信息技術(shù)（第2版）（拓展模塊）拓展模塊 教案匯 張丹陽 項目1-5 程序設(shè)計 -Web和FTP服務(wù)器的配置與管理

課程名稱信息技術(shù)學(xué)習(xí)任務(wù)認知云計算小組名稱積極參與課堂互動情況生生互助協(xié)同情況學(xué)習(xí)過程中遇到的問題及解決方法備注課題名稱認識大數(shù)據(jù)授課類型理論課授課對象授課課時所授課程授課地點所授教材一、學(xué)情分析知識技能儲備方面：通過前2個模塊的學(xué)習(xí),學(xué)生已經(jīng)掌握了計算機的基礎(chǔ)操作，對信息技術(shù)的發(fā)展有了一定的了解二、教學(xué)內(nèi)容四、教學(xué)重難點學(xué)習(xí)通資源：驗收評價表：學(xué)生課前自學(xué)、課堂表現(xiàn)和作業(yè)質(zhì)量的最終綜合性評價依據(jù)。六、教學(xué)策略教法：啟發(fā)引導(dǎo)式、講授法七、教學(xué)流程八、教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)一單元導(dǎo)入(10分鐘)【問題導(dǎo)入】了解身邊的大數(shù)據(jù)現(xiàn)象現(xiàn)在的社會是一個高速發(fā)展的社會，科技發(fā)達，信息流通，人們之間的交流越來越密切，生活也越來越方便，大數(shù)據(jù)就是這個高科技時代的產(chǎn)物。本節(jié)介紹大數(shù)據(jù)的概念、大數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)類型、核心特征等，了解大數(shù)據(jù)的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢。【學(xué)習(xí)目標】(1)了解大數(shù)據(jù)的基本概念、結(jié)構(gòu)類型、核心特征；(2)了解大數(shù)據(jù)的應(yīng)用場景及發(fā)展趨勢；【知識圖譜】教師活動確本次學(xué)習(xí)任務(wù)為了解大數(shù)據(jù)。2.播放視頻:3.PPT明確展示本次課任學(xué)生活動2.明確本單元的學(xué)習(xí)任務(wù)PPT展示任務(wù)驅(qū)動（設(shè)計意圖：真實具體工作任務(wù)，激發(fā)學(xué)生的積極性，理實一體）教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)二知識講解什么是大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型？什么是大數(shù)據(jù)的核心特征？（30分鐘）結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)就是數(shù)據(jù)庫，也稱作行數(shù)據(jù)，是由二維表結(jié)構(gòu)來邏輯表達和實現(xiàn)的數(shù)據(jù)，嚴格地遵循數(shù)據(jù)格式與長度規(guī)范，主要通過關(guān)系型數(shù)據(jù)庫進行存儲和管理。半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和普通純文本相比具有一定結(jié)構(gòu)性，但和具有嚴格理論模型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)相比更靈活。是一種適于數(shù)據(jù)庫集成的數(shù)據(jù)模型，適合描述包含在兩個或多個數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)攜帶了關(guān)于其模式的信息，并且這樣的模式可以在單一數(shù)據(jù)庫內(nèi)任意改變。非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)是與結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)相對的，不適合用數(shù)據(jù)庫二維表來表現(xiàn)，包括所有格式的辦公文檔、XML、HTML、各類報表、圖片和音頻、視頻信息等。支持非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫采用多值字段、變長字段機制進行數(shù)據(jù)項的創(chuàng)建與管理，廣泛應(yīng)用于全文檢索和各種多媒體信息處理領(lǐng)域。教師活動學(xué)生活動教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)三小組分工合作學(xué)習(xí)：深入了解大數(shù)據(jù)概念和使用范圍（20分鐘）合作探究大數(shù)據(jù)在我國各行各業(yè)的體現(xiàn)。1.大數(shù)據(jù)的應(yīng)用業(yè)務(wù)流程優(yōu)化、提高醫(yī)療和研發(fā)、改善我們的城市、理解客戶、滿足客戶服務(wù)需求2.大數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢數(shù)據(jù)的資源化、與云計算的深度結(jié)合、數(shù)據(jù)安全升級、數(shù)據(jù)管理已成為核心競爭力、數(shù)據(jù)質(zhì)量是BI（商業(yè)智能）成功的關(guān)鍵教師活動學(xué)生活動教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)四：作品展示、修改完善（15分鐘）教師活動對學(xué)生活動教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)五：總結(jié)評價拓展延伸（5分鐘）1.什么是大數(shù)據(jù)2.大數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型3.大數(shù)據(jù)的核心特征多元評價：1.學(xué)生自評2.學(xué)生互評3.教師評價教師活動學(xué)生活動1.網(wǎng)上評價（簡單有趣，便于在問卷網(wǎng)上信息匯總、分析數(shù)據(jù)）2.多元評價（通過自評、互評、教師評價，解決分組教學(xué)中，學(xué)習(xí)能力的差異性）九、反思與改進自學(xué)內(nèi)容存在問題課程名稱項目任務(wù)小組名稱積極參與課堂互動情況生生互助協(xié)同情況學(xué)習(xí)過程中遇到的問題及解決方法離開實訓(xùn)室前規(guī)定操作？（？（？（？（課題名稱大數(shù)據(jù)的系統(tǒng)架構(gòu)、認識大數(shù)據(jù)工具授課類型理論課授課對象授課課時所授課程授課地點所授教材一、學(xué)情分析知識技能儲備方面：通過前2個模塊的學(xué)習(xí),學(xué)生已經(jīng)掌握了計算機的基礎(chǔ)操作，對信息技術(shù)的發(fā)展有了一定的了解二、教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)架構(gòu)的相關(guān)知識以及對應(yīng)的大數(shù)據(jù)工具理解大數(shù)據(jù)的系統(tǒng)架構(gòu)，理解大數(shù)據(jù)的系統(tǒng)架構(gòu)；（2）了解大數(shù)據(jù)常用工具。四、教學(xué)重難點學(xué)習(xí)通資源：驗收評價表：學(xué)生課前自學(xué)、課堂表現(xiàn)和作業(yè)質(zhì)量的最終綜合性評價依據(jù)。六、教學(xué)策略教法：啟發(fā)引導(dǎo)式、講授法七、教學(xué)流程八、教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)一單元導(dǎo)入(15分鐘)【問題導(dǎo)入】大數(shù)據(jù)技術(shù)是一系列技術(shù)的總稱，它是集合了數(shù)據(jù)采集與傳輸、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理與分析、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)可視化等技術(shù)，是一個龐大而復(fù)雜的技術(shù)體系。根據(jù)大數(shù)據(jù)從來源到應(yīng)用，實現(xiàn)傳輸?shù)牧鞒蹋梢詫⒋髷?shù)據(jù)技術(shù)架構(gòu)分為數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)存儲層、數(shù)據(jù)處理層、數(shù)據(jù)治理與建模層、數(shù)據(jù)應(yīng)用層?！緦W(xué)習(xí)目標】理解大數(shù)據(jù)的系統(tǒng)架構(gòu)。從宏觀上描述架構(gòu)的層次：教師活動確本次學(xué)習(xí)任務(wù)。2.PPT圖片明確展示本次課任學(xué)生活動2.明確本單元的學(xué)習(xí)任務(wù)。PPT展示任務(wù)驅(qū)動（設(shè)計意圖：根據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)圖，激發(fā)學(xué)生對問題的深入探究）教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)二知識講解大數(shù)據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)各層功能（40分鐘）數(shù)據(jù)收集層主要采用了大數(shù)據(jù)采集技術(shù)，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的ETL操作，數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)來源端經(jīng)過抽取、轉(zhuǎn)換、加載到目的端。大數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)類型，主要有以下三類：互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)日志數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)。當大量的數(shù)據(jù)被收集完以后，需要對其進行存儲。數(shù)據(jù)的存儲分為持久化存儲和非持久化存儲。對于持久化存儲而言，最關(guān)鍵的概念就是文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。常見的有分布式文件系統(tǒng)HDFS、對應(yīng)的分布式非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)Hbase。當數(shù)據(jù)被收集、存儲、正常讀寫、備份后，還需要考慮到利用它們產(chǎn)生更大的價，那么首先需要對這些數(shù)據(jù)進行處理。大數(shù)據(jù)處理分為兩類，批量處理（離線處理）和實時處理（在線處理）。通過利用R語言、Python等對數(shù)據(jù)進行ETL預(yù)處理，然后再根據(jù)算法模型、業(yè)務(wù)模型進行融合建模，從而更好地為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供優(yōu)質(zhì)底層數(shù)據(jù)。5.大數(shù)據(jù)的應(yīng)用大數(shù)據(jù)架構(gòu)為大數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)應(yīng)用提供了一種通用的架構(gòu)，還需要根據(jù)行業(yè)領(lǐng)域、公司技術(shù)積累以及業(yè)務(wù)場景，從業(yè)務(wù)需求、產(chǎn)品設(shè)計、技術(shù)選型到實現(xiàn)方案流程上具體問題具體分析，利用大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，進一步深入，形成更為明確的應(yīng)用，包括基于大數(shù)據(jù)交易與共享、基于開發(fā)平臺的大數(shù)據(jù)應(yīng)用、基于大數(shù)據(jù)的工具應(yīng)用等。教師活動學(xué)生活動教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)三知識講解認知大數(shù)據(jù)工具（25分鐘）認知大數(shù)據(jù)工具：1.大數(shù)據(jù)存儲和管理工具（1）Cloudera（2）MongoDB（3）Talend2.大數(shù)據(jù)清理工具（1）OpenRefine（2）DataCleaner（3）Excel3.大數(shù)據(jù)挖掘工具（1）RapidMiner（2）IBMSPSSModeler4.大數(shù)據(jù)可視化工具（1）Tableau（2）Silk（3）Chartio教師活動學(xué)生活動教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)四：總結(jié)評價拓展延伸（10分鐘）1.大數(shù)據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)分為哪幾層？2.大數(shù)據(jù)常用工具多元評價：1.學(xué)生自評2.學(xué)生互評3.教師評價教師活動學(xué)生活動九、反思與改進課題名稱搭建大數(shù)據(jù)環(huán)境、使用大數(shù)據(jù)挖掘工具授課類型理論+實踐課授課對象授課課時所授課程授課地點所授教材一、學(xué)情分析知識技能儲備方面：通過前2個模塊的學(xué)習(xí),學(xué)生已經(jīng)掌握了計算機的基礎(chǔ)操作，對信息技術(shù)的發(fā)展有了一定的了解二、教學(xué)內(nèi)容環(huán)境的搭建以及簡單介紹一個常用的大數(shù)據(jù)工具的使用對大數(shù)據(jù)環(huán)境的搭建有一個初步認識，（1）了解大數(shù)據(jù)環(huán)境的搭建；（2）典型工具的使用方法。