智能基础技术 10

课程教案课程名称人工智能技术及应用学时2授课教师授课班级授课学期课程考核使用教材人工智能技术及应用课程目标课程目标1能够简述物联网的基本概念、起源发展、体系架构及关键技术的基础理论；能够针对智能家居、智慧农业、工业4.0等行业应用场景，了解其中涉及的复杂工程问题及所运用的智能技术。课程目标2能在多学科环境下（包括模拟环境），通过智能家居系统等案例分析，阐述物联网在满足特定需求中的智能设计方法，并考虑感知层、网络层、应用层各模块之间的关联与影响，分析物联网工程中的实际问题，提升学生的智能技术应用能力和系统化问题解决能力。教案课程内容人工智能技术及应用上篇第一章物联网技术1.1物联网基本概念授课时间年月日授课学时1课时教学目标(知识、能力两个方面内容)知识目标：了解物联网的概念、起源发展及发展；掌握物联网的定义和基本原理；能力目标：培养学生运用物联网技术解决实际问题的能力。教学内容摘要（注明重点、难点）教学方法、手段与课程思政设计1导入：1.从古至今，人们传递信息的方式有哪些？这些传递信息方式都有哪些特点？(突出现代工具为人们传递信息带来的方便与快捷等优点)2.刚才我们了解了人与人之间的信息传递，那么，物体与物体之间又是如何传递信息的呢？进一步通过介绍物联网在日常生活中的应用，引起学生对物联网的兴趣，导入新课。方法：提问的方式引出物联网这一基本的概念。2（1）物联网的起源与定义（重点）①物联网起源的背景➢信息世界的扩展➢物理世界的联网需求物理世界的联网需求和信息世界的扩展需求催生出了一类新型网络-物联网。在物联网的最初构想中，物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，从而实现智能化识别和管理。换言之，物联网通过对物理世界信息化、网络化，对传统上分离的物理世界和信息世界实现互联和整合。物联网的核心在于物与物之间广泛而普遍的互联，使物联网呈现出了设备多样、多网融合、感控结合等特征。②物联网的定义物联网是通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。目前，物联网还没有一个精确且公认的定义。这主要归因于：第一物联网的理论体系还没有完全建立，对其认识还不够深入，还不能透过现象看出本质；第二由于物联网与互联网、移动通信网、传感网等都有密切关系，不同领域的研究者对物联网思考所基于的出发点和落脚点各异，短期内还没达成共识。物联网（IoT，Internetofthings）即“万物相连的互联网”，是互联网基础上的延伸和扩展的网络，将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，实现在任何时间、任何地点，人、机、物的互联互通。物联网是指利用各种信息传感器、识别技术和通信技术，将物体与互联网连接，实现物与物（M2M）之间的智能交互和数据共享的网络系统。③物联网的应用领域1、智能家具：通过物联网设备实现灯光、恒温器、电器等家居用品的智能控制；2、工业4.0：实现工厂自动化升级，提升生产效率与规模；3、医疗保健：实时监测患者生命体征，动态追踪健康数据；4、交通领域：精准跟踪车辆轨迹，优化交通流量调度；5、农业领域：监测作物生长环境与牲畜状态，实现精细化种养。提问：1、说出信息世界和物理世界的区别。2、什么是互联网、物联网？物联网技术与其他技术的融合，激发更多的创新应用和解决方案，推动了技术的不断进步和创新，可为经济的可持续发展提供了支撑。教学方法：互动式教学讲授，着重讲解物联网技术的应用。思政一：疫情期间，火神山医院应用了华为提供技术支撑的“远程会诊平台。思政二：5G通信引出美国制裁华为事件，激发学生的爱国热情和使命担当意识。3（2）物联网的发展（1）萌芽期：20世纪90年代之前，物联网的概念尚未形成，但一些相关技术已经在应用，如传感器技术、自动识别技术等。（2）起步期：20世纪90年代到21世纪初，随着技术的发展，物联网的概念逐渐清晰，一些小规模的应用开始出现。（3）快速发展期：21世纪初至今，物联网技术不断成熟，应用领域不断扩大，成为全球关注的热点。（4）当前最新发展：以“智能化、高能效、大规模部署”为核心特征，支持多模态数据处理，强化安全性与隐私保护，并融合边缘计算技术以降低传输延迟和能耗，为物联网、智慧城市等领域的深化应用奠定基础。讲授4（3）物联网标准化进程与前景展望（难点）物联网标准化是一个涉及硬件、软件、网络、服务等多个方面的综合性工程。标准化能够确保设备间的互操作性,提高系统的可靠性和效率,促进市场的发展和繁荣。此外,标准化还有助于降低研发成本,加速产品上市,提高市场竞争力。在全球化的背景下,统一的物联网标准还能够促进国际间的合作与交流,推动全球物联网产业的协同发展。如图1所示可将物联网新型基础设施标准体系总结为基础标准、技术标准、建设运维标准和应用标准等四大部分。图1物联网体系标准标准化发展的未来趋势：1、加强标准化工作:未来,各国政府、产业联盟将加强合作,推动物联网标准化工作,减少设备间的差异,提高互操作性。

