新一代信息技術(shù)教案 第4章 萬物互聯(lián)

教案首頁課題名稱第4章萬物互聯(lián)（1）——4.1~4.3課次8授課類型理論□實踐□理實一體□其他學(xué)時2授課日期授課班級授課地點教學(xué)目的與要求知識目標(biāo)：1.了解物聯(lián)網(wǎng)的基本概念；2.了解物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展史。能力目標(biāo)：能夠清晰描述物聯(lián)網(wǎng)的基本概念；能簡單描述物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷史。素質(zhì)目標(biāo)：1.了解倫理道德準(zhǔn)則，規(guī)范日常信息行為；2.了解相關(guān)法律法規(guī)并自覺遵守；3.具備信息安全意識和相關(guān)防護(hù)能力。課程思政目標(biāo)：增強民族自豪感，學(xué)習(xí)大國工匠精神，樹立科技報國思想。教學(xué)重點物聯(lián)網(wǎng)的基本概念教學(xué)難點物聯(lián)網(wǎng)的工作方式教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：課件講解、舉例說明、對比分析、啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)法：預(yù)習(xí)—聽講---討論---復(fù)習(xí)—自學(xué)擴展設(shè)計意圖：激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高課堂學(xué)習(xí)效率教學(xué)資源：課件、視頻資料課程思政要素要點通過對物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷史的介紹，和我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展情況介紹，增強學(xué)生的民族自豪感，樹立學(xué)生科技報國志向。通過對一只口紅的思考學(xué)習(xí)艾什頓不斷鉆研、勤于思考的科學(xué)探索精神。課外作業(yè)查閱物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)資料教學(xué)反思教案紙第4章萬物互聯(lián)（1）——4.1-4.3一、整體設(shè)計1.復(fù)習(xí)引入（10分鐘）2.新知識講解（80分鐘）4.1物聯(lián)網(wǎng)又火了4.2物聯(lián)網(wǎng)的“前世今生”4.3熱概念冷思考3.總結(jié)與布置作業(yè)（10分鐘）二、復(fù)習(xí)引入1.上節(jié)課內(nèi)容回顧：（1）云計算的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)（2）云計算引領(lǐng)生活新方向2.新課引入：李彥宏說，移動互聯(lián)網(wǎng)的時代結(jié)束了。周鴻祚說，互聯(lián)網(wǎng)下半場就要開啟。Google董事長埃里克?施密特(ErieSchmidt)預(yù)言：互聯(lián)網(wǎng)即將消失，一個高度個性化、互動化的有趣世界即將誕生。下一個足以顛覆微信、超越阿里巴巴的超級風(fēng)口在哪里？當(dāng)下看，唯有物聯(lián)網(wǎng)。三、新知識講解1.物聯(lián)網(wǎng)又火了從好萊塢大片來說一說物聯(lián)網(wǎng)美國好萊塢電影使用先進(jìn)的高科技進(jìn)行制作，讓我們實現(xiàn)了許多幻想，人們把那里稱作“夢工廠”。好萊塢大片擁有無可比擬的觀賞性和征服力，總能給人以極大的震撼和幻想，告訴你什么叫真正的電影，告訴你什么叫現(xiàn)代電影。這些大片充分體現(xiàn)了科技和藝術(shù)結(jié)合的魅力，同時，它們又總能緊跟潮流，將最時尚、最前沿的新東西融入電影當(dāng)中。（1）《大戰(zhàn)皇家賭場》：物聯(lián)網(wǎng)的萌芽在電影中，有這么一個情節(jié)：英國軍情六處首腦、邦德的指揮官M夫人讓人使用貌似沖擊鉆的家伙在邦德的手臂中植入了一枚電子芯片，并通過掃描設(shè)備將邦德的身份信息植入芯片，如圖4-1所示。