四、教學(xué)重難點學(xué)習(xí)通資源：驗收評價表：學(xué)生課前自學(xué)、課堂表現(xiàn)和作業(yè)質(zhì)量的最終綜合性評價依據(jù)。六、教學(xué)策略教法：啟發(fā)引導(dǎo)式、現(xiàn)場演示法七、教學(xué)流程八、教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)一：單元導(dǎo)入(15分鐘)【問題導(dǎo)入】簡單介紹Hadoop三種安裝模式：單機模式、偽分布式模式、完全分布式模式。本次課以單機模式為例，單機模式是Hadoop的默認模式?！緦W(xué)習(xí)目標】了解大數(shù)據(jù)環(huán)境搭建流程。基本流程如下:教師活動確本次學(xué)習(xí)任務(wù)。2.PPT圖片明確展示本次課任學(xué)生活動2.明確本單元的學(xué)習(xí)任務(wù)。PPT展示任務(wù)驅(qū)動（設(shè)計意圖：根據(jù)流程圖引導(dǎo)學(xué)生對問題的深入探究）教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)二知識講解大數(shù)據(jù)環(huán)境搭建（20分鐘）安裝虛擬機2.安裝Ubuntu操作系統(tǒng)3.關(guān)閉防火墻4.安裝SSH并測試5.安裝Xshell及Xftp6.安裝JDK7.下載Hadoop并解壓8.Hadoop的安裝及測試教師活動學(xué)生活動教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)三動手實踐搭建大數(shù)據(jù)環(huán)境（30分鐘）參考“大數(shù)據(jù)環(huán)境搭建”微課視頻，指導(dǎo)學(xué)生在課堂完成一次大數(shù)據(jù)環(huán)境的搭建。教師活動學(xué)生活動教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)四知識講解：大數(shù)據(jù)挖掘工具的使用（15分鐘）本部分以RapidMiner為例介紹其使用方法。1.軟件介紹2.基本操作方法3.結(jié)果的查看教師活動學(xué)生活動教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)五課堂總結(jié)：（10分鐘）大數(shù)據(jù)環(huán)境搭建過程中出現(xiàn)的常見問題、產(chǎn)生原因及解決方法。教師活動學(xué)生活動九、反思與改進課題名稱大數(shù)據(jù)分析算法授課類型理論課授課對象授課課時所授課程授課地點所授教材一、學(xué)情分析知識技能儲備方面：通過前2個模塊的學(xué)習(xí),學(xué)生已經(jīng)掌握了計算機的基礎(chǔ)操作，對信息技術(shù)的發(fā)展有了一定的了解二、教學(xué)內(nèi)容大數(shù)據(jù)分析算法大數(shù)據(jù)分析的基本算法；熟悉大數(shù)據(jù)處理流程。四、教學(xué)重難點學(xué)習(xí)通資源：驗收評價表：學(xué)生課前自學(xué)、課堂表現(xiàn)和作業(yè)質(zhì)量的最終綜合性評價依據(jù)。六、教學(xué)策略教法：啟發(fā)引導(dǎo)式、講授法七、教學(xué)流程八、教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)一單元導(dǎo)入(10分鐘)【問題導(dǎo)入】了解大數(shù)據(jù)分析算法大數(shù)據(jù)計算模式和分析算法的區(qū)別是什么？【學(xué)習(xí)目標】大數(shù)據(jù)分析的基本算法；熟悉大數(shù)據(jù)處理流程。【知識圖譜】教師活動確本次學(xué)習(xí)任務(wù)為了解大數(shù)據(jù)。2.PPT明確展示本次課任學(xué)生活動2.明確本單元的學(xué)習(xí)任務(wù)PPT展示任務(wù)驅(qū)動（設(shè)計意圖：真實具體工作任務(wù)，激發(fā)學(xué)生的積極性，理實一體）教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)二知識講解大數(shù)據(jù)計算模式（10分鐘）所謂大數(shù)據(jù)計算模式，就是根據(jù)大數(shù)據(jù)的不同數(shù)據(jù)特征和計算特征，從多樣性的大數(shù)據(jù)計算問題和需求中提煉并建立的各種高層抽象(abstraction)或模型(model)。由于現(xiàn)實世界中的大數(shù)據(jù)處理問題復(fù)雜多樣，因此難以有一種單一的計算模式能涵蓋所有不同的大數(shù)據(jù)計算需求。針對不同類型的數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)計算模式可分為以下四種：1.批處理計算2.流式計算3.交互式查詢計算4.圖計算教師活動學(xué)生活動教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)三知識講解數(shù)據(jù)挖掘算法（30分鐘）【案例引入】沃爾瑪超市通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，男性顧客在購買嬰兒紙尿褲時，常常會順便搭配幾瓶啤酒來犒勞自己，于是嘗試推出了將啤酒和紙尿褲擺放在一起的促銷手段，沒想到這個舉措居然使紙尿褲和啤酒的銷量都大幅增加了。雖然這個故事的真實性有待考量,但確實讓不少人開始接觸數(shù)據(jù)挖掘。數(shù)據(jù)挖掘的任務(wù)是從數(shù)據(jù)集中發(fā)現(xiàn)模式，可以發(fā)現(xiàn)的模式有很多種，按功能可以分為兩大類：預(yù)測性模式和描述性模式，二者的主要區(qū)別在于是否有目標變量。在應(yīng)用中往往根據(jù)模式的實際作用細分為以下幾種：分類、回歸、聚類分析、關(guān)聯(lián)分析。1.預(yù)測性包括分類和回歸分類、回歸2.描述性包括聚類和關(guān)聯(lián)聚類、關(guān)聯(lián)3.其他常用算法教師活動學(xué)生活動教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)四：分組討論（25分鐘）大數(shù)據(jù)處理的基本流程通常，一個好的大數(shù)據(jù)產(chǎn)品要有大量的數(shù)據(jù)規(guī)模、快速的數(shù)據(jù)處理、精確的數(shù)據(jù)分析與預(yù)測、優(yōu)秀的可視化圖表以及簡練易懂的結(jié)果解釋。步驟一：數(shù)據(jù)采集步驟二：數(shù)據(jù)預(yù)處理步驟三：數(shù)據(jù)處理與分析步驟四：數(shù)據(jù)可視化與應(yīng)用環(huán)節(jié)教師活動結(jié)合案例講解大數(shù)據(jù)處理的基本流程，并布置任務(wù)：完成一個流程圖學(xué)生活動教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)五：總結(jié)評價拓展延伸（15分鐘）1.大數(shù)據(jù)計算模式2.數(shù)據(jù)挖掘基本算法3.大數(shù)據(jù)處理流程多元評價：1.學(xué)生自評2.教師評價教師活動學(xué)生活動通過自評、教師評價，找到自身知識薄弱的地方，及時改進提高。九、反思與改進課題名稱大數(shù)據(jù)可視化工具授課類型理論+實踐課授課對象授課課時所授課程授課地點所授教材一、學(xué)情分析知識技能儲備方面：通過前2個模塊的學(xué)習(xí),學(xué)生已經(jīng)掌握了計算機的基礎(chǔ)操作，對信息技術(shù)的發(fā)展有了一定的了解二、教學(xué)內(nèi)容在教師的引導(dǎo)下，（1）了解大數(shù)據(jù)可視化工具的種類；（2）了解大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的應(yīng)用。四、教學(xué)重難點學(xué)習(xí)通資源：驗收評價表：學(xué)生課前自學(xué)、課堂表現(xiàn)和作業(yè)質(zhì)量的最終綜合性評價依據(jù)。六、教學(xué)策略教法：啟發(fā)引導(dǎo)式、現(xiàn)場演示法七、教學(xué)流程八、教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)一：單元導(dǎo)入(10分鐘)【問題導(dǎo)入】通過幾個簡單的大數(shù)據(jù)可視化效果圖引出大數(shù)據(jù)可視化工具。數(shù)據(jù)可視化工具大致分為四類：入門級工具(Excel)、信息圖表工具(D3、Visual.ly、Rapha?l、Flot、Echarts、Tableau、大數(shù)據(jù)魔鏡)、地圖工具(ModestMaps、Leaflet、PolyMaps、Openlayers、Kartograph、QuanumGIS)、高級分析工具(Processing、NodeBox、R、Python、Weka和Gephi)等?！緦W(xué)習(xí)目標】了解大數(shù)據(jù)環(huán)境搭建流程。（1）了解大數(shù)據(jù)可視化工具的種類；（2）了解大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的應(yīng)用。教師活動確本次學(xué)習(xí)任務(wù)。2.PPT圖片明確展示本次課任學(xué)生活動2.明確本單元的學(xué)習(xí)任務(wù)。PPT展示任務(wù)驅(qū)動（設(shè)計意圖：根據(jù)流程圖引導(dǎo)學(xué)生對問題的深入探究）教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)二知識講解了解大數(shù)據(jù)可視化工具（10分鐘）認識大數(shù)據(jù)可視化工具：1.入門級工具Excel2.信息圖表工具ECharts、Tableau3.地圖工具PolyMaps4.高級分析工具Python教師活動學(xué)生活動教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)三動手實踐使用大數(shù)據(jù)可視化工具（40分鐘）1.python進行大數(shù)據(jù)可視化簡單演示使用Python進行大數(shù)據(jù)可視化展示的過程。案例一：詞云圖根據(jù)一份列表記錄了某可視化網(wǎng)站上最受用戶喜愛的100篇文章的瀏覽量、評論數(shù)和文章分類，得到各類文章的瀏覽總量，然后使用pycharms庫中的WordCloud()函數(shù)繪制詞云圖。案例二：關(guān)系圖數(shù)據(jù)源weibo.json中包含大量的微博用戶之間微博轉(zhuǎn)發(fā)關(guān)系，用pyecharts庫中的Graph()函數(shù)可將用戶節(jié)點和節(jié)點之間的轉(zhuǎn)發(fā)關(guān)系繪制出來。2.Tableau進行大數(shù)據(jù)可視化使用Tesktop進行大數(shù)據(jù)可視化，其實是使用其最核心的產(chǎn)品Desktop，利用其強大的分析能力完成各種指標的分析，并以豐富的可視化效果展示數(shù)據(jù)。根據(jù)上圖的流程，演示使用Tableau進行大數(shù)據(jù)可視化的過程。教師活動學(xué)生活動教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)四動手實踐熟悉可視化工具的使用（20分鐘）參考“大數(shù)據(jù)可視化工具使用”微課視頻，指導(dǎo)學(xué)生在課堂完成練習(xí)。教師活動學(xué)生活動教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)五課堂總結(jié)：（10分鐘）大數(shù)據(jù)可視化工具的類型、常用工具的使用場合及注意事項。教師活動學(xué)生活動九、反思與改進大數(shù)據(jù)可視化工具使用課題名稱大數(shù)據(jù)的安全與風(fēng)險授課類型理論課授課對象授課課時所授課程授課地點所授教材一、學(xué)情分析知識技能儲備方面：通過前2個模塊的學(xué)習(xí),學(xué)生已經(jīng)掌握了計算機的基礎(chǔ)操作，對信息技術(shù)的發(fā)展有了一定的了解二、教學(xué)內(nèi)容大數(shù)據(jù)的安全與風(fēng)險常見的安全問題與風(fēng)險大數(shù)據(jù)常見的安全問題與風(fēng)險；大數(shù)據(jù)安全防護基本方法；（3）了解大數(shù)據(jù)安全相關(guān)法律法規(guī)。四、教學(xué)重難點大數(shù)據(jù)常見的安全問題與風(fēng)險的表現(xiàn)；大數(shù)據(jù)安全防護基本方法2/8學(xué)習(xí)通資源：驗收評價表：學(xué)生課前自學(xué)、課堂表現(xiàn)和作業(yè)質(zhì)量的最終綜合性評價依據(jù)。六、教學(xué)策略教法：啟發(fā)引導(dǎo)式、講授法七、教學(xué)流程八、教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)一單元導(dǎo)入(10分鐘)【問題導(dǎo)入】同學(xué)們了解的大數(shù)據(jù)安全問題有哪些？大數(shù)據(jù)所涉及的數(shù)據(jù)量十分巨大，往往采用分布式的方式進行存儲，正是由于這種存儲方式，存儲的路徑視圖相對清晰，而數(shù)據(jù)量過大，導(dǎo)致數(shù)據(jù)保護相對簡單，黑客較為輕易利用相關(guān)漏洞，實施不法操作，造成安全問題。