第3单元第9课《物联网的分析师：应用层》教案【河北大学版】《信息科技》八年级

中小学教育资源及组卷应用平台 第3.9课《物联网的分析师：应用层》教学设计 课题 物联网的分析师：应用层 单元 第三单元 学科 信息科技 年级 八年级 核心素养目标 信息意识：了解应用层的关键技术，包括大数据、云计算、智能机器人等技术，理解应用层的功能。计算思维：通过决策树等算法，将物流路径规划等复杂问题抽象为可执行的逻辑流程，学会用算法思维解决应用层实际问题。数字化学习与创新：借助数字化资源探究物联网应用层，学习物流智能技术，创新理解其功能。信息社会责任：意识到应用层数据需合理管理，需兼顾效率与隐私，履行保障信息安全、推动行业良性发展的社会责任。 教学重点 认知应用层范畴与核心功能及相关技术。 教学难点 掌握决策树与大数据在物流应用层的逻辑及作用。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 第3.9课 物联网的分析师：应用层问题情境在电商平台中，用户可以方便地查看到所购物品的运送信息，如物品当前的状态，正在打包，或已经出库，或已送达；物品所处的位置，从哪里寄出、经过哪些地方、现在在哪里；物品的预计送达时间；物品的全程环境温度曲线图；等等。电商平台是如何获得图3-16所示的快递信息并支持用户实时查看的呢？观看视频 课程新知导入。 引发思考，激发兴趣，为讲解物联网应用层知识奠基，助学生理解其实际价值。 讲授新课 新知讲解：实践探究一、应用层是什么应用层是物联网中与用户直接交互的部分，提供各种面向用户的应用程序和服务。如图3-17所示，在智慧物流系统中，仓储的自动管理、车辆的智能调度、路径的智能规划等都是应用层的内容。图3-17智慧物流系统中的物联网应用层小知识应用层的上下层方向对接对象 / 层级核心作用示例向上用户 + 应用程序承接需求，提供网络应用能力。浏览器用 HTTP 访问网页。向下传输层（TCP/IP）；表示层 + 会话层（OSI）依赖底层的传输、格式转换、连接管理。HTTP 基于 TCP 实现可靠传输。二、应用层的功能应用层是物联网的最顶层，对数据进行存储、处理和分析后，做出决策，实现各类智能化的物联网服务。在智慧物流系统中，应用层有哪些重要的功能？我们一起来了解。1.规划物流路线当物流企业接收到多个订单时，应用层通过整合车辆位置、货物数量、交通状况、天气变化等信息，运用智能算法快速生成最优运输路线方案，不仅能避开拥堵路段，还能优化车辆的装载与配送顺序，实现资源的高效利用。想一想电商平台通常会给出商品“X点之前下单，预计X日送达”的信息，预计送达时间是怎么计算出来的呢？其实原理并不复杂。平台根据消费者的收货地址可快速规划出运输路线，根据下单的时间、以往仓库拣货及打包的时间、运输的时间、各中转站中转的时间以及快递员配送的时间等信息，就可以计算出预计送达时间。面对车辆位置、货物数量等海量信息，怎样才能精准规划出最优运输路线呢？如何将这些信息转化为清晰的决策逻辑，让每一步规划都“有据可依”？这就需要智能算法的参与。这里给大家介绍一种直观又有效的算法—决策树。（详细内容见教材p67页）试一试图3-18是一棵物流路径选择的简单决策树，通过两个问题决策是否可以从某路段通行。请你尝试选择五个连续的问题，画出一棵决策树。图3-18基于决策树的路径规划小知识决策树算法的优缺点优点:直观易懂，树形结构呈现决策逻辑，可解释性强。支持分类、连续变量，数据预处理要求低。非参数化，不依赖数据分布假设。可处理分类、回归等多输出任务，应用广。缺点:过拟合风险高，需要通过剪枝等操作来缓解。对数据变化敏感，稳定性不足。易受类别不平衡影响，偏向多数类，影响少数类的分类效果。高维度数据处理易复杂、过拟合。2.自动化搬运快递智能机器人在生活中应用渐广，大大减 ... ...