此時，德對M夫人說：“你想監(jiān)視我?”M夫人不動聲色地說:“是的。”正是這枚能夠識別個人身份信息的芯片，關(guān)鍵時候成為邦德的救命恩人。勒·希弗斯為了除掉邦德，在他的酒里下毒。當(dāng)邦德歷盡千辛萬苦鉆到車內(nèi)，并使用掃描設(shè)備激活電子芯片后，一條求助消息發(fā)送到總部的信息系統(tǒng)中。（2）《豚鼠特工隊》：物聯(lián)網(wǎng)的雛形豚鼠特工隊進(jìn)入賽博的實驗室后，集群風(fēng)暴已經(jīng)啟動。通過衛(wèi)星發(fā)送指令，全球范圍內(nèi)的所有賽博家用電器都接收到微型芯片的信號，并變成各種類型的武器開始攻擊人類。貪吃的赫爾利拿了一塊蛋糕放到了微波爐中，結(jié)果微波爐是個不折不扣的資深吃貨，熟練地使用辣椒、雞蛋、牛肉等原料，選擇一定方式準(zhǔn)備炭燒赫爾利，并精確地計算出了烤熟時間，關(guān)鍵時刻，達(dá)爾文和其他同伴及時將赫爾利解救出來了。（3）《阿凡達(dá)》：史上最強物聯(lián)網(wǎng)宣傳片在未來世界中，人類為獲取另一星球潘多拉星球的資源啟動了阿凡達(dá)計劃，并以人類與納美人（潘多拉星球土著）的脫氧核糖核膠(DNA,DeoxyriboNucleicAcid)混合，培養(yǎng)出身高近3m的“阿凡達(dá)”，以方便在潘多拉星球生存和開采礦產(chǎn)。受傷的退役軍人杰克同意接受實驗并以他的阿凡達(dá)來到天堂般的潘多拉星球。（4）《絕對控制》：物聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)治世界里根在向投資人推介的說明會上播放的視頻宕機，新來的“碼農(nóng)”埃德波特憑借嫻熟的技術(shù)，不費吹灰之力就把故障擺平了。里根對他贊賞有加，并邀請他前往自己的住宅幫忙檢查網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，而這是一切“不安全”的開始，埃德還將里根豪宅的全部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行了升級，甚至“染指”了無處不在的智能家居系統(tǒng)，還嘲笑說“這些軟件太Out了，都是被時代拋棄的老古董”。天知道埃德在智能家居系統(tǒng)上動了多少手腳，預(yù)留了多少后門程序和木馬，這就像一顆顆定時炸彈，成了日后埃德報復(fù)里根的致命武器。2．物聯(lián)網(wǎng)的前世今生（1）物聯(lián)網(wǎng)的思想起源物聯(lián)網(wǎng)的英文說法其實更清楚,"TheInternetofThings"直譯過來就是“物體的互聯(lián)網(wǎng)”。它的小目標(biāo)是實現(xiàn)人與物體的自由交流，終極目標(biāo)是讓每個物體通過傳感系統(tǒng)接入網(wǎng)絡(luò)，讓人們在享受“隨時隨地”兩個維度的自由交流外，再加上一個“隨物”的第三維度自由。物聯(lián)網(wǎng)的思想起源于哪里？這個科幻般的愿景會給人們的生活帶來什么便利？它能夠最終實現(xiàn)嗎？（2）咖啡壺事件劍橋大學(xué)特洛伊計算機實驗室的科學(xué)家們編寫了一套程序，并在咖啡壺旁邊安裝了一個便攜式攝像機，鏡頭對準(zhǔn)咖啡壺，利用計算機圖像捕捉技術(shù)，以3幀/秒的速率傳輸?shù)綄嶒炇业挠嬎銠C上，以方便科學(xué)家們隨時查看咖啡是否煮好，省了上下樓的麻煩。1993年，這套簡單的本地“咖啡觀測”系統(tǒng)又經(jīng)過實驗室其他同事的更新，以1幀/秒的速率通過實驗室網(wǎng)站連接到了互聯(lián)網(wǎng)上。沒想到的是，僅僅為了窺探“咖啡煮好了沒有”，全世界互聯(lián)網(wǎng)用戶蜂擁而至，近240萬人點擊過這家名噪一時的“咖啡壺”網(wǎng)站?！翱Х葔厥录笔谴蠹夜J(rèn)的物聯(lián)網(wǎng)起源，關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的起源，還有另一種說法“可樂機事件”。（3）比爾·蓋茨與《未來之路》關(guān)于物物相連，蓋茨腦洞大開，對于未來做了種種預(yù)測，許多夢想已經(jīng)照進(jìn)現(xiàn)實?！