1.3 物联网的感知 教学设计 2024—2025学年清华大学版（2024）初中信息技术八年级上册

物联网的感知教学设计

1.32024-2025学年清华大学版（）初中信息技术八年2024级上册课学校授课教师1授课班教具授课地点级2024-2025学年清华大学版

（2024）初中信息技术八年级上册》第1章第3节〃物联网的感知〃本节课主要内容包括

1.物联网的基本概念、特征和应用领域;教学内

2.物联网感知层的作用与组成；容

3.常见传感器的工作原理及应用；

4.物联网感知层的数据采集与处理；

5.物联网感知层的安全与隐私问题本节课旨在培养学生的信息素养、创新思维和安全意识通过学习物联网的感知，核心素学生将能够理解物联网的基本概念和感知层的作用，提高分析问题和解决问题的能养目标力同时，通过探究传感器的工作原理和应用，激发学生的创新思维，培养他们利分析用信息技术解决问题的实践能力此外，引导学生关注物联网感知层的安全与隐私问题，增强信息安全意识，形成良好的信息道德素养

1.教学重点

①物联网的基本概念、特征和应用领域的理解，使学生能够清晰地把握物联网的全貌

②物联网感知层的作用与组成，让学生掌握感知层在物联网中的核心地位及其功能教学难

2.教学难点点与重

①常见传感器的工作原理及其在实际应用中的案例分析，需要学生理解传感器内部机制点及其在特定场景下的应用

②物联网感知层的数据采集与处理，包括数据采集的技术方法和数据处理的基本流程，这对学生的逻辑思维和抽象思维能力要求较高

③物联网感知层的安全与隐私问题的探讨，涉及信息安全知识，需要学生具备一定的安全意识和分析问题的能力

1.采用讲授与案例研究相结合的方法，首先讲解物联网感知层的基础知识，随后通过具体案例分析，帮助学生理解传感器的工作原理和应用教学方法与策

2.设计小组讨论和项目导向学习活动，让学生分组探讨物联网感知层的安全与隐私问题，略通过角色扮演模拟实际情况，增强学生的参与感和互动性

3.利用多媒体教学资源，如视频和互动软件，展示物联网技术的实际应用，以及传感器的操作过程，增强学生的学习兴趣和体验教学实

1.课前自主探索施过程教师活动发布预习任务通过在线平台发布预习资料，包括物联网感知层的基础知识PPT和相关的应用案例视频，要求学生预习并理解感知层的基本概念设计预习问题提出问题如〃传感器在物联网中扮演什么角色？〃和〃物联网感知层的安全问题有哪些？〃引导学生思考监控预习进度通过在线平台查看学生的预习笔记和讨论区的提问，确保预习效果学生活动自主阅读预习资料学生根据预习要求，阅读资料并理解感知层知识思考预习问题学生针对预习问题进行独立思考，并记录下自己的理解和疑问提交预习成果学生将预习笔记和问题提交至在线平台教学方法/手段/资源自主学习法培养学生自主探究能力信息技术手段利用在线平台进行资源共享和预习监控

4.课中强化技能教师活动导入新课通过展示物联网在生活中的实际应用案例，引出感知层的重要性讲解知识点详细讲解感知层的作用、组成以及传感器的工作原理组织课堂活动设计小组讨论，让学生分析不同传感器在特定场景下的应用，并探讨隐私安全问题解答疑问对学生在学习中产生的疑问进行解答学生活动听讲并思考学生认真听讲，积极思考并回答问题参与课堂活动学生参与小组讨论，分析传感器应用案例，探讨隐私安全问题提问与讨论学生对不理解的知识点提出问题，并参与讨论教学方法/手段/资源讲授法讲解感知层知识点实践活动法通过小组讨论加深理解合作学习法培养团队合作和沟通能力

5.课后拓展应用教师活动布置作业布置作业，要求学生结合课堂内容，设计一个简单的物联网感知层应用方案提供拓展资源提供相关书籍和在线资源链接，供学生深入学习反馈作业情况批改作业并提供反馈学生活动完成作业学生根据所学知识设计应用方案，巩固学习内容拓展学习利用提供的资源进行深入学习反思总结学生反思学习过程，总结收获和不足教学方法/手段/资源自主学习法鼓励学生自主完成作业和拓展学习反思总结法引导学生进行自我反思，促进学习效果的提升本节课的教学实施过程中，每个环节都围绕物联网感知层的知识点展开，通过课前预习、课堂讨论和课后拓展，帮助学生逐步攻克重难点，形成完整的知识体系学生学学生学习效果显著，具体表现在以下几个方面习效果

1.知识掌握方面学生学习后，能够准确描述物联网的基本概念、特征和应用领域，理解物联网感知层的作用与组成通过案例分析和讨论，学生掌握了常见传感器的工作原理，能够举例说明传感器在不同场景下的应用止匕外，学生对物联网感知层的数据采集与处理有了清晰的认识，能够描述数据采集的技术方法和数据处理的基本流程

6.技能提升方面学生在完成课后作业和拓展学习任务的过程中，提高了自己的信息检索能力、分析问题和解决问题的能力通过课堂上的小组讨论和角色扮演活动，学生的团队合作意识和沟通能力得到了锻炼同时，学生在实验和项目导向学习中，动手实践能力得到了提升

7.素养培养方面学生在学习过程中，逐渐形成了良好的信息素养，能够自觉关注信息安全问题，提高了对物联网感知层安全与隐私问题的认识通过自主学习和反思总结，学生的自主学习能力和独立思考能力得到了加强

1.知识掌握学生在课前预习环节，通过阅读资料和观看视频，对物联网感知层有了初步的了解在课堂讲解环节，学生能够认真听讲，积极思考老师提出的问题，对感知层的作用、组成以及传感器的工作原理有了深入的理解在课堂活动中，学生能够结合实际案例，分析传感器的应用，掌握物联网感知层的基本知识

