2024新信息科技八年级《第三单元 简单物联功能实践》大单元整体教学设计2022课标

新信息科技八年级《第三单元简单物联功能实践》大单元整体教学设计[2022课标]学校：dxyc2360指导教师：张元方一、内容分析与整合二、《义务教育课程标准（2022年版）》分解三、学情分析四、大主题或大概念设计五、大单元目标叙写六、大单元教学重点七、大单元教学难点八、大单元整体教学思路九、学业评价十、大单元实施思路及教学结构图十一、大情境、大任务创设十二、单元学历案十三、学科实践与跨学科学习设计十四、大单元作业设计十五、“教-学-评”一致性课时设计十六、大单元教学反思一、内容分析与整合（一）教学内容分析本单元的教学内容聚焦于“简单物联功能实践”，旨在通过一系列实践活动，帮助学生深入了解物联网（IoT）的基本原理、关键技术和应用场景。物联网作为新一代信息技术的重要组成部分，正深刻改变着人们的生活、学习和工作方式。本单元通过五个课程（第11课至第15课），逐步引导学生从理论走向实践，从简单功能到复杂应用，全面体验物联网的魅力。（二）单元内容分析第11课物联功能细分解核心内容：介绍物联系统的三层结构（感知层、网络层、应用层），并通过分析物联门锁系统的核心功能，让学生理解以数据为核心分解物联功能的方法。教学目标：使学生认识物联系统的基本结构，了解物联功能分解的过程，为后续实践活动打下理论基础。第12课刷卡开锁易实现核心内容：通过模拟实现RFID门锁系统的刷卡开锁功能，让学生体验物联网中身份识别和访问控制的实际应用。教学目标：熟悉RFID技术的基本原理，掌握刷卡开锁功能的实现方法，体会电子标签编码的唯一性在物联网应用中的重要性。第13课门铃通知即时到核心内容：利用物联网服务平台和MQTT协议，实现门铃远程通知功能，让学生理解物联系统中的反馈机制。教学目标：了解MQTT协议的基本通信机制，掌握利用物联网服务平台实现远程通知的方法，认识反馈在物联系统中的作用。第14课远程控制更便捷核心内容：通过模拟实现远程控制开锁功能，让学生体验物联网中的远程控制技术，理解反馈与控制的关系。教学目标：掌握远程控制的基本实现方法，理解人工控制与自动控制的区别，体会物联网技术在提升生活便捷性方面的作用。第15课面容钥匙显智能核心内容：介绍人脸识别技术，并通过模拟实现刷脸开锁功能，让学生体验人工智能在物联网中的应用。教学目标：认识人脸识别技术的基本原理和优势，掌握刷脸开锁功能的实现方法，了解物联网技术的发展趋势。（三）单元内容整合本单元的教学内容围绕物联网的基本原理、关键技术和应用场景展开，从理论到实践，从简单到复杂，层层递进。通过五个课程的学习，学生将全面了解物联网系统的结构、功能实现和应用场景。本单元注重培养学生的实践能力、创新精神和信息科技素养，通过实践活动让学生亲身体验物联网技术的魅力和应用价值。在教学内容整合方面，本单元注重各课程之间的衔接和呼应。例如，第11课为整个单元的学习奠定了理论基础，介绍了物联系统的基本结构和功能分解方法；第12至15课则通过一系列实践活动，让学生逐步掌握物联网关键技术的实现方法，并体验物联网在不同应用场景中的价值。本单元还注重跨学科知识的融合，如结合数学、物理、艺术等知识，在实践活动中提升学生的综合素养。二、《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》分解（一）信息意识感知信息价值学生能够通过分析身边的物联系统（如智能门锁、智能家居等），认识到物联网技术在提高生活便捷性、安全性等方面的价值。通过实践活动，学生能够体验到信息技术在解决实际问题中的重要作用，从而增强对信息价值的感知。辨别信息真伪在学习物联网技术的过程中，学生能够了解数据来源的可靠性，学会辨别物联网设备采集和传输的数据是否真实有效。通过分析物联网应用场景中的实际案例，学生能够认识到信息真伪的重要性，并学会采用合适的方法辨别信息真伪。保护个人隐私在学习物联网技术的过程中，学生能够了解个人隐私保护的重要性，学会在使用物联网设备时保护个人隐私。通过分析物联网应用场景中的隐私泄露案例，学生能够认识到隐私泄露的危害，并学会采取合适的措施保护个人隐私。（二）计算思维抽象与分解学生能够将复杂的物联系统抽象为简单的模型，通过分解物联系统的功能，理解各功能模块之间的关系和作用。在实践活动中，学生能够运用抽象与分解的方法，将复杂的物联功能分解为简单的任务步骤，从而降低实现难度。算法与程序设计学生能够通过编程实现物联网设备的基本功能，如刷卡开锁、远程通知等，掌握算法设计和程序设计的基本方法。