中数据传输的基本过程，知道数据传输使用多种协议。 2.了解物联网中的有线传输与无线传输、近距离通信与远距离通信。
教学重点 数据传输的多种方式及其特点。
教学难点 理解物联系统中数据流转的复杂过程。
教学准备 多媒体课件（包含物联网发展历程的图片、视频等）。
教学过程
一次备课（集体备课） 二次备课
一、导入新课 通过展示共享单车的使用过程，引导学生思考共享单车是如何实现数据的传输和控制的。 问题引导： 1.共享单车物联系统中的数据是怎样进行传输的？ 2.设备与设备之间是如何进行通信的？ 二、新授课 （一）探析物联系统中数据流转 任务分析： 1.如何获取附近可用的共享单车？ （单车利用位置传感器把位置数据发送到服务器；手机应用软件上传用车人的位置数据；服务器处理后将用车人位置附近的单车数据反馈至手机应用软件。） 2.共享单车是如何扫码开锁的？ （扫码后，手机应用软件获取单车唯一标识，发送开锁数据给服务器；服务器确认后向单车发送开锁指令。此外，手机蓝牙可以与智能锁的蓝牙连接，辅助开锁。） 总结：在物联网中，数据的传输方式既有传统的互联网通信方式，也有根据物联网特点所生产的一些新的通信方式。 （二）分析多样的数据传输方式 按传输介质分： 有线传输：双绞线、光纤等（优势：稳定性高、传输速度快；劣势：布线复杂、成本较高）。 无线传输：Wi-Fi、蓝牙等（优势：灵活性高、成本低；劣势：受环境影响大、安全性需加强）。 按通信距离分： 近距离传输：蓝牙、FRID、NFC、ZigBee等（适用于短距离、低功耗的通信场景）。 远距离传输：移动通信、窄带物联网等（适用于远距离、大规模的通信需求）。 讨论与总结： 引导学生讨论有线传输和无线传输的优缺点，并分享个人见解。 强调在选择物联协议时，需要从距离范围、最高速率、安全性、功耗等多方面综合分析。 3. 实践操作 任务：模拟共享单车的数据传输过程，使用流程图或表格表示数据传输的各个环节。 要求：小组合作完成，每个小组需派代表进行展示和讲解。
课堂小结 知识回顾：总结本节课所学的数据传输方式及其特点。 拓展提升：引导学生思考未来数据传输技术的发展趋势和应用前景。
作业布置 预习下节课内容，搜集更多关于物联网数据传输的实际应用案例。
板书设计 数据传输方式多 （一）探析物联系统中数据流转 （二）分析多样的数据传输方式
课后反思 1、亮点： 2、不足及改进措施：
第 09 周 2024年10月21日 星期一
题 目 第七课 电子标签我揭秘 1课时 第1课时
教学目标 1.了解射频识别技术的基本原理及常见应用。 2.能够利用射频识别技术开展实践，了解物与物之间近距离通信的过程。
教学重点 RFID系统的工作流程和基本原理。利用字典存储电子标签编号与学生姓名的对应关系，并实现校服归属的识别。
教学难点 理解RFID系统中电子标签与读卡器的通信过程。编程实现电子标签编号的读取和字典的运用。
教学准备 课本
教学过程
一次备课（集体备课） 二次备课
一、导入新课 播放火车站刷身份证进站的视频后，提问学生：“大家观察到在这个场景中，我们是如何实现近距离通信的呢？这种通信方式有什么特点呢？”引导学生积极思考并发言，从而引出本节课的主题——RFID和NFC近距离通信协议。 二、讲解RFID基本原理和工作流程 1.讲解RFID是一种无线通信技术，利用图片或动画展示读卡器与电子标签的通信方式，强调天线在通信中的作用。 2.结合火车站刷身份证进站的场景，分步骤详细讲解RFID系统的工作流程： 首先说明当身份证（电子标签）进入读卡器识别范围时，读卡器会发出射频信号。 接着解释电子标签接收射频信号后，凭借感应电流获得能量，发送存储在芯片中的数据，或者主动标签主动发送某一频率的信号。 然后讲述读卡器读取数据并解码后，将数据送至计算机中的管理系统进行处理的过程。 3.引导学生思考为什么把身份证放在指定位置才能成功进站，组织小组讨论，让学生分享自己的观点，最后教师进行总结，强调信号强度和识别范围的重要性。 4.介绍电子标签的分类（被动标签和主动标签）及特点： 展示被动标签和主动标签的实物或图片，对比它们的外观差异。 讲解被动标签没有内置电池，工作距离较短的原因，以及主动标签有内置电池，工作距离较远的优势。 三、RFID应用案例分析 1.以物流领域为例： 播放物流仓库中使用RFID技术跟踪货物和货柜位置的视频，展示自动化库存管理的过程。 提问学生：“RFID 在物流领域的应用给我们的生活带来了哪些便利呢？”