由于大數(shù)據(jù)環(huán)境下終端用戶非常多，且受眾類型較多，對客戶身份的認證環(huán)節(jié)需要耗費大量處理能力。由于APT攻擊具有很強的針對性，且攻擊時間長，一旦攻擊成功，大數(shù)據(jù)分析平臺輸出的最終數(shù)據(jù)均會被獲取，容易造成較大的信息安全隱患。【學(xué)習(xí)目標】大數(shù)據(jù)常見的安全問題與風(fēng)險；大數(shù)據(jù)安全防護基本方法；（3）了解大數(shù)據(jù)安全相關(guān)法律法規(guī)。教師活動確本次學(xué)習(xí)任務(wù)為了解大數(shù)據(jù)。2.PPT明確展示本次課任學(xué)生活動2.明確本單元的學(xué)習(xí)任務(wù)PPT展示任務(wù)驅(qū)動（設(shè)計意圖：真實具體工作任務(wù)，激發(fā)學(xué)生的積極性，理實一體）教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)二知識講解大數(shù)據(jù)安全問題和風(fēng)險（20分鐘）問題數(shù)據(jù)隔離安全問題（2）數(shù)據(jù)存儲安全問題（3）數(shù)據(jù)訪問安全問題2.風(fēng)險（1）大數(shù)據(jù)遭受異常流量攻擊（2）大數(shù)據(jù)信息泄露風(fēng)險（3）大數(shù)據(jù)傳輸過程中的安全隱患（4）大數(shù)據(jù)的存儲管理風(fēng)險教師活動學(xué)生活動教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)三知識講解大數(shù)據(jù)安全防護基本方法（20分鐘）建立大數(shù)據(jù)信息外部環(huán)境安全機制（1）對網(wǎng)絡(luò)資源進行科學(xué)合理分配（2）設(shè)置防火墻（3）在大數(shù)據(jù)操作終端中應(yīng)用入侵檢測技術(shù)（4）大數(shù)據(jù)服務(wù)器應(yīng)及時做好補丁程序的更新對大數(shù)據(jù)文件系統(tǒng)強化安全防護技術(shù)手段的應(yīng)用（1）文件系統(tǒng)安全防護（2）數(shù)據(jù)庫文件加密防護（3）提高用戶安全網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用意識（4）養(yǎng)成安全上網(wǎng)的良好習(xí)慣著重解決大數(shù)據(jù)云計算數(shù)據(jù)安全問題（1）對大數(shù)據(jù)進行隔離安全認證防護（2）通過數(shù)據(jù)加密及備份保護數(shù)據(jù)存儲的安全性（3）對數(shù)據(jù)訪問控制環(huán)節(jié)的安全隱患要素進行清除教師活動學(xué)生活動教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)四知識講解：自覺維護和遵守相關(guān)法律法規(guī)（10分鐘）在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，數(shù)據(jù)量巨大、數(shù)據(jù)變化快等特征會導(dǎo)致大數(shù)據(jù)分析及應(yīng)用場景更為復(fù)雜，因此必須遵守一定的法律法規(guī)以及道德標準，同時政府部門需進一步完善法律法規(guī)，保障數(shù)據(jù)不被竊取、破壞和濫用，以確保大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的安全可靠運行，并發(fā)揮大數(shù)據(jù)的最大作用和價值。2015年，《促進大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要》國務(wù)院2016年，《關(guān)于國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》提出實施國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略2016年，《中華人民共和國網(wǎng)絡(luò)安全法》2016年，《國家網(wǎng)絡(luò)空間安全戰(zhàn)略》2018年，《信息安全技術(shù)個人信息安全規(guī)范》2021年，《中華人民共和國數(shù)據(jù)安全法》教師活動學(xué)生活動教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)五：總結(jié)本模塊知識點（30分鐘）1.大數(shù)據(jù)的基本概念、結(jié)構(gòu)類型、核心特征；2.大數(shù)據(jù)的系統(tǒng)架構(gòu)；3.大數(shù)據(jù)常用工具、環(huán)境搭建及典型工具的使用方法4.大數(shù)據(jù)分析的基本算法、大數(shù)據(jù)處理流程5.大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)6.大數(shù)據(jù)相關(guān)法律法規(guī)多元評價：1.學(xué)生自評2.教師評價教師活動學(xué)生活動通過自評、教師評價，找到自身知識薄弱的地方，及時改進提高。九、反思與改進課題名稱模塊4物聯(lián)網(wǎng)授課類型理實一體授課對象授課課時所授課程授課地點所授教材一、學(xué)情分析本課程授課對象為高職各專業(yè)大一學(xué)生，課程開設(shè)在大一第二學(xué)期，學(xué)生情況在知識儲備、學(xué)習(xí)特點和信息素養(yǎng)的情況如下。1.知識儲備學(xué)生在高職或高中已經(jīng)學(xué)習(xí)了信息技術(shù)課程，并且在大一第一學(xué)期已經(jīng)完成了高職信息技術(shù)（基礎(chǔ)模塊）的學(xué)習(xí)，具備了基礎(chǔ)的信息技術(shù)知識和技能。2.學(xué)習(xí)特點授課對象都是零零后的學(xué)生，在學(xué)習(xí)方面表現(xiàn)出如下特點。（1）喜歡實踐動手操作，厭煩枯燥乏味的理論講解；（2）喜歡任務(wù)式引導(dǎo)，情境設(shè)定，參與其中，厭煩平淡無極的說教；（3）樂于接受可視化教學(xué)資源，反感靜態(tài)紙質(zhì)學(xué)習(xí)材料；（4）偏愛顆?；⒛K化的學(xué)習(xí)過程，排斥時間冗長的教學(xué)過程；（5）對挑戰(zhàn)性的題目感興趣，對基礎(chǔ)性題目求知欲偏低；（6）喜好電腦與互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，線上操作所見即所得可以引發(fā)學(xué)習(xí)興趣。3.信息素養(yǎng)學(xué)生通過高職或高中信息技術(shù)課程的學(xué)習(xí)，具備了基礎(chǔ)的信息技術(shù)學(xué)科素養(yǎng)，但是在數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新方面仍需加強二、教學(xué)內(nèi)容1.知識目標(1)了解物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)知識、應(yīng)用領(lǐng)域、發(fā)展趨勢，以及物聯(lián)網(wǎng)與其他信息技術(shù)的融合等；(2)了解物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)；(3)了解物聯(lián)網(wǎng)感知層關(guān)鍵技術(shù)，如物聯(lián)網(wǎng)傳感器、自動識別及智能設(shè)備等；(4)了解物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)，如互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及衛(wèi)星通信技術(shù)等；(5)了解物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層關(guān)鍵技術(shù)，如云計算技術(shù)、中間件技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用操作系統(tǒng)等。2.能力目標初步掌握物聯(lián)網(wǎng)感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層各層關(guān)鍵技術(shù)3.素養(yǎng)目標通過小組學(xué)習(xí)，培養(yǎng)與人溝通、協(xié)同工作、口才表達等能力1.教學(xué)重點物聯(lián)網(wǎng)感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層各層關(guān)鍵技術(shù)八、教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)一課程導(dǎo)入與學(xué)習(xí)任務(wù)(10分鐘)向?qū)W生提問：你們在身邊接觸過哪些物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用？如安防監(jiān)控、智能家居等。物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings，IoT）是指通過信息傳感器、射頻識別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器等各種裝置與技術(shù)，實時采集任何需要監(jiān)控、連接、互動物體的狀態(tài)，采集聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種信息，通過各類網(wǎng)絡(luò)接入，實現(xiàn)物與物、物與人的泛在連接，實現(xiàn)對物品和過程的智能化感知、識別和管理。本主題包含物聯(lián)網(wǎng)的基本知識、體系結(jié)構(gòu)、感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層的關(guān)鍵技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的安裝與配置等內(nèi)容。【學(xué)習(xí)任務(wù)】通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，完成下列學(xué)習(xí)任務(wù)：

1.在學(xué)習(xí)過程中認真復(fù)習(xí)，梳理記錄好學(xué)習(xí)筆記；2.了解物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)知識、應(yīng)用領(lǐng)域、發(fā)展趨勢，以及物聯(lián)網(wǎng)與其他信息技術(shù)的融合等；3.了解物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)；4.了解物聯(lián)網(wǎng)感知層關(guān)鍵技術(shù)，如物聯(lián)網(wǎng)傳感器、自動識別及智能設(shè)備等；5.了解物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)，如互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及衛(wèi)星通信技術(shù)等；6.了解物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層關(guān)鍵技術(shù)，如云計算技術(shù)、中間件技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用操作系統(tǒng)等；9.通過小組學(xué)習(xí)，培養(yǎng)與人溝通、協(xié)同工作、口才表達等能力；10.完成單元考核評價中的相關(guān)任務(wù)。教師活動1.向?qū)W生提問，進行課程導(dǎo)入。2.介紹物聯(lián)網(wǎng)小節(jié)的學(xué)習(xí)任學(xué)生活動1.積極思考，回答問題。3.明確本小節(jié)的學(xué)習(xí)任務(wù)4.思考記錄1.問題教學(xué)法，通過提問引到學(xué)生進入到課程主題2.講授教學(xué)法，介紹物聯(lián)網(wǎng)概述、本節(jié)知識圖譜及學(xué)習(xí)任務(wù)，使學(xué)生了解本節(jié)教學(xué)內(nèi)容的全貌教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)二認識物聯(lián)網(wǎng)(20分鐘)4.1認知物聯(lián)網(wǎng)本節(jié)介紹物聯(lián)網(wǎng)的概念、應(yīng)用領(lǐng)域、發(fā)展趨勢等，并對物聯(lián)網(wǎng)與其他信息技術(shù)的融合等內(nèi)容。4.1.1物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)知識1.物聯(lián)網(wǎng)的定義物聯(lián)網(wǎng)（IoT，InternetofThings）即“萬物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，是互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò)，將各種信息傳感設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)任何時間、任何地點，人、機、物的互聯(lián)互通。