《人工智能导论》教案-教案2-初识物联网

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教案2初识物联网一、教学分析（一）基本信息教学任务初识物联网所属项目项目二初识物联网所属课程人工智能导论授课专业授课班级开设学期授课形式课时安排参考教材活页式教材：《人工智能技术应用》，杨美霞主编，机械工业出版社。（二）教学内容任务一掌握物联网的基本概念物联网（InternetofThings，IOT）是指基于Internet技术、利用射频识别（RadioFrequencyIdentification，RFID）技术、产品电子编码（ElectronicProductCode，EPC）技术在全球范围内实现的一种网络化物品实时信息共享系统。物联网体系架构可以分为三层：感知层、网络层和应用层。任务二揭秘RFID技术射频识别（RFID）是RadioFrequencyIdentification的缩写，是自动识别技术的一种，其原理为阅读器与标签之间进行非接触式的数据通信，达到识别目标的目的。任务三探究传感器与无线传感网传感器是一种获取信息的装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。无线传感器网络（WirelessSensorNetwork,WSN）是由大量的静止或移动的\t"/item/%E6%97%A0%E7%BA%BF%E4%BC%A0%E6%84%9F%E5%99%A8%E7%BD%91%E7%BB%9C/_blank"传感器以\t"/item/%E6%97%A0%E7%BA%BF%E4%BC%A0%E6%84%9F%E5%99%A8%E7%BD%91%E7%BB%9C/_blank"自组织和\t"/item/%E6%97%A0%E7%BA%BF%E4%BC%A0%E6%84%9F%E5%99%A8%E7%BD%91%E7%BB%9C/_blank"多跳的方式构成的\t"/item/%E6%97%A0%E7%BA%BF%E4%BC%A0%E6%84%9F%E5%99%A8%E7%BD%91%E7%BB%9C/_blank"无线网络，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，并最终把这些信息发送给网络的所有者。任务四走进物联网通信短距离无线通信技术一般指有效通信距离在厘米到百米范围内的无线通信技术，主要包括Wi-Fi技术、蓝牙技术、ZigBee技术、超宽带（UWB）技术、射频识别（RFID）技术、红外数据传输（IrDa）、近距离/近场通信（NearFieldCommunication，NFC）等。移动通信：1G、2G、3G、4G、5G。任务五体验物联网应用智能交通、智能农业、智能家居等物联网应用。（三）学情分析素质基础1.已具备一定的团队合作意识及交流沟通能力；2.已具备一定的自主学习和解决问题的能力。认知基础已熟悉身边的物联网产品，但是对物联网的概念、RFID技术、传感器与无线传感网和物联网通信不熟悉。能力基础已熟练操作身边的物联网产品，但缺乏系统性的学习物联网的概念、RFID技术、传感器与无线传感网和物联网通信等。（四）教学目标素质目标1.培养学生具备“人工智能”素养—物联网；2.培养学生“精益求精”的学习态度；3.培养学生做事认真细心的“工匠精神”，提高工作效率；4.培养学生团队合作。知识目标1.掌握物联网的基本概念；2.掌握RFID技术；3.掌握传感器与无线传感网；4.熟悉物联网通信；5.熟悉物联网应用。能力目标培养学生具备“人工智能”素养，能运用物联网技术分析与解决实际问题的能力。（五）教学重难点教学重点1.物联网的基本概念；2.RFID技术；3.传感器与无线传感网。教学难点1.RFID技术；2.传感器与无线传感网。（六）教学环境与资源分析信息化教学环境学银在线网络教学平台具备放置信息化教学资源、签到、课堂提问讨论互动、课堂测试评分、课后数据分析等功能。信息化教学技术情景教学法、任务驱动法、讲授法、案例教学法、讨论法、练习法。信息化教学资源1.软件资源：学银在线、微信平台、微课视频。2.学习资源：课程标准、视频资料、图片、教材、教学课件。3.学习工具：借助思维导图（XMind）工具梳理知识图谱。二、教学策略（一）教学模式（二）教学方法与手段1.任务驱动法用课前任务引导，课中任务训练，课后任务拓展，分解教学重点与难点，学生逐个完成任务，突破重点，攻克难点，驱使学生积极参与学习。2.情境教学法在教学过程中，通过模拟情景，让学生做前感知、做中比对、做后验证，引导学生思考，自我启发。3.头脑风暴法教师组织学生在课前分组进行需求调研，以头脑风暴的方式完成讨论，对标调研结果确定项目需求，打造沉浸式项目需求解构学习场景，激发学习热情。4.