引导学生思考并回答。 2.以医疗领域为例： 展示患者手环中嵌入RFID芯片的图片，讲解医护人员如何通过读卡器快速了解患者信息。 组织学生讨论：“在医疗领域，RFID 技术还可以有哪些应用呢？” 3.以农业领域为例： 展示动物身上附着电子标签的图片，说明电子标签可以存储动物疫苗等数据，优化畜牧业管理。 让学生举例说明在农业领域中，RFID 技术可能的其他应用场景。 4.以高速公路 ETC 和门禁识别系统为例： 详细讲解高速公路 ETC 系统中，车辆通过收费站时，RFID 技术是如何实现快速收费的。 模拟门禁识别系统的工作过程，让学生亲自体验携带电子标签进入被保护区域时，读卡器的识别和安全门的控制过程。 引导学生思考如何利用 RFID 技术解决生活中的其他问题，如校园图书馆的图书管理、小区的车辆管理等。 四、编程实践 1.根据学情选择不同的编程方式： 对于基础较好的学生，可以给出部分代码框架，让学生填空关键代码，培养他们的自主编程能力。 对于基础较弱的学生，可以给出完整的代码，让他们补充注释，加深对代码的理解。 2.烧录程序时，提醒学生注意观察提示信息： 强调提示信息的重要性，告诉学生如何根据提示信息判断程序烧录是否成功。 如果遇到问题，引导学生查看错误提示，尝试自行解决问题，培养他们的问题解决能力。 3.主控板显示屏显示电子标签编号后，让学生记录编号： 组织学生分组记录编号，互相检查记录的准确性。 提问学生：“记录编号有什么作用呢？”引导学生思考编号。在RFID系统中的重要性。 4.带领学生回顾编码相关内容，进一步理解编码的意义： 以电子标签编号为例，讲解编码的规则和作用。 让学生对比不同编码方式的优缺点，如二进制编码和十六进制编码。 五、NFC功能介绍 1.以手机的NFC功能为例，展示手机如何通过 NFC 技术与其他设备进行通信，如读取公交卡信息、支付等。 2.让学生拿出自己的手机，尝试开启 NFC 功能，并探索手机NFC可以实现的其他功能。 3.提问学生：“NFC 功能与RFID技术有什么相似之处和不同之处呢？”引导学生进行比较和分析。 六、拓展与提升 1.定义电子标签编号与学生姓名的对应关系： 展示字典的结构和用法，讲解如何用字典来存储电子标签编号和学生姓名的对应关系。 让学生分组合作，手动创建一个简单的字典，将几个电子标签编号与学生姓名对应起来。 2.修改主控板程序，实现当读取到电子标签编号时，通过字典查询对应的学生姓名并显示： 引导学生分析主控板程序的结构，找到需要修改的部分。 让学生尝试修改程序，实现通过字典查询学生姓名的功能。 组织学生进行小组展示，分享自己修改后的程序和实现的效果。
课堂小结 回顾RFID的工作流程、基本原理、应用场景和编程实践。 强调RFID和NFC技术在生活中的重要性，鼓励学生继续探索和应用这些技术。
作业布置 基础性作业： 让学生继续观察身边的 RFID 应用场景，并记录下来，下次课进行分享。 巩固性作业：思考如何进一步利用RFID技术解决实际问题 提高性作业：如设计一个智能家居系统，利用 RFID 技术实现对家电的控制。
板书设计 电子标签我揭秘 （一）揭秘射频识别技术 （二）了解近场通信的奥秘
课后反思 1、亮点： 2、不足及改进措施：
第 10 周 2024年10月28日 星期一
题 目 第八课 巧用蓝牙做工具 1课时 第1课时
教学目标 信息意识：增强学生对蓝牙技术在实际生活中应用的认识，理解其在现代社会中的重要性。 数字化学习与创新：学会使用蓝牙技术连接不同设备，设计并实施基于蓝牙的小项目，培养创新思维和问题解决能力。 信息社会责任：在讨论和实践过程中，引导学生关注信息安全与隐私保护，合理使用蓝牙技术。
教学重点 1.理解蓝牙技术的基本原理和工作方式。 2.掌握蓝牙设备的配对与连接方法。 3.设计并实现一个简单的蓝牙应用案例（如蓝牙遥控小车、蓝牙音箱控制等）。
教学难点 1.理解蓝牙协议栈的复杂性和不同设备间的兼容性问题。 2.创造性地应用蓝牙技术解决实际问题，设计出具有创新性的项目。
教学准备 多媒体教学设备（电脑、投影仪）。 蓝牙设备（如蓝牙适配器、蓝牙音箱、蓝牙小车模型等）。 教学PPT，包含蓝牙技术介绍、配对连接步骤、案例分析等内容。 分组材料，确保每组学生有足够的蓝牙设备和开发环境。
教学过程
一次备课（集体备课） 二次备课