2.物聯(lián)網(wǎng)的起源物聯(lián)網(wǎng)概念最早出現(xiàn)于比爾·蓋茨1995年《未來之路》一書，在《未來之路》中，比爾·蓋茨已經(jīng)提及物聯(lián)網(wǎng)概念，只是當時受限于無線網(wǎng)絡(luò)、硬件及傳感設(shè)備的發(fā)展，并未引起世人的重視。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展路徑3.物聯(lián)網(wǎng)的基本特征物聯(lián)網(wǎng)的基本特征從通信對象和過程來看，物與物、人與物之間的信息交互是物聯(lián)網(wǎng)的核心。物聯(lián)網(wǎng)的基本特征可概括為整體感知、可靠傳輸和智能處理。4.1.2物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域與發(fā)展趨勢1.物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，主要的應(yīng)用場景包括智慧城市、智慧物流、智能交通、智慧能源、智能醫(yī)療、智能家居、智慧建筑、智能安防、智慧零售、智慧農(nóng)業(yè)、智能制造，如圖所示。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域2.物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢物聯(lián)網(wǎng)作為通信行業(yè)新興應(yīng)用，在萬物互聯(lián)的大趨勢下，市場規(guī)模將進一步擴大。（1）應(yīng)用引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是以應(yīng)用為先導(dǎo)，存在著從公共管理和服務(wù)市場、到企業(yè)、行業(yè)應(yīng)用市場、再到個人家庭市場逐步發(fā)展成熟的細分市場遞進趨勢。（2）標準體系逐漸成熟物聯(lián)網(wǎng)標準體系是一個漸進發(fā)展成熟的過程。物聯(lián)網(wǎng)概念涵蓋眾多技術(shù)、眾多行業(yè)、眾多領(lǐng)域，試圖制定一套普適性的統(tǒng)一標準幾乎是不可能的。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的標準將是一個涵蓋面很廣的標準體系，將隨著市場的逐漸發(fā)展而成熟。（3）綜合性平臺即將出現(xiàn)隨著行業(yè)應(yīng)用的逐漸成熟，新的通用性強的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)平臺將出現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新是應(yīng)用集成性的創(chuàng)新，一個單獨的企業(yè)是無法完全獨立完成一個完整的解決方案的。一個技術(shù)成熟、服務(wù)完善、產(chǎn)品類型眾多、應(yīng)用界面友好的應(yīng)用，將是由設(shè)備提供商、技術(shù)方案商、運營商、服務(wù)商協(xié)同合作的結(jié)果。隨著產(chǎn)業(yè)的成熟，支持不同設(shè)備接口、不同互聯(lián)協(xié)議，可集成多種服務(wù)的共性技術(shù)平臺將是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展成熟的結(jié)果。（4）有效商業(yè)模式逐步形成針對物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的商業(yè)模式創(chuàng)新將是把技術(shù)與人的行為模式充分結(jié)合的結(jié)果。物聯(lián)網(wǎng)將機器、人、社會的行動都互聯(lián)在一起。新的商業(yè)模式出現(xiàn)將是把物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)與人的行為模式充分結(jié)合的結(jié)果。4.1.3物聯(lián)網(wǎng)和其他信息技術(shù)的融合物聯(lián)網(wǎng)的核心與基礎(chǔ)仍是互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸?；ヂ?lián)網(wǎng)就是把網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備相連，或是人相連，物聯(lián)網(wǎng)是把物體相連，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是電子、通信、計算機三大領(lǐng)域技術(shù)的融合。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方向是不再需要用戶去互動，而是實現(xiàn)自動地，智能地直接為人服務(wù)。1.物聯(lián)網(wǎng)與移動通信5G技術(shù)的融合5G與物聯(lián)網(wǎng)是相互發(fā)展，共同進步，又相互依賴的兩項技術(shù)，共同組成了智能化網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用體系，5G網(wǎng)絡(luò)為物聯(lián)網(wǎng)提供了良好的進步環(huán)境和空間，物聯(lián)網(wǎng)也為5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供了現(xiàn)實依據(jù)。2.物聯(lián)網(wǎng)與人工智能的融合物聯(lián)網(wǎng)（IoT）與人工智能（AI）的融合催生出新的智能物聯(lián)網(wǎng)（AIoT）產(chǎn)業(yè)。3.物聯(lián)網(wǎng)與區(qū)塊鏈的融合長期以來，區(qū)塊鏈已被視為一種隔離技術(shù)。然而最近，我們看到了將區(qū)塊鏈與其他技術(shù)（例如大數(shù)據(jù)、人工智能等）集成在一起的趨勢。教師活動1.講授物聯(lián)網(wǎng)的定義、物聯(lián)網(wǎng)的起源、物聯(lián)網(wǎng)的基本特征、物聯(lián)網(wǎng)與其他信息技術(shù)的融合；2.通過學(xué)校教學(xué)樓智能控制的案例，分析智慧建筑的應(yīng)用場景及所用技術(shù)3.組織學(xué)生討論及分析智能家居、智能交通等應(yīng)用場景。學(xué)生活動2.積極思考案例，回答問題。3.參與互動討論，理解物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場景。1.講授教學(xué)法，介紹物聯(lián)網(wǎng)的定義、物聯(lián)網(wǎng)的起源、物聯(lián)網(wǎng)的基本特征、物聯(lián)網(wǎng)與其他信息技術(shù)的融合，使學(xué)生了解物聯(lián)網(wǎng)的概念。2.案例分析法，介紹學(xué)校教學(xué)樓智能控制的案例3.討論法，互動討論物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，促進學(xué)生對物聯(lián)網(wǎng)的理解。教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)三物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)(15分鐘)4.2理解物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)如圖所示，物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)主要由三個層次組成：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層組成。物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)4.2.1感知層感知層解決的是人類世界和物理世界的數(shù)據(jù)獲取問題，由各種傳感器以及傳感器網(wǎng)關(guān)構(gòu)成。該層被認為是物聯(lián)網(wǎng)的核心層，主要作用是物品標識和信息的智能采集，它由基本的傳感器件（例如RFID標簽和讀寫器、各類傳感器、攝像頭、GPS、二維碼標簽和識讀器等基本標識和傳感器件組成）以及傳感器組成的網(wǎng)絡(luò)（例如RFID網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)等）兩大部分組成。該層的核心技術(shù)包括射頻技術(shù)、新興傳感技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)、現(xiàn)場總線控制技術(shù)（FCS）等，涉及的核心產(chǎn)品包括傳感器、電子標簽、傳感器節(jié)點、無線路由器、無線網(wǎng)關(guān)等。4.2.2網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層也成為傳輸層，解決的是感知層所獲得的數(shù)據(jù)在一定范圍內(nèi)，通常是長距離的傳輸問題，主要完成接入和傳輸功能，是進行信息交換、傳遞的數(shù)據(jù)通路，包括接入網(wǎng)與傳輸網(wǎng)兩種。傳輸網(wǎng)由公網(wǎng)與專網(wǎng)組成，典型傳輸網(wǎng)絡(luò)包括電信網(wǎng)（固網(wǎng)、移動網(wǎng)）、廣電網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、電力通信網(wǎng)、專用網(wǎng)（數(shù)字集群）。接入網(wǎng)包括光纖接入、無線接入、以太網(wǎng)接入、衛(wèi)星接入等各類接入方式，實現(xiàn)底層的傳感器網(wǎng)絡(luò)、RFID網(wǎng)絡(luò)的“最后一公里”的接入。4.2.3應(yīng)用層應(yīng)用層也可稱為處理層，解決的是信息處理和人機界面的問題。網(wǎng)絡(luò)層傳輸而來的數(shù)據(jù)在這一層里進入各類信息系統(tǒng)進行處理，并通過各種設(shè)備與人進行交互。處理層由業(yè)務(wù)支撐平臺（中間件平臺）、網(wǎng)絡(luò)管理平臺（例如M2M管理平臺）、信息處理平臺、信息安全平臺、服務(wù)支撐平臺等組成，完成協(xié)同、管理、計算、存儲、分析、挖掘，以及提供面向行業(yè)和大眾用戶的服務(wù)等功能，典型技術(shù)包括中間件技術(shù)、虛擬技術(shù)、高可信技術(shù)，云計算服務(wù)模式、SOA系統(tǒng)架構(gòu)方法等先進技術(shù)和服務(wù)模式可被廣泛采用。教師活動講授物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)，包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層等各層技術(shù)。學(xué)生活動2.積極思考，回答問題。3.了解物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)，包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層等各層技術(shù)。4.思考記錄。講授教學(xué)法，通過介紹物聯(lián)網(wǎng)感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層等各層技術(shù)，使學(xué)生了解物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)中的各層技術(shù)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)四物聯(lián)網(wǎng)感知層關(guān)鍵技術(shù)(15分鐘)4.3物聯(lián)網(wǎng)感知層關(guān)鍵技術(shù)4.3.1物聯(lián)網(wǎng)傳感器在物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的感知層中，傳感器主要負責接收對象的“語音”內(nèi)容。傳感器技術(shù)是從自然源中獲取信息并對其進行處理、轉(zhuǎn)換和識別的多學(xué)科現(xiàn)代科學(xué)與工程技術(shù)。它涉及傳感器的規(guī)劃、設(shè)計、開發(fā)、制造和測試，信息處理和識別，改進活動的應(yīng)用和評估。物聯(lián)網(wǎng)傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、智能家居、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護、資源勘探、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護等極其之泛的領(lǐng)域。4.3.2自動識別1.條形碼識別技術(shù)由于在日常生活當中條形碼充斥著大社會信息，這些信息數(shù)據(jù)的采集和分析將直接影響到社會人們的生活以及生產(chǎn)決策，并且自動識別技術(shù)指的是通過識別裝置或掃描裝置，自動獲取物品當中的一些負載信息，然后通過核心處理器對這些數(shù)據(jù)進行處理和計算。條形碼由不同寬度的黑白條以及特定的編碼排列組成，并且條形碼在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程當中需要掃描和編譯這兩個環(huán)節(jié)，而對于現(xiàn)階段應(yīng)用十分廣泛的二維碼來說，是在一維條形碼基礎(chǔ)之上延伸出來的一種新型自動識別技術(shù)，這種技術(shù)可以將信息儲存在一維空間或二維空間當中，但是二維碼的信息處理需要經(jīng)過掃描設(shè)備以及編譯設(shè)備。