第2单元第1课《物联网特征及架构》教案【桂科版】《信息科技》八年级上册

中小学教育资源及组卷应用平台 第2.1课《物联网特征及架构》教学设计 课题 物联网特征及架构 单元 第二单元 学科 信息科技 年级 八年级 核心素养目标 信息意识：能够通过日常生活中的物联网应用（如智能家居、共享单车等），直观理解万物互联的特征和"感知-传输-处理"的架构逻辑。计算思维：能够运用分层思维分析简单物联网系统的工作流程，并发挥创意设计贴近生活的物联网解决方案。数字化学习与创新：能够结合物联网三层架构特征，创造性地设想简单物联网设备的应用场景，并理解云计算和大数据在其中的支撑作用。信息社会责任：认识到物联网设备可能带来的隐私泄露和网络安全风险，形成在使用物联网技术时保护个人信息和遵守网络道德的基本意识。 教学重点 通过生动的生活实例帮助学生建立对物联网特征和架构的基本认识，掌握"感知-传输-处理"的核心逻辑。 教学难点 通过提供设计框架和展示典型案例，帮助学生将创意与现实技术结合，设计出可行的物联网解决方案。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 单元导入：物联网的原理物联网通过其独特的体系结构和工作原理，成功实现物理世界与数字世界的衔接，为我们的学习和生活带来了极大的便利。那么，物联网是如何进行设计与架构的呢 它是如何采集数据，又是如何将采集的数据发送到物联网平台的呢 下面让我们一起学习物联网的基本原理。第2.1课 物联网特征及架构学习目标：了解日常生活中的物联网应用，认识物联网的基础特征。了解物联网数据的流向，理解物联网划分三层结构的意义。了解物联网三层结构的硬件基础、技术手段和实现效果。随着科技的发展，智慧农业已成为物联网应用的一个重要场景(图2-1-1)。物联网设备实时收集到的农业生产环境的数据，如土壤湿度、土壤温度、光照强度等，通过无线网络传输到云端服务器，经过分析处理后，可以为农民提供决策支持。 观看视频。 单元导入。课程新知导入。 帮助学生初步理解本课研究内容。 讲授新课 新知讲解：一、案例分析一物联网温室大棚是智慧农业中较为常见的一种(图2-1-2)。农户可以通过手机或电脑等终端远程监控和管理农业生产活动，例如：当大棚内温度传感器检测到的温度数据超过设定的温度值时，农户可通过移动终端远程控制大棚内的换气风扇工作，以降低大棚内的温度；当大棚内光传感器检测到的环境光线值较低时，农户通过控制电机调整侧窗补光，及时增加大棚内的光照强度。 当然，还可以依据温室大棚内的数据建立数据模型，设计程序实现自动调节温室大棚内的环境和控制灌溉、施肥等，从而为农作物提供优良的生长环境。讨论物联网温室大棚是如何获取温室大棚环境数据的？它是通过什么手段实现数据传输和数据加工处理的？请以小组为单位展开讨论，并填写表2-1-1。环节设备作用采集数据光照传感器检测温室内的光照强度，辅助调节遮阳或补光设备。传输数据网关设备汇总多个传感器的数据，并通过Wi-Fi/4G/5G上传至数据中心。处理数据云平台存储和分析数据，提供可视化报表和异常预警。从上述案例，我们可以总结出物联网具有“全面感知”“可靠传输”“智能处理”三大特征(图 2-1-3)。小贴士物联网温室大棚通过温湿度、光照、土壤等传感器实时采集环境数据，利用LoRa、NB-IoT等无线通信技术将数据传输至云端或本地服务器，再通过云计算和边缘计算技术对数据进行存储、分析和处理，最终实现环境智能调控（如自动灌溉、通风）和远程监控，形成"感知-传输-决策"的闭环管理系统。全面感知：利用射频识别(RFID)、传感器、二维码等手段随时随地对物体进行信息采集和获取，能够全面、准确、实时地感知物体的真实信息。可靠传输：通过 Wi-Fi、蓝牙等短距离无线网络技术与5C、窄带物联网(NB-oT)等移动通信技术，将全 ... ...