一、导入新课 故事引入：以一个趣味性的小故事开始，比如“小明的神奇蓝牙帽”，讲述小明如何利用蓝牙技术让他的帽子变成了一个可以控制家中智能设备的遥控器。这个故事旨在激发学生对蓝牙技术的好奇心和探索欲。 问题讨论：引导学生思考并讨论蓝牙技术在我们日常生活中的应用场景，比如耳机、车载音响、智能家居等，以此引出本课主题。 二、新知讲授 概念解析：清晰、简洁地介绍蓝牙技术的基本概念，包括其定义、发展历程、特点以及与其他无线技术的比较。 工作原理：利用动画或图示展示蓝牙技术的工作原理，包括蓝牙设备的发现、配对、连接和数据传输过程。 技术细节：简要介绍蓝牙版本的区别（如蓝牙5.0与旧版本的区别），以及蓝牙协议栈的基本架构，但注意保持内容通俗易懂，避免过于专业化。 三、演示操作 现场演示：教师使用蓝牙设备（如手机、蓝牙音箱、蓝牙鼠标等）进行配对与连接演示，边操作边讲解步骤和注意事项。 互动环节：邀请几位学生上台尝试配对不同的蓝牙设备，教师在一旁指导和纠正错误，增加学生的参与感和动手能力。 四、分组实践 项目设计：将学生分成若干小组，每组分配一个基于蓝牙技术的项目主题（如蓝牙遥控小车、蓝牙音乐播放器控制、蓝牙智能家居模拟等）。 头脑风暴：小组内进行讨论，确定项目设计方案，包括所需材料、技术路线、预期功能等。 动手实践：学生根据设计方案开始动手实践，教师巡回指导，解答疑问，鼓励学生创新尝试。 中期检查：在项目进行到一半时，进行中期检查，各组展示项目进展，教师提出改进建议。 五、成果展示与评估 成果展示：各组学生轮流上台展示项目成品，演示功能，分享设计思路、实现过程及遇到的挑战与解决方案。 互评与自评：采用互评和自评的方式，让学生对自己的作品和他人的作品进行评价，促进相互学习和借鉴。 教师点评：教师总结各组的亮点和不足，提出改进建议，并对学生的努力和创意给予肯定和鼓励。
课堂小结 知识总结：回顾本课所学内容，强调蓝牙技术的重要性和应用前景。 反馈收集：鼓励学生提出对本节课的反馈和建议，以便后续教学的改进。 拓展思考：引导学生思考蓝牙技术在未来可能的发展方向和应用领域，如物联网、医疗健康等，激发学生的想象力和创造力。
作业布置 创造性地应用蓝牙技术解决实际问题，设计出具有创新性的项目。
板书设计 巧用蓝牙做工具 （一）了解蓝牙协议 （二）认识近距离通信的特点
课后反思 1、亮点： 2、不足及改进措施：
第 11 周 2024年11月04日 星期一
题 目 第九课 互联协议仍沿用 1课时 第1课时
教学目标 1了解HTTP通信的基本过程，认识传统互联网协议在物联系统中的局限性。 2了解物联系统从互联网中获取数据的方法，会使用应用程序接口。
教学重点 了解HTTP的通信过程，能够利用应用程序接口从互联网中获取数据。
教学难点 通过获取网络数据的实践探索，进一步认识 HTTP 及其通信机制。
教学准备 PPT课件
教学过程
一次备课（集体备课） 二次备课
一、导入新课 早上起床后，人们会问物联音箱今天的天气情况。然而，物联音箱并没有安装能采集气象数据的传感器，那它为什么能知道天气情况呢？ 二、新知讲授 （一）探索互联网中的数据 物联音箱如何获取天气数据呢？ 物联音箱除了依靠自身的传感器，还会连接互联网的天气预报服务，自动获取到最新的天气预报。 在日常生活中，互联网给人们提供了丰富的数据，包括学习资源、健康 信息、新闻动态、电子商务、娱乐内容、旅游及交通信息等各方面，这些数据对于物联设备也非常重要。 学习活动1 探索生活中的物联设备，思考这些设备能从互联网中获取哪些数据。 （分组开展活动，通过互联网查询资料并总结分享。） 物联设备从互联网中获取的数据手机天气预报、新闻、社交媒体通知等手表运动建议、天气情况等汽车交通路况
（二）体验获取互联网数据 思考：这些设备是通过怎样的方式访问互联网并获取数据的？ 在大多数情况下，互联网上的服务器会通过提供API（应用程序接口），使得外部设备或程序能够访问这些数据资源。在物联系统中，设备通常会使用HTTP向服务器发起请求，以访问服务器并获取所需数据。 一般步骤包括获取应用程序接口的网址、发起网络请求、解析返回结果。 学生活动2 利用HTTP获取互联网中的数据 1）获取API的网址。获取不同的数据需要访问不同的API。 实践导入： 探究实践一： 探究实践二： 探究实践三： 发起网络请求，主要代码如图所示。先让主控板通过Wi-Fi接入互联网，再通过网络请求模块提供的GET方法访问，就可以获得返回数据。 探究实践四： （三）探讨互联网协议的局限性 在互联网中，HTTP是应用最为广泛的网络协议。物联网在发展前期完全沿用了传统互联网的通信架构，其中也包括了HTTP。 