2.技能提升在课后作业环节，学生能够独立完成作业任务，运用所学知识设计物联网感知层应用方案在拓展学习环节，学生利用老师提供的资源，深入学习物联网感知层的相关知识，拓宽了知识视野通过反思总结，学生能够发现自己的不足，提出改进建议，促进自我提升

3.素养培养学生在学习过程中，逐渐形成了良好的信息素养在课堂讨论和课后作业中，学生能够自觉关注物联网感知层的安全与隐私问题，提高信息安全意识通过自主学习，学生能够独立思考问题，培养了自己的信息检索能力和分析问题的能力在团队合作中，学生学会了沟通和协作，提高了团队合作意识，课堂小结:本节课我们学习了物联网的感知层知识，掌握了物联网的基本概念、特征和应用领域，了解了感知层的作用与组成通过案例分析和讨论，我们深入了解了传感器的工作原理及其在不同场景下的应用，同时探讨了物联网感知层的数据采集与处理方法最后，我们还讨论了物联网感知层的安全与隐私问题，提高了信息安全意识

1.物联网的基本概念、特征和应用领域课堂小

2.物联网感知层的作用与组成结，当堂3,常见传感器的工作原理及实际应用检测

4.物联网感知层的数据采集与处理

5.物联网感知层的安全与隐私问题当堂检测为了检验本节课的学习效果，请同学们完成以下任务

一、选择题（每题2分，共10分）

1.物联网系统由哪三个基本层次组成？A.感知层、传输层、应用层

8.感知层、网络层、应用层C.感知层、传输层、网络层D.感知层、处理层、应用层

9.以下哪个不是物联网感知层的组成部分？A.传感器B.执行器C.数据处理单元D.通信模块10下列哪种传感器主要用于检测温度？A.光敏传感器B.热敏传感器C.压力传感器D.湿度传感器A.数据采集、数据传输、数据存储B.数据采集、数据处理、数据应用C.数据传输、数据处理、数据存储D.数据采集、数据传输、数据应用11物联网感知层的数据处理主要包括哪些环节12以下哪个不是物联网感知层的安全与隐私问题？A.数据泄露B.拒绝服务攻击C.传感器被篡改D.网络延迟

二、简答题（每题10分，共30分）

1.请简述物联网感知层的作用

2.请列举三种常见的传感器及其应用场景

3.请简述物联网感知层的安全与隐私问题的危害及预防措施

三、案例分析题（20分）请分析以下案例中物联网感知层的技术应用，并说明其优势和可能存在的问题案例某城市智能交通系统利用物联网感知层技术，通过安装在道路上的传感器实时采集交通数据，如车辆速度、车流量等信息，然后将数据传输至交通指挥中心进行处理和分析，以优化交通调度和改善交通状况当堂检测答案

一、选择题

1.B

2.D

3.B

4.B

5.D

二、简答题

1.物联网感知层的作用是实时监测和采集各种环境信息，为上层应用提供数据支持

2.常见传感器及应用场景光敏传感器（应用于智能照明系统）、热敏传感器（应用于智能家居温度监测）、压力传感器（应用于智能交通系统）

3.物联网感知层的安全与隐私问题危害数据泄露、系统被攻击、用户隐私泄露预防措施加强数据加密、采用安全的通信协议、定期更新系统固件

三、案例分析题优势实时监测交通状况，提高交通调度效率，减少交通拥堵可能存在的问题传感器故障或被篡改，影响数据准确性；数据传输过程中可能存在安全隐患请同学们根据本节课所学内容，完成以下作业任务作业一案例分析题目分析以下案例中物联网感知层所使用的传感器类型及其作用案例某农场利用物联网技术实现智能灌溉，通过土壤湿度传感器实时监测土壤湿度，当土壤湿度低于设定阈值时，自动开启灌溉系统进行灌溉答案在该案例中，使用的传感器类型为土壤湿度传感器，其作用是实时监测土壤湿度，当土壤湿度低于设定阈值时，向控制系统发送信号，自动开启灌溉系统进行灌溉作业二设计应用题目设计一个基于物联网感知层的智能家居安全监控系统答案该系统可以包括门禁传感器、烟雾传感器和摄像头门禁传感器用于监测家门开关状态，当有非法入侵时发送警报；烟雾传感器用于检测室内烟雾，当检测到烟雾时触发报警;摄像头实时监控室内情况，并通过网络传输视频数据至用户手机作业三问题解决题目假设你是一位物联网系统工程师，如何解决感知层传感器数据传输过程中的安全问题？课后作答案为解决感知层传感器数据传输过程中的安全问题，可以采取以下措施

1.对数据进行加业密处理；

2.使用安全的通信协议，如HTTPS；

3.定期更新传感器固件,修补安全漏洞；4,设置防火墙和入侵检测系统，防止恶意攻击作业四论述题题目论述物联网感知层在环境保护领域的应用及其重要性答案物联网感知层在环境保护领域的应用包括空气质量监测、水质监测、噪声监测等通过感知层设备实时采集各类环境数据，可以及时发现环境问题，为环境保护提供数据支持其重要性在于

1.提高环境保护工作的实时性和准确性；

2.有助于制定科学合理的环保政策；

3.促进环保产业的发展作业五实践操作题目使用传感器和开发板，设计一个简单的物联网感知层应用答案可以使用温湿度传感器和Arduino开发板设计一个室内温湿度监控系统将温湿度传感器连接到Arduino开发板，通过编程使Arduino开发板每隔一段时间读取传感器数据，并将数据上传至网络平台用户可以通过手机或电脑远程查看室内温湿度数据，实现实时监控。