2.射頻識別技術(shù)射頻識別技術(shù)距今已經(jīng)有70多年的發(fā)展歷史，這一技術(shù)在我國相對比較成熟，并且許多產(chǎn)品也用到了這一技術(shù)。射頻識別技術(shù)主要是利用射頻信號通過空間的耦合作用來實現(xiàn)非接觸設(shè)備之間的信息傳遞。有源系統(tǒng)、無源系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、低波高頻以及微波系統(tǒng)等都是射頻技術(shù)的特征，同時，射頻識別技術(shù)的應(yīng)用十分簡單，一般不需要人工干預(yù)，十分符合我國現(xiàn)代生產(chǎn)當中的應(yīng)用要求，該技術(shù)也可以存儲大量的信息，具有較強的信息處理以及識別的能力。4.3.3智能設(shè)備智能設(shè)備是指任何一種具有計算處理能力的\t"/item/%E6%99%BA%E8%83%BD%E8%AE%BE%E5%A4%87/_blank"設(shè)備或機器。功能完備的智能設(shè)備必須具備靈敏準確的感知功能、正確的思維與判斷功能以及行之有效的執(zhí)行功能。智能設(shè)備是傳統(tǒng)電氣設(shè)備與計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、控制理論、傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、電力電子技術(shù)等相結(jié)合的產(chǎn)物。智能設(shè)備主要包括兩方面的關(guān)鍵內(nèi)容：自我檢測是智能設(shè)備的基礎(chǔ)；自我診斷是智能設(shè)備的核心。智能設(shè)備的智能級別可的定義為多種級別：第一級,能感知環(huán)境的微智能傳感式硬件。第二級，在第一級的基礎(chǔ)上增加自我調(diào)節(jié)能力--傳感式智能設(shè)備。第三級，在第二級基礎(chǔ)上增加學(xué)習(xí)能力并能夠與人類交互。更高級別的智能是全自動感知、分析、決策，不需要人的參與。教師活動物聯(lián)網(wǎng)感知層關(guān)鍵技術(shù)，包括物聯(lián)網(wǎng)傳感器、自動識別、智能設(shè)備等學(xué)生活動2.積極思考，回答問題。3.了解物聯(lián)網(wǎng)感知層關(guān)鍵技術(shù)。4.思考記錄。1.講授教學(xué)法，通過介紹物聯(lián)網(wǎng)傳感器、自動識別、智能設(shè)備等相關(guān)技術(shù)，使學(xué)生了解物聯(lián)網(wǎng)感知層的各項關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)五物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)（15分鐘)4.4物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)如果說感知層是物聯(lián)網(wǎng)的“感覺器官”，那么網(wǎng)絡(luò)層就是物聯(lián)網(wǎng)的“神經(jīng)”。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層中存在著各種“神經(jīng)中樞”，用于信息的傳輸。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層具有多種關(guān)鍵性技術(shù)，包括互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及衛(wèi)星通信技術(shù)。4.4.1互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)互聯(lián)網(wǎng)幾乎包含了人類的所有信息，是人類信息資源的匯總，人們常說的因特網(wǎng)就是互聯(lián)網(wǎng)的狹義稱謂?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的前身。在相關(guān)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的約束下，通過互聯(lián)網(wǎng)相連的網(wǎng)絡(luò)將海量的信息匯總、整理和存儲，實現(xiàn)信息資源的有效利用和共享，這其實就是互聯(lián)網(wǎng)最主要的功能。互聯(lián)網(wǎng)是由眾多的子網(wǎng)連接而成，它是一個邏輯性網(wǎng)絡(luò)，而每一個子網(wǎng)中都有一些主機，這些主機主要是由計算機構(gòu)成，它們相互連接，共同控制著自己區(qū)域的子網(wǎng)。4.4.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中，要與人無障礙地通信，必然離不開能夠傳輸海量數(shù)據(jù)的高速無線網(wǎng)絡(luò)。無線網(wǎng)絡(luò)不僅包括允許用戶建立遠距離無線連接的全球語音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，還包括短距離藍牙技術(shù)、紅外線技術(shù)和Zigbee技術(shù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的英文簡稱是WSN，即在眾多傳感器之間建立一種無線自組織網(wǎng)絡(luò)，并利用這種無線自組織網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)這些傳感器之間的信息傳輸。在這個傳輸過程中，無線傳輸網(wǎng)絡(luò)會對傳感器所采集的數(shù)據(jù)進行匯總。該技術(shù)可以使區(qū)域內(nèi)物品的物理信息和周圍環(huán)境信息全部以數(shù)據(jù)的形式存儲在無線傳感器中，有利于人們對目標物品和任務(wù)環(huán)境進行實時的監(jiān)控，也有利于分析和處理有關(guān)信息，對物品進行有效的管理。4.4.3衛(wèi)星通信技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進行通信交流最主要的方式是依賴于各種通信技術(shù)，依賴于基站和天線。其實對于大部分陸地地區(qū)來說，這種常規(guī)模式是可以滿足要求的。但是像海洋、戈壁沙漠、深山老林這樣的區(qū)域均是無法建立基站的。除了傳統(tǒng)陸地基站之外，人們自然而然就想到，是不是可以將基站搬到“天上”，即建立衛(wèi)星通信，使之成為地面基站通信的補充和延伸。衛(wèi)星通信技術(shù)是一種利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站來轉(zhuǎn)發(fā)無線電波而進行的兩個或多個終端之間的通信。從物聯(lián)網(wǎng)的角度來說，衛(wèi)星的本質(zhì)，是以航天技術(shù)為手段，借助社會和資本的資源，實現(xiàn)“全球”萬物互聯(lián)的商業(yè)價值。教師活動講授物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵性技術(shù)，包括互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及衛(wèi)星通信技術(shù)等。學(xué)生活動2.積極思考，回答問題。3.了解物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)。4.思考記錄。1.講授教學(xué)法，通過介紹互聯(lián)網(wǎng)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)以及衛(wèi)星通信等相關(guān)技術(shù)，使學(xué)生了解物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層的各項關(guān)鍵技術(shù)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)六物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層關(guān)鍵技術(shù)(15分鐘)4.5物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層關(guān)鍵技術(shù)4.5.1云計算技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展離不開云計算技術(shù)的支撐。物聯(lián)網(wǎng)終端的計算和存儲能力有限，云計算平臺可以作為物聯(lián)網(wǎng)的大腦，實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的存儲和計算。根據(jù)美國國家標準與技術(shù)研究院（NationalInstituteofStandardsandTechnology，NIST）的定義，云計算是指能夠針對共享的可配置計算資源，按需提供方便的、泛在的網(wǎng)絡(luò)接入的模型。上述計算資源包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲、應(yīng)用和服務(wù)等，這些資源能夠快速地提供和回收，而所涉及的管理開銷要盡可能小。具體來說，云模型包含五個基本特征、三個服務(wù)模型和四個部署模型。五個基本特征：按需自助服務(wù)（On-DemandSelf-Service）、廣闊的互聯(lián)網(wǎng)訪問（BroadNetworkAccess）、資源池（ResourcePooling）、快速伸縮（RapidElasticity）、可度量的服務(wù)（MeasuredService）。三個服務(wù)模型：軟件即服務(wù)（SoftwareasaService，SaaS）、平臺即服務(wù)（PlatformasaService，PaaS）、基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（InfrastructureasaService，IaaS）。四個部署模型：私有云（PrivateCloud）、社區(qū)云（CommunityCloud）、公有云（PublicCloud）、混合云（HybridCloud）。云計算體系結(jié)構(gòu)4.5.2中間件技術(shù)中間件就是一種系統(tǒng)軟件平臺，為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件提供綜合的服務(wù)和完整的環(huán)境，借助這種軟件使得網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、硬件數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)集成，達到業(yè)務(wù)的協(xié)同，實現(xiàn)業(yè)務(wù)的靈活性。中間件技術(shù)給用戶提供了一個統(tǒng)一的運行平臺和友好的開發(fā)環(huán)境，物聯(lián)網(wǎng)中間件是減小用戶高層應(yīng)用需求與網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性差異的有效解決方案，對加快物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有重要作用。在物聯(lián)網(wǎng)中采用中間件技術(shù)，以實現(xiàn)多個系統(tǒng)和多種技術(shù)之間的資源共享，最終組成一個資源豐富、功能強大的服務(wù)系統(tǒng)。4.5.3物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用操作系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用操作系統(tǒng)涉及芯片層、終端層、邊緣層、云端層等多個層面。單一層次的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用操作系統(tǒng)與安卓在移動互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的地位和作用類似，實現(xiàn)了應(yīng)用軟件與智能終端硬件的解耦。就像在安卓的生態(tài)環(huán)境中，開發(fā)者基本不用考慮智能終端的物理硬件配置，只需根據(jù)安卓的編程接口編寫應(yīng)用程序，就可以運行在所有基于安卓的智能終端上一樣，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用操作系統(tǒng)的作用也是如此。針對物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的外圍功能模塊，也有一些特殊的要求：（1）支持應(yīng)用程序的遠程升級。上文說到，因為物聯(lián)網(wǎng)的種種應(yīng)用環(huán)境和條件限制，遠程升級是物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)在升級方式上的重要途徑，當然同時也是最為低成本的選擇。（2）外部存儲。支持硬盤、USBstick、Flash、ROM等常用存儲設(shè)備，以便在網(wǎng)絡(luò)連接中斷的情況下，起到臨時存儲數(shù)據(jù)的作用。（3）對物聯(lián)網(wǎng)常用的無線通信功能要內(nèi)置支持。