学生活动3 （1）思考：对于物联系统而言，HTTP完全适用吗？ HTTP主要面向客户端/服务器模式，客户端（如浏览器或物联设备）必须主动向服务器发送请求以获取数据。 在物联网环境中，这意味着设备为了实时响应可能的远程控制指令，需要持续不断地向服务器发出请求，以检查是否有新的指令。 （2）思考并讨论：这样会出现哪些问题？ （要求：以小组为单位进行讨论和总结，将可能出现的问题进行分享交流。） 结论： 1．消耗物联设备有限资源； 2．能耗增加； 3．可能对服务器、传输网络造成极大的负担。 （3）思考：物联协议需要满足哪些特性？ 实践要求：每组选择一种常见的物联协议，通过网络查询相关资料，了解这个物联网协议特性，总结并进行分享。 物联网协议需满足的特性总结如下： 结论： 1.低功耗； 2.低带宽； 3.低延时； 4.兼容性。
课堂小结 1.利用API从互联网中获取数据的方法。 2.获取实时网络时间实践活动。 3.HTTP在物联系统中的局限性，物联协议具有低功耗、低带宽、低延时、兼容性等特点。
作业布置 1.通过网络搜索引擎等工具搜索免费的 API，并将接口功能、URL等数据整理成表格。 2.尝试通过调用主控板的urequests库发起 HTTP 请求来访问这些 API，并将对应的接口返回数据显示在主控板上。
板书设计 互联协议仍沿用 （一）探索互联网中的数据 （二）体验获取互联网数据 （三）探讨互联网协议的局限性
课后反思 1、亮点： 2、不足及改进措施：
第 12 周 2024年11月11日 星期一
题 目 第十课 物物互通有新径 1课时 第1课时
教学目标 1.了解MQTT的通信机制，认识发布者、订阅者和服务器之间的关系。 2.能够利用物联网服务平台实现订阅功能。
教学重点 了解MQTT的通信机制。
教学难点 能够利用物联网服务平台实现订阅功能.
教学准备 多媒体课件。
教学过程
一次备课（集体备课） 二次备课
一、导入新课 利用HTTP可以传输数据，那么MQTT有什么独特之处？为何在 物联网领域得到广泛的应用？ 二、讲授新课 （一）了解MQTT的通信机制 MQTT 采用发布订阅的通信机 制，有三个角色： （1）发布者； （2）服务器（中介）； （3）订阅者。教师逐一讲解思考：能否用生活中一个比较恰当的例子类比MQTT的通信机制？合作完成
问题1：了解MQTT通信机制：MQTT（消息队列遥测传输）是目前物联网中很流行的协议，具有开放、轻量、可靠、易实现的特点，能够为大量硬件性能较低且处于互联网中的远程设备提供数据传输和监控服务。 （二）体验物联网服务平台 MQTT 服务器是连接发布者和订阅者之间的重要桥梁，也是信息的存储 基地。在实践中，既可以选择在线的MQTT服务器，也可以搭建MQTT的本地 服务器。 思考：在实践中，你认为使用哪种协议更合适？为什么？ 实验探究操作： 实践导入：探究实践一：探究实践二：探究实践二：探究实践二：
课堂小结 1．MQTT的发布订阅通信机制中有发布者、订阅者和服务器三个角色。 2．在线MQTT服务器的使用方法。 3．利用物联网服务平台实现订阅功能。
作业布置 有一些应用软件支持搭建本地的 MQTT 服务器。尝试搭建本地 MQTT服务器，实现订阅功能。
板书设计 物物互通有新径 （一）了解MQTT的通信机制 （二）体验物联网服务平台
课后反思 1、亮点： 2、不足及改进措施：
第三单元简单物联功能实践 单元备课 一、教材内容 本单元围绕"简单物联功能实践"的主题，分为五课： 第11课　物联功能细分解：物联系统分为感知层、网络层和应用层，物联门锁系统的功能分解。 第12课　刷卡开锁易实现：刷卡开锁功能实践探索。 第13课　门铃通知即时到：物联网中的反馈，远程通知功能实践探索。 第14课　远程控制更便捷：物联网中的控制，远程控制功能实践探索。 第15课　面容钥匙显智能：人脸识别探究，人脸识别开锁功能实践探索。 二、教材分析 物联系统包括感知层、网络层和应用层，本单元聚焦应用层的功能实现，遵循物联网“大场景、小应用”的特点，以实践探究的方式，引导学生利用所学知识解决真实的问题。 本单元围绕物联门锁的功能，通过认识身边的物联系统，了解物联系统中的反馈与控制，利用物联实验设备模拟实现物联门锁功能，在实验平台读取、发送、接收、汇集和使用数据，探索物联系统的功能，体验物联网、大数据及人工智能的关系，进一步理解万物互联为人们生活带来的便捷和影响。 