2、推动模块化设计:为了更好地适应市场需求和技术变革,物联网设备将更加注重模块化设计,以实现快速升级和替换。3、强化安全保障:随着物联网设备的普及,网络安全问题将更加突出。因此,模块化与标准化需要更加注重系统的安全性,确保数据的隐私和安全。4、促进产业融合:物联网的模块化与标准化将促进不同产业之间的融合,推动产业结构的优化和升级。教学方法：互动式教学教学手段：提问、举例引入。例如：在物联网设备接口与通信协议方面，传感器制造商、通信设备厂商、应用开发商等将联合起来，制定一套统一的标准，确保设备之间能够实现无障碍通信与协同工作。课程思政：物联网标准国际化进程中，如何平衡国家利益与全球合作关系。课程思政：结合国家“新基建”战略，引导学生认识物联网作为数字经济核心基础设施的战略地位，增强服务国家数字化转型的使命感。结合物联网标准化进程，引导学生认识自主标准体系建设对国家科技自立自强的重要意义，激发科技报国的责任意识。结合智慧农业应用案例，引导学生关注信息技术服务乡村振兴的社会责任，树立技术赋能“三农”的价值导向。结合物联网安全与隐私保护内容，强化学生的网络安全意识与工程伦理观念，树立“技术向善”的职业操守。作业与思考：课后习题

教案课程内容1.2物联网关键技术授课时间年月日授课学时1课时教学目标(知识、能力两个方面内容)1.知识目标：理解物联网结构特点；掌握及理解物联网的四层体系结构模型；掌握物联网的主要技术，了解物联网的应用。2.能力目标：培养学生对物联网技术的兴趣和好奇心，提高学生的创新意识和实践能力。教学内容摘要（注明重点、难点）教学方法、手段与课程思政设计1前课复习测验、讲授21、物联网体系架构（重点）分为三层：即感知层、网络层和应用层。（1）感知层：负责信息的采集，包括传感器、RFID标签、摄像头等设备。（2）网络层：负责信息的传输，包括移动通信网络、互联网、卫星通信等。（3）应用层：负责信息的处理和应用，包括各种应用系统和软件。图1物联网体系架构分为四层：即感知层、传输层、服务管理层（也称智能层）和应用层。本质上讲这两种分法都是一样的。教学方法：互动式教学教学手段：提问、视频引入32、物联网的关键技术（难点）（1）传感器技术：能够感知物理世界中的各种信息。（2）RFID技术：通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据。（3）云计算技术：为物联网提供强大的计算和存储能力。（4）大数据技术：对物联网产生的海量数据进行分析和处理。（5）人工智能技术：实现物联网设备的智能控制和决策。图2物联网关键技术讲授41.3案例分析【案例描述】沈阳某小区业主提出智能化家庭系统需求：灯光控制、电器控制、电动窗帘、背景音乐、安防监控系统、手机信号覆盖、无线AP覆盖等。需求分析：平时觉得挨个去关灯，拉窗帘很麻烦，基于IoT的智能家居系统可很方便能解决日常生活中很多不方便的问题。功能方案及参考设计：智能家居系统可以实现很多功能，业主随时可通过手机查看家里的情况，设置好情景模式自动开启关闭，省去了繁琐小事的烦恼，自动联动设备达到预设的效果。如下图3所示为预期设计的智能家居系统。图3智能家居系统教学方法：互动式教学教学手段：提问、视频动画引入思政：物联网智慧节能调控，践行着“绿色低碳”的生态文明理念。51.4本章小结本章主要讲述了物联网的基本概念、起源与发展状况以及对应的关键技术。首先介绍了物联网概念的起源、定义和特征，给出了物联网中“物”的涵义；然后介绍了物理网的发展过程和标准化体系历程，详细阐述了物联网中涉及的基础标准、技术标准与应用标准内涵的重要性；接着介绍了物联网的关键技术，重点解析了物联网的体系架构与支撑技术分类。最后介绍了物联网应用领域的典型案例应用及分析。物联网对于世界经济、军事、文化等各方面均将产生深远的影响，将是继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮，也是信息产业新一轮竞争中的制高点。讲授课程思政：结合我国新型基础设施建设与数字经济发展战略，引导学生认识物联网体系架构在国家信息化进程中的基础支撑作用，增强服务网络强国战略的使命感。结合物联网关键技术（传感器、RFID、云计算、大数据、人工智能）的自主可控需求，引导学生认识突破“卡脖子”技术的重