在公共網(wǎng)絡(luò)、近場通信、桌面網(wǎng)絡(luò)接口之間，要能夠相互轉(zhuǎn)換，能夠把從一種協(xié)議獲取到的數(shù)據(jù)報文，轉(zhuǎn)換成為另外一種協(xié)議的報文發(fā)送出去。除此之外，還應(yīng)支持短信息的接收和發(fā)送、語音通信、視頻通信等功能;（4）網(wǎng)絡(luò)功能。物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)必須支持完善的TCP/IP協(xié)議棧，包括對IPv4和IPv6的同時支持。但TCP/IP協(xié)議棧是面向互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計的通信協(xié)議棧，由于物聯(lián)網(wǎng)本身特征與互聯(lián)網(wǎng)有很大差異，TCP/IP協(xié)議棧在應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)的時候，面臨許多問題和挑戰(zhàn)，需要對TCP/IP協(xié)議棧做一番優(yōu)化改造。（5）支持完善的GUI功能。圖形用戶界面一般應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的智能終端中，完成用戶和設(shè)備的交互。GUI應(yīng)該定義一個完整的框架，以方便圖形功能的擴展。同時應(yīng)該實現(xiàn)常用的用戶界面元素，比如文本框、按鈕、列表等。教師活動講授物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層關(guān)鍵性技術(shù)，包括云計算技術(shù)、中間件技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用操作系統(tǒng)等。學(xué)生活動2.積極思考，回答問題。3.了解物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層關(guān)鍵技術(shù)。4.思考記錄。1.講授教學(xué)法，通過介紹云計算技術(shù)、中間件技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用操作系統(tǒng)等相關(guān)技術(shù)，使學(xué)生了解物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的各項關(guān)鍵技術(shù)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)七典型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的安裝與配置(90分鐘)4.6典型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的安裝與配置4.6.1項目介紹智能照明系統(tǒng)是智能家居中的重要組成部分，傳統(tǒng)照明系統(tǒng)多采用電氣開關(guān)進行電路的控制，而智能照明系統(tǒng)可基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)遠程照明控制、亮度控制、色彩控制等功能。本項目模擬一套智能家居中的照明系統(tǒng)，利用ArduinoUNO作為主控板，WiFi模塊實現(xiàn)無線通信、雙色LED模塊模擬照明燈光。最終，實現(xiàn)利用手機APP控制燈光開關(guān)等功能。4.6.2硬件設(shè)備安裝本項目用到的硬件包括ArduinoUNO主板、雙色LED模塊、WIFI模塊，將WiFi模塊RX和TX分別連接到Arduino的串口上，Arduino的兩個控制引腳分別與LED模塊上的紅色和綠色燈控制引腳相連，Arduino的5V供電引腳連接到WiFi模塊的供電引腳上，將各模塊的GND相連，連接圖如圖所示。智能照明系統(tǒng)硬件連接圖1.Arduino簡介Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺，包含硬件（各種型號的Arduino主板）和軟件（ArduinoIDE）。Arduino是由意大利互動設(shè)計學(xué)院的師生所開發(fā)，設(shè)計的初衷就是為個性化的學(xué)生提供共有開發(fā)平臺，以解決單獨開發(fā)軟硬件過程中的效率和技術(shù)問題。ArduinoUNO主板如圖所示：ArduinoUNO主板可以看到，與目前動輒4層以上的大型電路板相比，該單板非常簡單，接口豐富，適合用來學(xué)習(xí)和進行創(chuàng)意設(shè)計。除此之外，Arduino的簡潔還體現(xiàn)在其IDE開發(fā)環(huán)境上。傳統(tǒng)單片機開發(fā)需要閱讀大量底層芯片手冊，掌握復(fù)雜的時序邏輯及進行大量的調(diào)試設(shè)備操作。Arduino的開發(fā)不需要與底層的寄存器及IO口進行交互，完全使用封裝好的API甚至圖形界面進行開發(fā)，大大減輕開發(fā)難度。目前，已經(jīng)有部分初中學(xué)生使用Arduino參加創(chuàng)客比賽，實現(xiàn)很多有趣的功能。Arduino開發(fā)套件Ardublock圖形化開發(fā)示意圖如圖所示：Ardublock圖形化開發(fā)界面2.Arduino的特點（1）跨平臺性ArduinoIDE可以在Windows、MacintoshOSX、Linux三大主流操作系統(tǒng)上運行，而其他的大多數(shù)控制器只能在Windows上開發(fā)，從而擴展應(yīng)用的適配性。（2）開發(fā)簡單、清晰、易掌握對于初學(xué)者來說，極易掌握，同時有著足夠的靈活性。不需要太多的單片機基礎(chǔ)、編程基礎(chǔ)，簡單學(xué)習(xí)后，可以快速地進行開發(fā)。（3）開放性Arduino的硬件原理圖、電路圖、IDE軟件及核心庫文件都是開源的，在開源協(xié)議范圍內(nèi)里可以任意修改原始設(shè)計及相應(yīng)代碼。由以上特點可以看出，Arduino平臺秉承了開源硬件的設(shè)計理念——簡單高效，專注于業(yè)務(wù)，隱藏底層技術(shù)細節(jié)。由于其簡單易學(xué)的特點，開發(fā)者可以快速地將自己的創(chuàng)新想法搭建出原型系統(tǒng)，用于產(chǎn)品原型演示及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽。4.6.3網(wǎng)絡(luò)配置WiFi模塊擁有遠程控制和局域網(wǎng)兩種模式。遠程控制模式需要將Arduino連接到公網(wǎng)上，使用移動端設(shè)備實現(xiàn)遠程控制。局域網(wǎng)模式需要將Arduino和移動端設(shè)備連接到同一局域網(wǎng)下，在局域網(wǎng)中實現(xiàn)無線控制。本實驗以局域網(wǎng)模式為例，WiFi模塊將產(chǎn)生名為MakeRobot20182930的WiFi信號。如圖所示，使用移動終端搜索并連接該WiFi信號，即可完成局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接。局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接4.6.4軟件部署1.Arduino軟件部署Arduino初始化設(shè)置將連接紅燈和綠燈的控制引腳設(shè)為輸出模式，并初始化為熄滅狀態(tài)，WiFi波特率設(shè)置為9600。WiFi模塊通過串口向Arduino發(fā)送燈光控制指令，其中“$LED-0-^”代表熄滅、“$LED-1-^”代表紅燈亮、“$LED-2-^”代表綠燈亮。Arduino在接到指令后將通過紅綠燈控制引腳向LED模塊輸出相應(yīng)的信號。準備好Arduino程序后，需要對代碼進行編譯，點擊“項目”→“驗證/編譯”，如圖所示。編譯Arduino項目在Arduino項目沒有語法錯誤的情況下，界面下方顯示編譯完成及資源使用情況，如圖所示。Arduino項目編譯完成點擊“項目”→“上傳”，將項目上傳到Arduino開發(fā)板，如圖所示。上傳Arduino項目2.移動端軟件部署在移動端使用提供的apk文件安裝Android控制軟件。控制軟件中設(shè)置關(guān)閉、紅燈、綠燈三個按鈕，如圖所示，分別向WiFi模塊發(fā)送“$LED-0-^”、“$LED-1-^”、“$LED-2-^”三種指令，用于實現(xiàn)無線控制功能。移動端控制界面4.6.5綜合測試在完成硬件安裝、網(wǎng)絡(luò)配置、軟件部署之后，可對智能照明系統(tǒng)進行綜合測試。當點擊移動端界面上“紅燈”按鈕時，LED模塊的紅燈亮起。當點擊移動端界面上“關(guān)閉”按鈕時，LED模塊燈光熄滅。當點擊移動端界面上“綠燈”按鈕時，LED模塊的綠燈亮起。紅燈控制測試結(jié)果關(guān)閉控制測試結(jié)果綠燈控制測試結(jié)果教師活動講授Arduino開發(fā)套件、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)安裝與配置方法。2.組織學(xué)生練習(xí)簡單物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的安裝與配置步驟。學(xué)生活動2.根據(jù)實訓(xùn)指導(dǎo)練習(xí)簡單物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的安裝與配置。3.思考記錄。1.講授教學(xué)法，通過介紹Arduino開發(fā)套件、物聯(lián)網(wǎng)軟硬件配置方法，使學(xué)生了解進行簡單的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)安裝與配置的方法根據(jù)實訓(xùn)指導(dǎo)練習(xí)簡單物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的安裝與配置，使學(xué)生能夠體驗物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的安裝配置過程。教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)八考核評價與課堂小節(jié)(25分鐘)1.考核評價組織學(xué)生完成考核測試試卷。2.課堂小結(jié)教師活動1.組織學(xué)生完成考核測試試卷。2.學(xué)生活動2.1.通過考核評價，了解學(xué)生對本小節(jié)知識技能的掌握情況。2.通過九、反思與改進課題名稱人工智能基本知識與社會價值授課類型理實一體授課對象授課課時所授課程授課地點所授教材一、學(xué)情分析本課程授課對象為高職各專業(yè)大一學(xué)生，課程開設(shè)在大一第2學(xué)期，學(xué)生在知識儲備、學(xué)習(xí)特點和信息素養(yǎng)的情況如下：1.知識與技能儲備通過信息技術(shù)課程基礎(chǔ)模塊的學(xué)習(xí),學(xué)生已經(jīng)理解了新一代信息技術(shù)的基本概念，了解了新一代信息技術(shù)的技術(shù)特點、典型應(yīng)用和技術(shù)融合，掌握了常用搜索引擎的搜索方法，能通過網(wǎng)頁、社交媒體等不同信息平臺進行信息檢索。2.學(xué)習(xí)特點授課對象都是零零后的學(xué)生，在學(xué)習(xí)方面表現(xiàn)出如下特點：（1）喜好電腦與互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，線上操作所見即所得可以引發(fā)學(xué)習(xí)興趣；（2）喜歡情境設(shè)定，參與其中，厭煩平淡無奇的說教；（3）樂于接受可視化教學(xué)資源，反感靜態(tài)紙質(zhì)學(xué)習(xí)材料；（4）偏愛顆?；⒛K化的學(xué)習(xí)過程，排斥時間冗長的教學(xué)過程。3.信息素養(yǎng)學(xué)生通過信息技術(shù)課程的學(xué)習(xí)，具備了基礎(chǔ)的信息技術(shù)學(xué)科素養(yǎng)，但是在人工智能方面仍需進一步拓展、加強二、教學(xué)內(nèi)容1.知識目標2.能力目標3.素養(yǎng)目標1.教學(xué)重點八、教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)一單元導(dǎo)入(10分鐘)【問題導(dǎo)入】問題：你在學(xué)習(xí)、生活、娛樂中用到過那些人工智能？提示：手機上的人工智能、生活中用到的人工智能、電影中的人工智能等?！緦W(xué)習(xí)目標】了解人工智能的概念、基本特征和社會價值。了解人工智能的發(fā)展歷程，及其在互聯(lián)網(wǎng)及各傳統(tǒng)行業(yè)中的典型應(yīng)用和發(fā)展趨勢。熟悉機器學(xué)習(xí)的基本原理、開發(fā)流程和開發(fā)步驟。了解人工智能涉及的核心技術(shù)及部分算法，能使用人工智能相關(guān)應(yīng)用解決實際問題。熟悉人工智能技術(shù)應(yīng)用的常用開發(fā)語言、開發(fā)框架、集成開發(fā)環(huán)境以及各種開發(fā)平臺，了解其特點和適用范圍。能辨析人工智能在社會應(yīng)用中面臨的倫理、道德和法律問題?！局R圖譜】教師活動1.提出問題，展示一些人工智能應(yīng)用圖片2.介紹本單元的學(xué)習(xí)目標學(xué)生活動2.談發(fā)生在身邊的人工智能3.思考記錄1.問題教學(xué)法：問題導(dǎo)入課程，激發(fā)學(xué)生對人工智能的好奇心與學(xué)習(xí)愿望。2.講授教學(xué)法：介紹人工智能概述、單元學(xué)習(xí)目標和單元知識圖譜，使學(xué)生了解單元教學(xué)內(nèi)容的全貌教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)二理解人工智能(15分鐘)1.