三、学情分析 八年级学生在进行简单物联功能实践时，展现出较强的好奇心和探索欲。他们对物联网技术有一定的初步认知，但实践经验不足，面临理论到实践的转化挑战。部分学生可能因编程和硬件操作难度较大而感到困惑，但也有不少学生表现出良好的问题解决能力和团队协作精神。因此，教学应注重理论与实践相结合，通过具体案例引导学生动手操作，同时加强个别辅导，帮助每位学生克服学习难点，实现能力的全面提升。 四、教学目标 1. 通过对身边真实物联系统的分析，认识物联系统的三层结构，了解物联系统的工作过程。 2. 通过对物联网应用的分析，了解以数据为核心分解物联功能的方法。 3. 通过使用物联实验设备搭建物联系统原型，了解物联系统中反馈与控制的过程，体验物联网、大数据及人工智能的关系。 4. 通过简单物联功能的实现，了解从物联网服务平台读取、发送、接收数据的方法。 五、教学重难点 重点： 简单物联功能实践学习的重点在于理解物联基础、熟悉常见设备、学习简单协议、动手实践操作、培养问题解决能力以及增强安全意识。 难点： 学生在进行简单物联功能实践学习时，需要克服概念理解、实践操作、跨学科知识融合、资源获取与利用以及安全与隐私意识等多方面的难点。 六、教学措施 激发兴趣：通过展示简单物联功能在日常生活中的应用案例，激发学生的学习兴趣。 分层教学：根据学生的基础和接受能力，适当调整教学内容的深度和广度。 案例分析：选取典型的简单物联案例，引导学生分析其工作原理和应用场景。 互动讨论：组织学生就简单物联的安全问题进行小组讨论，培养他们的批判性思维。 实验操作：设计简单易行的简单物联实验，让学生在实践中学习技术操作，加深理解。 安全教育：结合实际案例，教育学生网络安全的重要性，提高他们的自我保护意识。 评价反馈：通过课堂提问、作业和小测验等方式，及时了解学生的学习情况，调整教学策略。 七、课时安排 第11课 物联功能细分解 1课时 第12课 刷卡开锁易实现 1课时 第13课 门铃通知即时到 1课时 第14课 远程控制更便捷 1课时 第15课 面容钥匙显智能 1课时 【共计5课时】
第 13 周 2024年11月18日 星期一
题 目 第十一课 物联系统细分解 1课时 第1课时
教学目标 1.了解生活中物联系统的工作过程，认识物联系统的三层结构及各层的功能。 2.通过分析物联门锁系统的核心功能，形成以数据为核心分解物联功能的意识。
教学重点 物联系统的工作过程，物联系统的三层结构及各层的功能。
教学难点 物联门锁系统的核心功能。
教学准备 教学PPT
教学过程
一次备课（集体备课） 二次备课
一、导入新课 现在，很多门锁也接入了互联网。与传统的机械锁相比，物联门锁开锁更加方便。物联门锁可以有哪些功能呢？ （刷卡、刷脸、指纹、远程控制等） 二、讲授新课 （一）寻找身边的物联系统 物联系统在生活中的应用非常广泛，如物联公交站牌、共享单车、物联家居、物联停车等。 问题1：结合图中站牌思考，乘坐公交车可能会遇到哪些不确定的因素？ 问题2：有了物联网技术，公交站牌会获得哪些改进？ 以物联公交站牌系统（图 11.1）为例，该系统通过公交车搭载的北斗车载定位终端、加速度传感器等多个传感器和通信设备，实时感知公交车的位置、运行状态等数据并传输给服务器，再对数据进行分析处理，实现车辆定位、路线规划、到站提醒等应用功能，为乘客提供高效、便捷的出行体验。 学习活动：（学生小组进行讨论填写到书中指定位置） 1.物联公交站牌系统具备什么功能？该功能的工作过程是怎样的？ 以到站提醒功能为例，其工作过程可描述为：通过北斗车载定位终端、加速度传感器等，采集公交车的位置、运行速度等数据，通信设备通过网络将数据传输给服务器，数据处理系统对数据进行分析处理，将结果发送给公交车牌呈现，实现到站提醒功能。 2. 你还知道哪些物联系统？这些系统有哪些功能？通过什么方式可以实现这些功能？ （二）了解物联系统的三层结构 人们通常把物联系统划分为三层，即感知层、网络层和应用层。 感知层是物联系统的基础，在物联系统中起着决定性的作用，如同人的感觉器官，负责从物理环境中采集数据，并对数据进行简单处理，以便后续传输。 网络层的主要作用是实现互联互通，如同人的神经中枢系统，负责将感知层采集到的数据安全、可靠地传输到应用层进行处理和分析。 应用层位于物联系统三层结构中的最顶层，如同人的大脑，其主要功能为通过云计算平台进行信息处理。 （三）分析物联门锁系统的核心功能 物联门锁可以分为几个相对完整的应用场景功能： 刷卡开锁功能； 门铃远程通知功能； 远程控制开锁功能； 刷脸开锁功能。 ☆探究活动：物联门锁系统核心功能。 具体要求：小组可聚焦一个或两个核心功能合作探究，完成下表。