问题探究法在教学过程中，提出问题，引导学生寻找问题答案，最大程度释放思维束缚，根据学生实际情况设计问题，引导学生思考，并逐步过渡到学生自己提出问题，培养学生提出问题、解决问题的能力。5.合作探究法课前、课中、课后，通过团队合作完成教学任务，培养学生合作意识，树立学生团队责任感，大局意识，培育学生核心价值观。6.自主学习法以学生作为学习的主体，在学过程中，通过学生独立地分析、探索、实践、质疑、创造等方法来实现学习目标，培养学生自主学习能力和终身学习能力。三、教学实施课前准备教学环节教学内容教师活动学生活动导入新课【内容1】初识物联网1.通过学银在线发布《初识物联网》的动画、微课。2.教师发布测试题。1.登录学银在线完成《初识物联网》动画、微课学习。2.学生完成测试题。课上活动教学环节教学内容教师活动学生活动讲授新知【内容2】掌握物理网的基本概念1.在介绍物联网基本概念时，引入家长为了保证孩子安全，给孩子佩戴一块“智能定位”手表，“智能定位”手表就是通过物联网等关键技术将普通物体变得智能化的案例。2010年政府工作报告提到“物联网是国家战略”，充分说明国家对物联网的重视。作为刚接触物联网技术的学生，对新知识充满好奇心，要对所学的专业和技术充满信心，提升专业的学习热情，进一步培养爱国、爱校、爱院系、爱专业的情怀。2.教师列举身边的物联网应用产品，如智能手表、智能家居等，总结物联网的概念、起源与发展、基本特征。3.教师发布讨论：列举身边的物联网应用产品。1.提升学生对新知识的学习热情，进一步培养爱国、爱校、爱院系、爱专业的情怀。2.学生总结物联网的概念，了解物联网的起源与发展，掌握物联网的基本特征。3.学生参与讨论。讲授新知【内容3】揭秘RFID技术1.在揭秘RFID技术时，引入小王将自己社区零售店商品使用了RFID标签标记，可以实现库存、供应量管理、批量收银等，减少了排队时间，提升了购物体验的案例，RFID系统中标签和阅读器在通信过程中可能会有信息泄露等安全隐患，数据安全和隐私是网络通信必须重视的问题。我们作为新一代信息技术的学生，要遵守职业道德规范，增强信息安全意识，设计稳定可靠的系统，保障网络信息安全。2.教师讲解RFID技术的概念、特点、组成和分类。1.增加学生信息安全意识。2.学生通过绘制XMind思维导图总结RFID技术的概念、特点、组成和分类知识。讲授新知【内容4】探究传感器与无线传感网1.教师带领学生观看《印尼狮航JT610空难》内容短片，空难原因是飞机两侧迎角传感器数据存在巨大偏差的，传感器设计不合理可能会出现故障，故障出现在飞机等航空领域会造成空难，后果不堪设想。因此我们在学习时要有严谨细致的科学态度，培养实事求是、精益求精的新时代工匠精神，具备良好的职业道德规范，养成谨慎仔细、严谨求实的工程师素质。2.教师讲解传感器的概念、组成、分类及常用的传感器。3.教师讲解无线传感网的概念、特点和应用。4.教师发布讨论：传感器与无线传感网区别？1.培养学生实事求是、精益求精的新时代工匠精神。2.学生记录《印尼狮航JT610空难》失败的原因。3.学生使用XMind思维导图总结传感器和无线传感网知识。4.学生参与讨论。讲授新知【内容5】走进物联网通信1.教师播放移动通信技术从1G—2G—3G—4G—5G变化的视频。华为在5G技术、产品和服务已经做到了世界领先，是我们中华民族的骄傲。我们要增强科技自信，民族自信，树立坚定的理想信念，用丰富的知识武装自己，艰苦奋斗，做社会主义事业的建设者和接班人。2.教师讲解短距离无线通信、移动通信等技术。1.增强学生科技自信，民族自信，树立坚定的理想信念，做社会主义事业的建设者和接班人。2.学生观看移动通信技术从1G—2G—3G—4G—5G发生变化的视频，并进行思考都有哪些物联网通信技术呢。3.学生使用XMind思维导图总结掌握短距离无线通信和移动通信技术。讲授新知【内容6】体验物理网应用1.教师通过列举智能家居产品，进而引出智能交通、智能农业、智能交通、共享单车等方面的成熟应用案例，这些是科技工作者和各行各业的工作人员将理论联系实践、不断探索的结果。我们在学习的同时要勤于实践、吃苦耐劳、勇于创新，提高自己的动手实践能力和科技创新能力，为科技强国贡献自己的力量。2.教师发布讨论：说说我们身边还有哪些其他的物联网应用产品。1.培养学生勤于实践、吃苦耐劳、勇于创新。2.学生理解智能家居、智能交通、智能农业并参与讨论。3.学生参与讨论。总结归纳【内容7】对项目二进行总结教师通过XMind思维导图总结归纳本项目的知识体系。学生绘制项目二的XMind知识体系，并熟记于心。课后活动教学环节教学内容教师活动学生活动课后巩固【内容8】项目二的作业题教师布置课后作业，采用生生互评的方式，巩固学生的学习成果。1.学生完成课后作业，2.学生要对其他学生的作业进行评价打分。四、效果与反思（一）教学效果1.学生掌握了物联网的基本概念、通信及应用场景，具备物联网技术应用能力。2.采用线上直播+录播混合式教学形式，结合面授与学银在线平台的优