什么是人工智能（1）定義：人工智能（英文縮寫為AI）是研究如何應(yīng)用機器(主要是計算機)來模擬人類某些智能行為的基本理論、方法和技術(shù)。（2）解釋：通過人工智能技術(shù)研究人類智能活動的規(guī)律，生產(chǎn)出一種能與人的智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機器。這種智能機器能夠通過機器視覺、機器聽覺、機器觸覺、人機交互等方式來認識周圍的環(huán)境和需要解決的問題，能夠像人一樣判斷、推理、學(xué)習(xí)、預(yù)測、證明，能夠根據(jù)要達到的目標進行決策或采取相應(yīng)的行動。（3）簡單歸結(jié)：人工智能是使用機器模擬人類智能的技術(shù)（4）本質(zhì)：人工智能是對人類思維信息過程的模擬，其主要目的是賦予機器特有的視聽說動及大腦抽象思維能力。2.實現(xiàn)思維模擬的兩個途徑（1）結(jié)構(gòu)模擬（2）功能模擬3.機器智能同人類智能的區(qū)別（1）物質(zhì)基礎(chǔ)方面（2）情感、道德、自主意識方面（3）任務(wù)的通用性方面（4）任務(wù)目標方面4.圖靈測試如果一個人和一臺機器作為測試對象并與測試者隔開，測試者只能通過類似終端的文本設(shè)備向測試對象隨意提問，然后根據(jù)測試對象給出的答案判別哪個是真人、哪個是機器。經(jīng)過多輪問答后，如果機器能夠讓平均每個測試者做出超過30%的誤判，那么這臺機器就通過了測試，并被認為具有類似人類的智能。5.人工智能的分類（1）弱人工智能（2）強人工智能（3）超人工智能教師活動1.提問“什么是人工智能？”2.講解歷史上各種人工智能定義，啟發(fā)學(xué)生從不同角度思考問題如何判斷一臺機器是否具有智能？講解圖靈測試6.講授人工智能分類，著重強調(diào)目前人工智能的水平（弱人工智能），強人工智能的困難，超人工智能的科幻性學(xué)生活動明確學(xué)習(xí)任務(wù)2.3.積極思考，回答問題4.參與互動討論5.思考記錄1.講授教學(xué)法：多角度介紹人工智能概念，使學(xué)生加深對人工智能的理解2.討論法：通過機器智能同人類智能的區(qū)別的問題討論，促進學(xué)生對人工智能概念的理解。3.問題教學(xué)法：通過多個提問，引導(dǎo)學(xué)生逐步深入認識人工智能的本質(zhì)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)三了解人工智能的基本特征(15分鐘)1.機器智能由人類設(shè)計并為人類服務(wù)智能機器是人設(shè)計出來的機器，其中的“智能”按照人設(shè)定的算法及其程序代碼在人發(fā)明的芯片等硬件載體中運行，為人類提供延伸人類能力的服務(wù)，實現(xiàn)對人類期望的一些智能行為的模擬2.機器智能本質(zhì)上體現(xiàn)為計算，基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)從本質(zhì)上說，人工智能是運行于計算機上的程序代碼所表現(xiàn)出來的能力，程序代碼按照軟件算法通過對數(shù)據(jù)的采集、加工、處理、分析和挖掘，形成有價值的信息流和知識模型并根據(jù)給定的輸入做出判斷或預(yù)測，計算和數(shù)據(jù)使機器獲得了智能。3.機器智能具有感知環(huán)境、產(chǎn)生反應(yīng)的能力人工智能具有借助傳感器等器件感知外界環(huán)境的能力，能夠像人一樣通過聽覺、視覺、觸覺等接收來自環(huán)境中的各種信息，能夠借助按鈕、鍵盤、鼠標、屏幕、手勢、體態(tài)、表情、力反饋、虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實等方式與人交互，能夠?qū)ν饨绲妮斎氘a(chǎn)生文字、語音、表情、動作等必要的反應(yīng)，從而影響到環(huán)境或人類。4.機器智能擁有學(xué)習(xí)和適應(yīng)能力，可以演化迭代人工智能具有一定的隨環(huán)境、數(shù)據(jù)或任務(wù)變化而自適應(yīng)調(diào)節(jié)參數(shù)或更新優(yōu)化模型的能力，可以利用過去的數(shù)據(jù)和行為去學(xué)習(xí)其中蘊含的規(guī)律或判斷規(guī)則，以獲取新的知識或技能，并不斷提高自身的能力。案例：AlphaGo教師活動1.組織學(xué)生討論人工智能的基本特征（提示：人工智能與眾不同的地方）2.歸納討論結(jié)果并加以補充完善3.給出機器智能擁有學(xué)習(xí)和適應(yīng)能力的案例學(xué)生活動。1.討論法：通過人工智能基本特征討論，促進學(xué)生對人工智能的進一步理解2.案例分析法：通過AlphaGo案例，進一步理解智能的學(xué)習(xí)和適應(yīng)能力教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)四了解人工智能的主要研究領(lǐng)域(25分鐘)1.機器學(xué)習(xí)機器學(xué)習(xí)就是專門研究計算機怎樣模擬或?qū)崿F(xiàn)人類的學(xué)習(xí)行為的科學(xué)，其目的是讓機器能像人一樣具有學(xué)習(xí)的能力。深度學(xué)習(xí)強化學(xué)習(xí)2.知識工程以知識為處理對象，研究如何用機器實現(xiàn)知識的獲取、表示、推理和決策，其目標是構(gòu)造出高效的知識處理系統(tǒng)。專家系統(tǒng)知識圖譜3.自然語言處理以語言為研究對象，通過建立可計算模型，幫助計算機理解、翻譯、生成人類語言，從而實現(xiàn)人與計算機之間用自然語言進行信息交流的目的。自然語言理解自然語言生成4.語音識別與合成語音識別就是讓機器通過識別和理解把語音信號轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)文字的過程，它與自然語言理解技術(shù)相結(jié)合，能讓機器聽懂人的聲音。語音合成是讓機器通過規(guī)則和理解將任意的文本轉(zhuǎn)換成標準流暢的語音輸出，從而讓機器能夠像人一樣開口說話。5.計算機視覺計算機視覺是一門關(guān)于如何運用計算機來感知、加工和理解客觀世界中三維場景的學(xué)問。形象地說，就是給計算機安裝上眼睛（照相機）和大腦（算法），讓計算機具有“看懂”的智能。6.智能機器人將人工智能技術(shù)應(yīng)用于機器人，使機器人具有感知、思考和行動能力。教師活動1.講授機器學(xué)習(xí)，介紹兩個重要的研究方向及AlphaGo案例2.講授知識工程，介紹專家系統(tǒng)和知識圖譜。案例：學(xué)生-課程知識圖譜3.講授自然語言處理，演示中英文翻譯4.講授語音識別與合成，演示語音轉(zhuǎn)換文本5.講授計算機視覺，演示計算機視覺處理結(jié)果6.講授智能機器人，演示機器人行走學(xué)生活動2.動手操作一些演示案例。3.思考記錄1.講授教學(xué)法：通過介紹人工智能的主要研究領(lǐng)域，使學(xué)生了解人工智能主要包含的內(nèi)容及應(yīng)用范圍，初步了解人工智能各學(xué)科之間的關(guān)系2.案例分析及演示：通過案例分析及演示人工智能各個研究領(lǐng)域的典型應(yīng)用，使學(xué)生能夠初步辨識身邊的哪些產(chǎn)品使用了哪方面的人工智能技術(shù)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)五了解人工智能的社會價值(15分鐘)1.解放勞動生產(chǎn)力隨著人工智能在各行各業(yè)的普及應(yīng)用，越來越多的工作崗位將被人工智能取代，人類擺脫了簡單、繁復(fù)的日常工作，能從事更輕松、更有意義的工作并獲得更多的休閑時光，現(xiàn)有勞動力將得到極大解放。2.提高醫(yī)療水平人工智能可以在許多方面顛覆性地提升人類戰(zhàn)勝疾病的能力。3.提升社會治理能力將人工智能運用于社會治理中，可以降低社會治理成本，提升治理效率，減少治理干擾，實現(xiàn)精準決策。4.改善生存條件人工智能技術(shù)可以改善人類生存條件，為人類提供安全環(huán)境。5.解決人類面臨的嚴重問題環(huán)境污染、能源危機等問題是人類面臨的巨大挑戰(zhàn)，關(guān)乎世界的發(fā)展和人類的命運，而人工智能技術(shù)能為解決人類面臨的這些嚴重問題提供顛覆性的解決方案。6.認識自然與社會規(guī)律人工智能正在逐步走入科研領(lǐng)域，幫助人類探索未知，認識自然與社會規(guī)律。7.優(yōu)化生活品質(zhì)人工智能可以改變?nèi)祟惖纳罘绞剑瑑?yōu)化生活品質(zhì)。教師活動1.組織學(xué)生討論人工智能的社會價值2.給出人工智能的一些應(yīng)用實例啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生3.將學(xué)生在討論中提出的一些應(yīng)用實例歸納到某個方面的社會價值中4.總結(jié)討論結(jié)果并加以補充完善學(xué)生活動。1.討論法：通過人工智能社會價值討論，提高學(xué)生對人工智能社會價值的認識2.啟發(fā)式教學(xué)：通過給出人工智能的一些應(yīng)用實例，引導(dǎo)學(xué)生探索人工智能社會價值教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)六考核評價與教師小結(jié)(10分鐘)1.通過學(xué)習(xí)通課程平臺，完成本小節(jié)的考核評價測試試題。2.通過學(xué)習(xí)通課程平臺教師端，匯總分析考核評價的總體情況3.回顧學(xué)習(xí)內(nèi)容九、反思與改進成功之處：不足之處：2/7課題名稱人工智能發(fā)展歷程、應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢授課類型理實一體授課對象授課課時所授課程授課地點所授教材一、學(xué)情分析本課程授課對象為高職各專業(yè)大一學(xué)生，課程開設(shè)在大一第2學(xué)期，學(xué)生在知識儲備、學(xué)習(xí)特點和信息素養(yǎng)的情況如下：1.知識與技能儲備學(xué)生初步理解了人工智能的定義、基本特征，了解了人工智能的社會價值，初步了解了人工智能一些主要的研究領(lǐng)域，熟悉了一些人工智能產(chǎn)品，2.學(xué)習(xí)特點授課對象都是零零后的學(xué)生，在學(xué)習(xí)方面表現(xiàn)出如下特點：（1）喜好電腦與互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，線上操作所見即所得可以引發(fā)學(xué)習(xí)興趣；（2）喜歡情境設(shè)定，參與其中，厭煩平淡無奇的說教；（3）樂于接受可視化教學(xué)資源，反感靜態(tài)紙質(zhì)學(xué)習(xí)材料；（4）具有較強的求知欲，希望比較全面地了解人工智能應(yīng)用。3.信息素養(yǎng)學(xué)生具備了基礎(chǔ)的信息技術(shù)學(xué)科素養(yǎng)，對人工智能有了一定的了解，逐步二、教學(xué)內(nèi)容1.知識目標2.能力目標3.素養(yǎng)目標1.教學(xué)重點八、教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)一課程回顧與學(xué)習(xí)目標(10分鐘)【問題導(dǎo)入】1.什么是人工智能？2.人工智能主要研究領(lǐng)域有哪些？【學(xué)習(xí)目標】了解人工智能的概念、基本特征和社會價值；了解人工智能的發(fā)展歷程和發(fā)展趨勢；了解人工智能在互聯(lián)網(wǎng)及各傳統(tǒng)行業(yè)中的典型應(yīng)用。教師活動1.提出問題，借此回顧上次課所講內(nèi)容2.介紹本單元的學(xué)習(xí)任學(xué)生活動2.思考記錄1.問題教學(xué)法：復(fù)習(xí)上次課主要內(nèi)容2.講授教學(xué)法：介紹學(xué)習(xí)目標，使學(xué)生明確本次課的要求教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)二了解人工智能發(fā)展歷程(20分鐘)1.人工智能誕生介紹達特茅斯會議情況。會議確定了人工智能的名稱和任務(wù)，其主題抓住了許多重要問題的焦點，今天的許多經(jīng)典定義都能在這次會議中找到起源，因此這是一次具有歷史意義的重要會議，標志著人工智能正式誕生。2.第一次浪潮（1956—1974）自達特茅斯會議之后的近20年間，人工智能的研究在機器學(xué)習(xí)、問題求解、專家系統(tǒng)、定理機器證明及人工智能語言等方面都取得了許多引人矚目的成就。但隨后人工智能發(fā)展遭遇了無法克服的基礎(chǔ)性障礙，許多機構(gòu)逐漸停止了對人工智能研究的資助，人工智能遭遇了第一次低谷。3.第二次浪潮（1980--1987）專家系統(tǒng)遍地開花，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)取得新的進展。但隨后專家系統(tǒng)所存在的知識領(lǐng)域狹窄、知識獲取困難、適應(yīng)性差和測試維護復(fù)雜等問題逐漸暴露出來，專家系統(tǒng)開始在商界失寵，人工智能在遭遇了一系列財政問題后進入了第二次低谷。4.第三次浪潮（1993至今）2006年，加拿大多倫多大學(xué)的科學(xué)家杰弗里·辛頓（GeoffreyHinton）提出深度學(xué)習(xí)。2012年，由辛頓和他的兩名學(xué)生設(shè)計的深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)AlexNet在大規(guī)模視覺識別挑戰(zhàn)賽上一舉奪魁，并將圖像分類任務(wù)在1000個類別上的top5錯誤率降至15.3%，比第二名領(lǐng)先10.8%。至此，深度學(xué)習(xí)引爆了新一輪人工智能發(fā)展。