课堂小结 1.身边有很多物联网应用，如物联公交站牌、物联门锁等。 2.通常把物联系统划分为三层，即感知层、 网络层和应用层。 3.物联门锁系统可以分解为多个核心功能。
作业布置 物联网技术，为门锁功能的拓展提供了更多可能，可以将门锁与其他设备连接起来，实现智能化控制和管理。 除了本课分析的功能，还可以实现什么功能？请分析功能实现的工作过程。
板书设计 物联系统细分解 （一）寻找身边的物联系统 （二）了解物联系统的三层结构 （三）分析物联门锁系统的核心功能
课后反思 1、亮点： 2、不足及改进措施：
第 14 周 2024年11月25日 星期一
题 目 第十二课 刷卡开锁易实现 1课时 第1课时
教学目标 1. 了解刷卡开锁的工作流程，体会系统中的过程与控制。 2. 进一步熟悉RFID，能够实现刷卡开锁功能，体会电子标签编码的唯一性。
教学重点 探索刷卡开锁功能；分析输入模块、计算模块、输出模块。
教学难点 认识物联网系统的三层结构；让学生通过连接舵机和运行程序，了解硬件连接的步骤和执行程序的工作过程。
教学准备 教学PPT
教学过程
一次备课（集体备课） 二次备课
一、导入新课 把门锁与射频识别技术结合，感应卡就有了钥匙的功能。 同学们思考一下刷卡开锁功能是如何实现的？ 二、新知讲授 传统的机械锁只能使用钥匙开锁。钥匙不仅容易被复制，而且丢失后可 能需要更换锁体。把日常生活的门锁与 RFID 有机结合，不仅使感应卡有了 钥匙的功能，还能对钥匙进行管理。 （一）了解刷卡开锁的工作流程 RFID 门锁系统由内置电子标签的门禁卡、读卡器、控制模块和锁体等 组成。门禁卡一旦靠近读卡器，存储在电子标签中的数据就会被读卡器自动 读出来并发送至控制模块，控制模块判断数据正确后，控制打开门锁。 学习活动1 描述 RFID 门锁系统的工作过程。 教师引导学生查阅资料或者小组讨论，进一步理解门禁 卡内部的电子标签主要用于存储用户身份数据，利用 RFID 可以 实现刷卡开锁功能。学生分小组讨论分析 RFID门锁系统的工作过程。输入模块：用户刷卡，读卡器获取卡中的数据并传输给计算 模块。计算模块：根据规则进行比对分析，判断用户是否有权限 通过，如果用户有权限通过，则发送开锁指令。输出模块：收到 开锁指令后，执行开锁动作。 （二）探究刷卡开锁功能 依据 RFID 门锁系统的工作过程，一个完整的刷卡开锁功能可以分为输 入、计算和输出三个模块。 学习活动2体验舵机模拟开锁 1. 连接主控板和舵机。 2. 实现舵机转动模拟开锁功能，主要代码如图 12.1 所示。 图 12.1 控制舵机转动的主要代码 3、把程序烧录到主控板，观察舵机转动。 学习活动3 任务 1 设计模拟实现算法 把电子标签编码作为用户身份数据存储在列表中，当获取的门禁卡编码 在列表中时，执行开锁动作。 任务 2 实现刷卡开锁功能 1. 连接 RFID 读卡器模块、主控板和舵机。 2. 把第 7 课中记录的电子标签编号保存在列表中。 3. 编程实现 RFID 刷卡开锁功能，主要代码如图 12.2 所示。 拓展与提升 为了实现对进入小区人员的精准管理，通常将门禁卡和业主身份数据关 联，利用标签编号的唯一性来标识用户身份。尝试实现用户刷门禁卡时，在 显示屏上显示用户姓名。
课堂小结 1.RFID 门锁系统是如何工作的？ 2.物联门锁和普通门锁有什么不同？ 3.舵机是一种位置(角度) 调节的驱动器。常见的舵机可调节 角度为 0°到 180°，可以用来模拟系统要输出的开锁动作。
作业布置 通过本节课活动可以进一步理解编码的唯一性为物联网应用带来的价值，体会字典类型中组成字典的两个数据之间的一一对应关系。
板书设计 刷卡开锁易实现 （一）了解刷卡开锁的工作流程 （二）探究刷卡开锁功能
课后反思 1、亮点： 2、不足及改进措施：
第 15 周 2024年12月02日 星期一
题 目 第十三课 门铃通知及时到 1课时 第1课时
教学目标 1.通过了解门铃远程通知的工作过程，认识物联系统中的反馈，知道反馈的作用。 2.通过实现门铃远程通知功能，体会MQTT协议的应用，体会物联系统数据传输的方法。
教学重点 认识物联系统中的反馈；描述门铃远程通知的工作过程；探索门铃远程通知功能的模拟实现。
教学难点 模拟实现远程通知功能。
教学准备 PPT
教学过程
