第4课 物物相连有价值

第4课物物相连有价值教学设计课题物物相连有价值单元第一单元学科信息科技年级八年级单元主题【学情分析】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。【内容结构】核心素养1.信息意识：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.计算思维：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。3.数字化学习与创新：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。4.信息社会责任：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。重点了解物联网中数据的重要作用；理解物联网三大核心价值的具体体现。难点理解“传感器协同”如何催生“新智能”，即从自动化到智能化的跨越。教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图激趣导入【情境导入】你敢想象吗？路灯与市政平台的“节能联盟”：智慧路灯在检测到街道长时间无人无车时，会自动调暗亮度以节省能源。当监测到有车辆或行人靠近时，又会在其前方一段距离内恢复至正常亮度，既安全又节能。物联手表和家里的空调、热水器结成“战略联盟”：当你快到家时，物联手表就会通知空调开启，热水器也开始烧水。【建构】当然敢想象！这正是物联网（IoT）的核心魅力所在——让原本孤立的物体通过联网和数据共享，变得“聪明”起来，主动为我们服务。【想一想】通过物联网，我们还可以实现？

【举例】（1）交通路灯与网联汽车的“速度引导联盟”：路灯知道下一个路口红灯还剩多少秒，并将这个信息发送给正在接近的网联汽车。你的车载系统会收到一个建议时速（例如“请保持50公里/小时”），按照这个速度行驶，你就能在到达路口时恰好遇到绿灯，实现“绿波通行”，减少不必要的刹车和起步，从而节省燃油/电能。（2）灌溉系统与气象站的“节水联盟”：公园的智能灌溉系统在准备浇水前，会先查询联网的微型气象站数据。如果监测到未来2小时内降雨概率超过70%，便会自动取消本次灌溉任务。注意、思考、讨论吸引学生的注意力，启发学生思考。学习活动【学习活动】一、丰富即时数据的作用【学习探究】物联网中的传感器就像遍布在世界各个角落的“神经触角”，每时每刻都在实体世界中感知和检测，源源不断地为互联网输送各种各样的数据。

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。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。

【物联数据的传输过程】【合作探究】试一试：在中央气象台网站查看本地的天气实况图。

思考-讨论：这些图表是基于什么数据生成的？如何获取这些数据？【学习活动】二、远程控制的优势【想一想】下雨天没关窗户可能导致家中进水，造成财产损失。怎么办？【远程控制】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。【远程控制的基本原理】【实践探究】尝试设计一种物联窗户的方案，实现远程关闭窗户的功能。【示例】（1）根据当地的天气预报预测可能会下雨的时间点，设置在这个时间点之前自动关窗；（2）在窗户外面安装传感器，检测到下雨就自动关窗；（3）在手机上发送关窗指令，即可自动关窗。【说一说】不同控制方案有何优缺点?【学习活动】三、传感器协同带来的新智能

【学习探究】单一传感器获取的数据有限，很多应用往往需要使用多种传感器。多种传感器融合，类似于人类大脑对各种功能器官采集的数据进行综合处理，结合已有知识对数据进行分析，对环境和周围发生的事情作出判断。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。【本地传感器数据协同】【网络中传感器数据协同】在河道的上游和下游各安装一些水质监测的传感器，就可以得到整个河道水质的变化情况。传感器采集的数据通过网络汇集形成大数据，进行分析和挖掘后，可以产生有价值的信息。例如，一个水质传感器能获取某一位置的水质数据，多个水质传感器就可以获取多个位置的水质数据，在河道的不同位置放置水质传感器可以协同检测河道水质，将这些数据通过网络汇聚在一起，就可以分析水质变化情况，从而找出水质变化的位置。【知识链接】多个传感器分别获得不同局部和类别的信息，信息相互补充，提高获取数据的准确度、可信度。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。【思考-讨论】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？【引导学生分析】部署的气象监测点越多，对天气的了解就越全面，预报也就越准确，这对于预测暴雨、台风等极端天气非常重要。还可以避免单一监测点存在的数据异常或者错误。听讲、思考、讨论教师通过引领学生学习课程内容，促进学生学习知识。学生通过认真听讲、实践探究等方式，积极学习基础知识和相关技能。另外，通过提问的方式引发学生思考，培养其思考和解决问题的能力。课堂小结知识回顾对课堂知识进行总结和梳理，帮助学生更好地理解和掌握所学内容。拓展-提升【