段磥碇贰分袑懙溃骸澳隳馨阉行畔⒑透嘬浖嫒胍环N信息裝置中，我們姑且稱之為袖珍個人計算機。它與錢包一樣大小，你可把它放進(jìn)口袋或手提袋中。它不僅可以顯示信息和時刻表，而且能讓你閱讀/發(fā)送電子郵件、記錄天氣和股票評論，還可以玩簡單或者復(fù)雜的游戲。開會時你可以用它做筆記，預(yù)定一場美麗的約會，查看一下朋友的信息?！边@不正是我們須臾不可離身的智能手機嗎？雖然蓋茨描述的袖珍個人計算機與智能手機并不完全一樣，但基本上就是智能手機的雛形?！段磥碇贰分袑懙溃骸叭绻阆胄蕾p博物館或美術(shù)館的藝術(shù)作品，那么你可以‘走’進(jìn)一種視覺顯示畫面，在作品之中自由切換，就像你親自在現(xiàn)場一般。你可以用超級鏈路來了解一幅畫或一尊雕像的詳細(xì)信息，你可以問任何問題，而不必?fù)?dān)心被誤解為略懂先生。在虛擬美術(shù)館中漫游感受與在參觀真正的美術(shù)館會有所不同，但這是種非常有益的近似。正如雖然你并未去劇院或體育館，但是通過電視觀看芭蕾舞或籃球賽樣令人心潮澎湃，那畫面太美，我不敢看?！薄段磥碇贰分袑懙溃骸八羞@些信息都將易于獲取，而且完全是私人訂制的。你可以瀏覽你感興趣的任何信息，以任何方式獲取任何時間產(chǎn)生的各類信息。你可以擺脫電視臺的控制，點播任意電視節(jié)目；你可以購物、點菜，與業(yè)余愛好者聯(lián)絡(luò)，或在任何時候隨心所欲地發(fā)布信息；夜間新聞廣播會在你設(shè)定的開始時刻播放，且剛好持續(xù)到你所需要的時間為止?！碧O果Siri、谷歌助手、桌面百度、微軟小娜正在這條路上進(jìn)化。智能助手，聽你所言，知你所想，懂你所看，一句話幫你訂制個性生活。（4）一支口紅引發(fā)的創(chuàng)新二十世紀(jì)八九十年代，零售商們普遍采用條形碼掃描系統(tǒng)進(jìn)行庫存管理，但條形碼不能傳遞產(chǎn)品的位置信息，無法得知貨架上實時的銷售狀況，以致無法及時補充售罄整的商品?！帮@然，條形碼并不完美?！卑差D表示。他認(rèn)為，一定能夠找出一種可以跟蹤商品動態(tài)變化的方法。這一想法得到了寶潔高層的認(rèn)可，高層授意艾什頓繼續(xù)探索這個點子。與此同時，英國的零售商們開始流行辦理會員卡，該卡內(nèi)置有一種無線通信芯片（電子標(biāo)簽）。一家芯片制造商向艾什頓演示了芯片的工作原理，并語重心長地告訴他，芯片上的數(shù)據(jù)無須讀卡器，即可進(jìn)行無線傳輸。艾什頓把一枚小小的無線電芯片放人一支口紅，把一副天線安裝在貨架上，這使得口紅包裝的數(shù)據(jù)可以提醒商店管理人員哪些商品已經(jīng)不在架子上了。這種科技讓艾什頓多了雙安在貨架上的“眼睛”，而如果計算機只會在電子表格中查閱數(shù)據(jù)，那這一切都不會發(fā)生了。艾什頓將其籠統(tǒng)地命名為“存儲系統(tǒng)”，它成為艾什頓的第一個發(fā)明專利。3.熱概念冷思考人們常說：“云里云計算，霧里物聯(lián)網(wǎng)”，自從2009年響亮鳴笛以后，物聯(lián)網(wǎng)(IoT)像一輛疾馳的列車，無論是地方政府、科研院所、企業(yè)，還是行業(yè)用戶，都爭先恐后地登上這輛列車，規(guī)劃、標(biāo)準(zhǔn)、扶持政策紛至沓來。那么，問題來了：究竟什么是物聯(lián)網(wǎng)？物聯(lián)網(wǎng)是如何工作的？它的體系架構(gòu)是怎樣的？關(guān)鍵技術(shù)有哪些？（1）物聯(lián)網(wǎng)的臉譜物聯(lián)網(wǎng)概念：國家標(biāo)準(zhǔn)

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3745—2017《物聯(lián)網(wǎng)術(shù)語》對物聯(lián)網(wǎng)的定義為:“通過感知設(shè)備，按照約定協(xié)議，連接物、人、系統(tǒng)和信息資源，實現(xiàn)對物理和虛擬世界的信息進(jìn)行處理并作出反應(yīng)的智能服務(wù)系統(tǒng)?！备兄O(shè)備是能夠獲取對象信息并提供接入網(wǎng)絡(luò)能力的設(shè)備。