一次备课（集体备课） 二次备课
一、导入新课 传统门铃通过有线电路连接，门铃按钮安置在门外，接收器在门内，当门外按钮被按下时，电信号通过电线传输给门内的接收器，接收器发出声响。物联网门铃要实现远程通知，又该如何连接呢？ 二、讲授新课 （一）认识物联系系统中的反馈 在物联网系统中，反馈是针对现实世界采取行动的过程，反馈的方式主要有通知、可视化反馈等具体使用哪一种方式取决于物品被用来做什么。可视化反馈可以帮助用户更好地规划行程、提供实时导航指引、推荐附近停车场等；通知反馈则能够能实时检测物品的状态，并通知相应设备，例如，当有人按门铃时，系统会把“有人按门铃”的信息传送到智能手机提醒用户。 以门铃远程通知系统为例，当有人按门铃时，屋内响铃是一种反馈;物联门铃实时将“门铃被按下”的信息传输至用户智能终端，以消息或响铃形式提醒，这也是一种反馈。 动手实践：找一找生活中还有哪些反馈呢？ （二）物联系统中的门铃 门铃远程通知系统是典型的物联系统，适合使用MQTT协议。 （1）工作流程：门铃按下 →智能设备（ 系统控制） → Wi-Fi网络 → 服务器 → 主人终端 → 显示“有客人到访”通知。 （2）工作原理：当有人按门铃时，传感器检测并传输“门铃被按下”的状态数据，将“门铃被按下”的数据传输至应用层，以通知等形式在智能终端提醒用户。 动手实践：结合“输入—计算—输出”模式，尝试描述门铃远程通知功能的工作过程。 （三）门铃通知实现 （1）功能介绍门铃远程通知系统由门铃端、服务平台和用户端组成，如下表所示： 门铃端作为MQTT协议中的发布者，用户端作为MQTT协议中的订阅者，服务平台作为连接两者的桥梁，利用MQTT协议实现对输入输出模块的控制，MQTT是专为物联网而生的协议，MQTT 服务器是连接发布者和订阅者之间的重要桥梁，也是信息的存储基地。如下图所示： （2）模拟实现： 任务1将门铃信息发布至MQTT服务器： 1.使用1个主控板A和1个按键传感器实现门铃端，把主控板A连接到计算机的热点。 2.建立主控板A与 MQTT 服务器的连接。 3.实现主控板读取到按键传感器被按下时，向MQTT服务器的主题“Door/Bell”发送消息“有人按门铃”。 4.功能测试。将程序烧录到主控板A，连接按键传感器和主控板，按下按键传感器，在 MQTT服务器查看是否能收到消息，收到消息后开展任务2。流程如下图所示： 任务2从MQTT服务器订阅按门铃的信息并显示： 1.将使用1个主控板B作为用户端，利用主控板自带的屏幕显示该消息，让主控板B连接服务器的 Wi-Fi。 2.建立主控板B与MOTT服务器的连接。 3.在MOTT服务器中订阅主题“Door/Bell”。 4.当从主题“Door/Bel”收到消息时，屏幕显示该消息。 5.功能测试。将程序烧录到主控板B，按下按钮传感器，查看主控板B的屏幕是否显示“有人按门铃”。主控板B的屏幕显示“有人按门铃”后，表示本功能已经实现。流程如下图所示：
课堂小结 1.门铃远程通知是物联网和无线应用场景（适合MQTT协议）。 2.门铃按下是条件，触发整个系统的工作流程。 3.主人终端需要显示屏，用来显示通知内容。
作业布置 还可以采用哪些方式来实现对用户的通知 分别使用哪些执行器实现 尝试修改程序实现。
板书设计 门铃通知及时到 （一）认识物联系系统中的反馈 （二）探究门铃远程通知功能
课后反思 1、亮点： 2、不足及改进措施：
第 16 周 2024年12月09日 星期一
题 目 第十四课 远程控制更便捷 1课时 第1课时
教学目标 1.了解物联系统中控制实现的过程，知道反馈与控制的关系。 2.通过远程控制开锁功能的模拟实现，体会控制在物联系统中的作用。
教学重点 了解物联系统中控制实现的过程，知道反馈与控制的关系
教学难点 通过远程控制开锁功能的模拟实现，体会控制在物联系统中的作用
教学准备 课本、图片
教学过程
一次备课（集体备课） 二次备课
一、导入新课 有了远程通知反馈功能，用户不在家也能及时收到有人到访的消息了。那么可以远程控制开锁吗？ 二、讲授新课 （一）认识物联系统中的控制 物联系统中的反馈与控制密不可分，控制是基于反馈的数据调整设备或者系统的工作状态。 例如，火车站的验票系统，家里的扫地机器人。 人工控制：通过发送指令，实现对远程设备的控制。 自动控制：根据设定的控制规则，系统控制设备运转。 讨论：你见过哪些远程控制的案例？它们是如何实现控制的？ （二）分析远程控制开锁功能 （1）小组讨论 你见过哪些远程控制的案例？它们是人工控制还是自动控制？它们是如何实现控制的？ （2）根据功能需求，选择合适的硬件，并写出相应的实现思路，填写下表。 模块硬件实现思路输入模块计算模块输出模块