教師活動學(xué)生活動講授教學(xué)法：用講故事的方法敘述人工智能的發(fā)展歷程，揭示人工智能發(fā)展的曲折性，引導(dǎo)學(xué)生面對困難勇于創(chuàng)新，同時增強學(xué)生對人工智能技術(shù)的進一步理解教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)三了解人工智能在互聯(lián)網(wǎng)及各傳統(tǒng)行業(yè)中的典型應(yīng)用(30分鐘)1.人工智能在互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中的應(yīng)用（1）智能搜索引擎（2）智能推送（3）智能移動支付（4）智能客服2.人工智能在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用（1）日常檢修（2）生產(chǎn)線設(shè)備參數(shù)優(yōu)化（3）質(zhì)量檢測（4）倉儲物流3.人工智能在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用（1）現(xiàn)場監(jiān)測（2）評估農(nóng)作物和土壤（3）農(nóng)業(yè)機器人4.人工智能在安防領(lǐng)域中的應(yīng)用（1）警用方向（2）民用方向智能樓宇工業(yè)園區(qū)監(jiān)控家用安防教師活動1.組織學(xué)生分組查閱、討論人工智能在各行業(yè)中的典型應(yīng)用2.給出互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)、工業(yè)領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、安防領(lǐng)域中的一些典型應(yīng)用實例啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生3.與學(xué)生共同討論分析典型應(yīng)用案例中使用了哪些方面的人工智能技術(shù)4.總結(jié)討論結(jié)果并加以補充完善學(xué)生活動1.討論法：通過人工智能在各行業(yè)中的典型應(yīng)用討論，開拓學(xué)生視野，培養(yǎng)良好的數(shù)字化學(xué)習(xí)和交流溝通能力2.案例分析法：通過分析典型應(yīng)用案例，使學(xué)生能夠辨識一些人工智能典型應(yīng)用中使用了哪方面的人工智能技術(shù)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)四了解人工智能的發(fā)展趨勢(15分鐘)1.實現(xiàn)跨媒體分析推理未來人工智能將逐步向人類智能感知靠近，模仿人類綜合利用視覺、語言、聽覺、觸覺等全維度感知信息，突破跨媒體統(tǒng)一表征、關(guān)聯(lián)理解與知識挖掘等技術(shù)，實現(xiàn)跨媒體的認知、學(xué)習(xí)、推理、設(shè)計、創(chuàng)作、預(yù)測等功能。2.基于網(wǎng)絡(luò)的群體智能技術(shù)開始萌芽未來人工智能將從單個智能體向基于互聯(lián)網(wǎng)的群體智能轉(zhuǎn)變。群體智能具有統(tǒng)籌優(yōu)化、魯棒性強和信息共享高效等優(yōu)點，可以實現(xiàn)基于群智感知的知識獲取和開放動態(tài)環(huán)境下的群智融合與增強，可以支撐覆蓋全球的大規(guī)模群體感知、協(xié)同與演化。3.自主智能系統(tǒng)成為新興發(fā)展方向隨著生產(chǎn)制造智能化改造升級的需求日益凸顯和自主無人系統(tǒng)智能技術(shù)的發(fā)展，通過嵌入智能系統(tǒng)對現(xiàn)有的機械設(shè)備和系統(tǒng)進行改造升級成為更加務(wù)實的選擇。在此引導(dǎo)下，無人車間、智能工廠、自動駕駛、智能機器人將蓬勃發(fā)展，自主智能系統(tǒng)正成為人工智能的重要發(fā)展及應(yīng)用方向。4.人機協(xié)同催生混合增強智能形態(tài)人類智能和人工智能各有所長，兩種智能具有很強的互補性。因此，把人的認知模型引入人工智能系統(tǒng)，形成人機協(xié)同的混合增強智能形態(tài)是人工智能一個非常重要的發(fā)展趨勢。在混合增強智能形態(tài)下，人可以接受機器的信息，機器也可以讀取人的信號，兩者相互作用，互相促進，共同完成更加復(fù)雜多變的任務(wù)，進而大幅提高人類智力活動能力。教師活動1.講授人工智能的發(fā)展趨勢2.與學(xué)生互動，暢想人工智能的未來應(yīng)用場景3.與學(xué)生互動討論人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展及個人職業(yè)規(guī)劃學(xué)生活動2.積極思考，。3.思考記錄1.講授人工智能的發(fā)展趨勢，使學(xué)生了解人工智能主要技術(shù)發(fā)展方向，準備迎接人工智能發(fā)展帶來的挑戰(zhàn)2.討論法：通過與學(xué)生互動式討論，暢想未來人工智能的應(yīng)用場景，拓寬學(xué)生思路，進一步激發(fā)學(xué)生對人工智能的興趣教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)五考核評價與教師小結(jié)(15分鐘)1.通過學(xué)習(xí)通課程平臺，完成本小節(jié)的考核評價測試試題。2.通過學(xué)習(xí)通課程平臺教師端，匯總分析考核評價的總體情況3.教師小結(jié)九、反思與改進成功之處：不足之處：2/7課題名稱機器學(xué)習(xí)的基本原理與開發(fā)流程授課類型理實一體授課對象授課課時所授課程授課地點所授教材一、學(xué)情分析本課程授課對象為高職各專業(yè)大一學(xué)生，課程開設(shè)在大一第2學(xué)期，學(xué)生在知識儲備、學(xué)習(xí)特點和信息素養(yǎng)的情況如下：1.知識與技能儲備學(xué)生了解了人工智能的概念、基本特征、社會價值、和，初步了解了人工智能一些主要的研究領(lǐng)域，熟悉了一些人工智能產(chǎn)品，2.學(xué)習(xí)特點授課對象在學(xué)習(xí)方面表現(xiàn)出如下特點：（1）喜歡具體實例，厭煩抽象理論；（2）樂于接受可視化教學(xué)資源，反感靜態(tài)紙質(zhì)學(xué)習(xí)材料；（3）喜歡人工智能，具有較強的求知欲，希望進一步了解人工智能的基本原理。3.信息素養(yǎng)學(xué)生具備了基礎(chǔ)的信息技術(shù)學(xué)科素養(yǎng)，二、教學(xué)內(nèi)容機器學(xué)習(xí)項目1.知識目標2.能力目標3.素養(yǎng)目標1.教學(xué)重點八、教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)一課程回顧與學(xué)習(xí)目標(10分鐘)【問題導(dǎo)入】什么是機器學(xué)習(xí)？說明：機器學(xué)習(xí)目前是主流的人工智能方法，人工智能技術(shù)的應(yīng)用開發(fā)主要集中于機器學(xué)習(xí)技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用，機器學(xué)習(xí)已成為新一代人工智能技術(shù)的典型代表，因此，后面課程主要圍繞機器學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容展開?！緦W(xué)習(xí)目標】教師活動1.提出問題，回顧以前所學(xué)內(nèi)容2.介紹本單元的學(xué)習(xí)任學(xué)生活動2.思考記錄1.問題教學(xué)法：復(fù)習(xí)機器學(xué)習(xí)概念，為本次課程做好鋪墊2.講授教學(xué)法：介紹學(xué)習(xí)目標，使學(xué)生明確本次課的要求教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)二學(xué)習(xí)機器學(xué)習(xí)的基本原理(20分鐘)1.機器學(xué)習(xí)主要任務(wù)是什么？利用以往的經(jīng)驗優(yōu)化系統(tǒng)自身的性能，其目標就是要利用過去的歷史數(shù)據(jù)通過學(xué)習(xí)算法對模型進行訓(xùn)練，使模型越來越符合數(shù)據(jù)中蘊含的規(guī)律或規(guī)則，最終得出性能良好的問題解決模型。2.什么是模型？機器學(xué)習(xí)旨在從歷史數(shù)據(jù)中尋找一個特定輸入和預(yù)期輸出的功能函數(shù)f(x)，該函數(shù)在機器學(xué)習(xí)領(lǐng)域又被稱為模型，它可以根據(jù)給定的輸入做出判斷或預(yù)測。在機器翻譯中，模型可以根據(jù)一段英文文字輸出相應(yīng)的漢字；在語音識別中，模型可以根據(jù)語音信號判斷出說話的內(nèi)容；在人臉識別應(yīng)用中，模型可以根據(jù)輸入的照片判斷出照片中的人是誰；在圍棋博弈中，模型可以根據(jù)當前的棋譜局勢預(yù)測下一步“最佳”走法的落子位置。3.怎樣建模？（1）找到一個“好用”的模型（2）用歷史數(shù)據(jù)訓(xùn)練模型4.歸納（1）面向過去找規(guī)律；（2）根據(jù)歸納出來的規(guī)律面向未來做預(yù)測。教師活動學(xué)生活動講授教學(xué)法：用問題引導(dǎo)，用圖示講授機器學(xué)習(xí)的任務(wù)、模型、建模過程，引導(dǎo)學(xué)生逐步理解機器學(xué)習(xí)的基本原理教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)三學(xué)習(xí)機器學(xué)習(xí)分類(15分鐘)1.監(jiān)督學(xué)習(xí)2.無監(jiān)督學(xué)習(xí)聚類3.監(jiān)督學(xué)習(xí)中的分類任務(wù)與回歸任務(wù)（1）分類任務(wù)輸出離散值例：圖像分類（2）回歸任務(wù)輸出連續(xù)值例：氣溫預(yù)測教師活動1.通過案例講解監(jiān)督學(xué)習(xí)2.通過案例講解無監(jiān)督學(xué)習(xí)3.提問：監(jiān)督學(xué)習(xí)和無監(jiān)督學(xué)習(xí)的區(qū)別4.通過案例講解分類任務(wù)與回歸任務(wù)學(xué)生活動案例分析法：通過分析典型應(yīng)用案例，使學(xué)生能夠區(qū)分監(jiān)督學(xué)習(xí)和無監(jiān)督學(xué)習(xí)、分類任務(wù)和回歸任務(wù)的不同點教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)四學(xué)習(xí)機器學(xué)習(xí)項目開發(fā)流程與步驟(30分鐘)1.明確目標（1）明確需要解決什么問題；（2）了解實際業(yè)務(wù)場景問題；（3）判斷問題的性質(zhì)；（4）確定性能要求；（5）可行性分析。2.準備數(shù)據(jù)（1）數(shù)據(jù)收集（2）數(shù)據(jù)探索（3）數(shù)據(jù)預(yù)處理（4）數(shù)據(jù)標注3.選擇模型（1）建立基準（2）訓(xùn)練多種模型（3）評估并比較性能（4）調(diào)整功能與特征（5）選擇最合適模型4.準備數(shù)據(jù)（1）劃分數(shù)據(jù)集（2）訓(xùn)練優(yōu)化模型（3）驗證泛化能力（4）評估模型5.上線運行（1）模型集成（2）模型部署（3）模型監(jiān)控（4）模型維護教師活動1.給出機器學(xué)習(xí)項目開發(fā)流程圖2.按照開發(fā)流程圖所示順序講授機器學(xué)習(xí)項目開發(fā)流程與步驟學(xué)生活動2.積極思考，記錄講授教學(xué)法：圍繞開發(fā)流程圖講授機器學(xué)習(xí)項目開發(fā)流程與步驟，使學(xué)生建立總體的流程框架和具體的步驟順序教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)五考核評價與教師小結(jié)(15分鐘)1.通過學(xué)習(xí)通課程平臺，完成本小節(jié)的考核評價測試試題。2.通過學(xué)習(xí)通課程平臺教師端，匯總分析考核評價的總體情況3.教師小結(jié)九、反思與改進成功之處：不足之處：2/7課題名稱決策樹授課類型理實一體授課對象授課課時所授課程授課地點所授教材一、學(xué)情分析本課程授課對象為高職各專業(yè)大一學(xué)生，課程開設(shè)在大一第2學(xué)期，學(xué)生在知識儲備、學(xué)習(xí)特點和信息素養(yǎng)的情況如下：1.知識與技能儲備學(xué)生理解了機器學(xué)習(xí)的基本原理，熟悉了機器學(xué)習(xí)項目開發(fā)流程與步驟，能夠區(qū)分監(jiān)督學(xué)習(xí)和無監(jiān)督學(xué)習(xí)的不同點2.學(xué)習(xí)特點授課對象在學(xué)習(xí)方面表現(xiàn)出如下特點：（1）喜好電腦與互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，線上操作所見即所得可以引發(fā)學(xué)習(xí)興趣；（2）喜歡情境設(shè)定，厭煩平淡無奇的說教；（3）樂于接受可視化教學(xué)資源，反感靜態(tài)紙質(zhì)學(xué)習(xí)材料；（4）具有較強的求知欲，希望了解一些具體的人工智能方法。3.信息素養(yǎng)學(xué)生具備了基礎(chǔ)的信息技術(shù)學(xué)科素養(yǎng)，二、教學(xué)內(nèi)容1.知識目標2.能力目標3.素養(yǎng)目標1.教學(xué)重點八、教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)一課程回顧與學(xué)習(xí)目標(10分鐘)【問題導(dǎo)入】什么是監(jiān)督學(xué)習(xí)？分類任務(wù)主要解決什么問