物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議是雙方實體完成通信或服務(wù)所必須遵循的規(guī)則和約定。物聯(lián)網(wǎng)中的“物”即物理實體，是能夠被物聯(lián)網(wǎng)感知但不依賴物聯(lián)網(wǎng)感知而存在的實體。這里的“物”要滿足一定條件才能夠被納入“物聯(lián)網(wǎng)”的范圍：要實體有相應(yīng)的數(shù)據(jù)收發(fā)器，要有數(shù)據(jù)傳輸信道，要有一定的存儲功能，要有中央處理器，要有操作系統(tǒng)，要有專門的應(yīng)用程序，遵循物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議，在世界網(wǎng)絡(luò)中有可被識別的唯一標(biāo)識。物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)最大的差別就是：如果說互聯(lián)網(wǎng)讓全世界變成了一個村，讓這個村變成了一個人，這個人充滿著智慧；互聯(lián)網(wǎng)連接虛擬信息空間，而物聯(lián)網(wǎng)連接現(xiàn)實物理世界；如果說互聯(lián)網(wǎng)是人的大腦，那物聯(lián)網(wǎng)就是人的四肢。其實，物聯(lián)網(wǎng)實際上只是多了一個底層的數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)，大致是4類數(shù)據(jù)的采集：電子標(biāo)簽顯示身份、傳感器捕捉狀態(tài)、攝像頭記錄圖像、GPS進(jìn)行跟蹤定位。受技術(shù)和產(chǎn)業(yè)成熟度的綜合驅(qū)動，物聯(lián)網(wǎng)呈現(xiàn)“邊緣的智能化、連接的泛在化、服務(wù)的平臺化、數(shù)據(jù)的延伸化”新特征。（2）物聯(lián)網(wǎng)是如何工作的物聯(lián)網(wǎng)的基本工作原理是：首先，對物體屬性進(jìn)行標(biāo)識，屬性包括靜態(tài)和動態(tài)的屬性，靜態(tài)屬性可以直接存儲在標(biāo)簽中，動態(tài)屬性需要先由傳感器實時進(jìn)行探測。其次，需要識別設(shè)備完成對物體屬性的讀取，并將信息轉(zhuǎn)換為適合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式。最后，將物體的信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)叫畔⑻幚碇行?，有信息處理中心完成物體通信的相關(guān)計算。處理中心可以是分布式的，如家里的電腦或手機，也可以是集中式的，如互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要經(jīng)歷4個階段：第一階段是電子標(biāo)簽和傳感器被廣泛應(yīng)用在物流、銷售和制藥領(lǐng)域；第二階段是實現(xiàn)物體互聯(lián)；第三階段是物體進(jìn)入半智能化；第四階段是物體進(jìn)入了全智能化。在規(guī)模性、流動性條件的保障下實現(xiàn)任何時間、任何地點、任何人和任何物(4A，AnytimeAnywhereAnyoneAnything)的通信。四、總結(jié)及布置作業(yè)1.總結(jié)本節(jié)課我們從物聯(lián)網(wǎng)的概念、誕生及發(fā)展歷史入手，學(xué)習(xí)了物聯(lián)網(wǎng)的工作方式。2.布置作業(yè)：查閱物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)資料五、板書設(shè)計第4章萬物互聯(lián)一、物聯(lián)網(wǎng)又火了1.《大戰(zhàn)皇家賭場》：物聯(lián)網(wǎng)的萌芽2.《豚鼠特工隊》：物聯(lián)網(wǎng)的雛形3.《阿凡達(dá)》：史上最強物聯(lián)網(wǎng)宣傳片4.《絕對控制》：物聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)治世界二、物聯(lián)網(wǎng)的前世今生1.物聯(lián)網(wǎng)的思想起源2.咖啡壺