（3）小组合作，模拟实现远程控制开锁功能 1.分解模块，设计算法。 2.搭建实验环境。 3.用户端的功能实现。 4.门锁端的功能实现。 任务要求：理解代码，小组自主完成，补充完善程序。 成果展示： 请老师根据教学实情，展示学生作品成果。
课堂小结 1.物联系统中的反馈与控制密不可分，控制是基于反馈的数据调整设备或者系统的工作状态。控制通常分为人工控制和自动控制。 2.远程控制开锁功能由输入、计算和输出三个模块组成，可以利用MQTT的订阅与发布模拟实现。
作业布置 打开书本97页完成任务单
板书设计 远程控制更便捷 （一）认识物联系统中的控制 （二）分析远程控制开锁功能
课后反思 1、亮点： 2、不足及改进措施：
第 17 周 2024年12月16日 星期一
题 目 第十五课 面容钥匙显智能 1课时 第1课时
教学目标 学生能够理解并应用人脸识别技术与物联网技术。 学生能够通过实践活动，培养创新解决问题的能力。 学生能够通过动手实践，加深对技术原理的理解。 学生能够在小组活动中，培养团队合作与沟通能力。
教学重点 认识人脸识别技术，了解机器识别人脸的基本过程。
教学难点 探究刷脸开锁的模拟实现。
教学准备 PPT
教学过程
一次备课（集体备课） 二次备课
一、导入新课 教师活动：通过图片和视频展示人脸识别技术的应用实例，激发学生兴趣。 学生活动：学生观看展示，提出对人脸识别技术的初步问题和想法。 二、讲授新课 教师活动：讲解人脸识别的基本原理和物联网的基础知识，使用PPT辅助教学。 学生活动：学生记录关键点，积极参与问答环节。 教师活动： 1.演示如何搭建MQTT服务器，设置主题和客户端ID。 硬件设备介绍。 演示内容：展示所有必要的硬件设备，包括摄像头、主控板、舵机和计算机，并简要介绍每个设备的功能和在项目中的角色。 MQTT服务器搭建演示。 演示内容： 展示如何在计算机上安装和配置MQTT服务器软件。 说明如何创建新的主题和客户端ID，并设置权限。 实时演示消息的发布和订阅过程，确保学生理解MQTT通信的基本原理。 2.演示如何在人脸识别平台中设置MQTT参数。 演示内容： 登录在线人脸识别平台，展示平台的用户界面和主要功能。 3.展示如何通过平台添加人脸库，以及如何触发人脸识别过程。 4.编程环境设置演示 演示内容： 展示如何设置编程环境，包括安装必要的软件和库。 演示如何编写简单的代码来控制舵机运动，作为后续编程实践的基础。 5.关键代码段演示 演示内容： 展示如何编写代码以连接主控板到Wi-Fi和MQTT服务器。 展示如何实现回调函数，以及如何根据接收到的消息控制舵机。 通过实际代码示例，解释程序中的关键逻辑和可能遇到的常见问题。 学生活动：学生观察教师演示，记录关键步骤和代码。 三、动手实践 教师活动： 将学生分成4-5人的小组。 每个小组分配硬件和软件资源。 提供操作步骤和注意事项。 学生活动： 每组搭建自己的MQTT服务器，编写和调试程序，实现刷脸开锁功能。 测试程序，确保主控板能够接收MQTT消息并控制舵机。 每组选择一名代表记录实验过程和结果。 四、成果展示 教师活动：组织学生展示他们的项目，鼓励学生提问和互相评价。 学生活动：每组展示他们的项目，分享在实践过程中遇到的问题和解决方案。 五、拓展讨论 教师活动：引导学生讨论如何将刷脸开锁功能拓展到物联考勤系统，探讨其在教育领域的应用。 学生活动：学生分组讨论，提出创新的想法和可能的改进方案。
课堂小结 总结如何将刷脸开锁功能拓展到物联考勤系统，探讨其在教育领域的应用。
作业布置 基础作业：根据课堂演示，编写代码以实现一个简单的人脸识别程序，该程序能够识别预设的人脸并返回识别结果。 提升作业：在基础作业的人脸识别程序中添加一个新的功能，例如，识别后发送通知或记录识别日志。 拓展作业：设计一个新的应用场景，如智能家居安全系统，利用人脸识别技术进行访问控制，并提交一份详细的项目文档，包括设计思路、实现过程和测试结果。
板书设计 面容钥匙显智能 一、认识人脸识别 二、利用摄像头实现人脸识别 三、探究刷脸开锁功能
课后反思 1、亮点： 2、不足及改进措施：

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