在实践活动中，学生能够运用算法和程序设计的知识，解决物联网应用场景中的实际问题，提高计算思维能力。模式识别与自动化学生能够通过分析物联网应用场景中的数据，识别出数据中的模式和规律，从而实现自动化控制和决策。在实践活动中，学生能够运用模式识别和自动化的方法，优化物联网设备的性能，提高系统的智能化水平。（三）数字化学习与创新数字化资源获取与管理学生能够利用网络资源和物联网服务平台，获取所需的数字化资源和数据，为实践活动提供支持。在实践活动中，学生能够学会管理数字化资源和数据，如分类存储、备份恢复等，提高数字化学习效率。数字化工具应用学生能够熟练运用各种数字化工具（如编程软件、物联网服务平台等），实现物联网设备的功能开发和调试。在实践活动中，学生能够探索数字化工具的新功能和应用场景，提高数字化创新能力。数字化协作与交流学生能够在实践活动中与小组成员进行数字化协作，共同完成任务，提高团队协作效率。学生能够利用数字化平台进行交流与分享，如在线讨论、作品展示等，提高数字化交流能力。（四）信息社会责任信息安全与隐私保护学生能够了解物联网技术中的信息安全和隐私保护问题，掌握基本的信息安全和隐私保护技能。在实践活动中，学生能够遵守信息安全和隐私保护的相关规定，确保物联网设备的安全稳定运行。伦理与法规学生能够了解物联网技术相关的伦理和法规要求，如知识产权保护、数据使用权限等。在实践活动中，学生能够遵守伦理和法规要求，尊重他人的知识产权和隐私权益。可持续发展与社会责任学生能够认识到物联网技术在推动可持续发展方面的重要作用，了解物联网技术在环境保护、资源节约等方面的应用。在实践活动中，学生能够思考如何将物联网技术应用于可持续发展领域，为社会作出积极贡献。三、学情分析（一）已知内容分析在八年级第一单元和第二单元的学习中，学生已经对物联网的基本概念、传感器的应用、物联协议以及物联网在社会生活中的应用有了较为全面的了解。具体来说，学生已经掌握了以下内容：物联网的基础知识：学生了解了物联网的定义、发展历程以及物联网在现代社会中的广泛应用，如智能家居、智能交通、远程医疗等。传感器的种类与功能：学生认识了多种传感器，如温度传感器、湿度传感器、声音传感器等，并了解了它们在物联网中的作用，即采集环境数据并将其转换为可处理的电信号。物联协议的理解：学生学习了RFID、蓝牙、HTTP、MQTT等常见的物联协议，理解了这些协议在物联网数据传输和交换中的作用和机制。数据在物联网中的重要性：学生认识到数据是物联网的核心，是实现各种智能化应用的基础，并了解了如何通过API接口从互联网中获取数据。学生还具备了一定的编程基础和硬件操作能力，能够通过编写简单的程序来控制传感器和执行器，实现基本的数据采集和处理功能。（二）新知内容分析本单元“简单物联功能实践”将进一步深化学生对物联网的理解，重点通过实践活动让学生亲身体验物联系统的功能实现过程。具体的新知内容包括：物联系统的三层结构：学生将深入了解物联系统的感知层、网络层和应用层，理解各层的功能和它们之间的相互作用。物联门锁系统的核心功能：学生将分析物联门锁系统的核心功能，如刷卡开锁、门铃远程通知、远程控制开锁和刷脸开锁等，并理解这些功能是如何通过感知层、网络层和应用层的协作实现的。反馈与控制的概念：学生将学习反馈与控制在物联系统中的作用，理解如何通过反馈机制来实现对物联系统的精确控制。物联网、大数据及人工智能的关系：学生将通过实践活动体验物联网、大数据和人工智能之间的紧密联系，理解它们在现代社会中的协同作用。（三）学生学习能力分析八年级的学生已经具备了一定的信息技术基础和学习能力，具体表现在以下几个方面：逻辑思维能力：学生能够理解并应用基本的逻辑思维方法，对复杂问题进行有条理的分析和解决。在本单元的学习中，学生将运用逻辑思维能力来分解物联系统的功能，理解各层之间的相互作用。自主学习能力：学生具备一定的自主学习能力，能够通过阅读教材、查阅资料、观看视频等方式获取新知识。在本单元的学习中，学生将需要自主学习相关的编程语言和硬件操作知识，以便更好地完成实践活动。实践操作能力：学生喜欢动手实践，能够通过编程、搭建硬件电路等方式将理论知识应用于实际问题的解决中。在本单元的学习中，学生将通过实践活动来体验和掌握物联系统的功能实现过程。团队合作能力：学生在小组活动中能够积极参与讨论、分工合作，共同完成任务。在本单元的学习中，学生将通过小组合作的方式来完成实践活动，共同解决遇到的问题。面对本单元的新知内容，学生也可能存在一些挑战，如物联系统三层结构的理解、反馈与控制机制的掌握、以及复杂编程任务的完成等。教师需要在教学过程中采取有效的教学策略，帮助学生克服这些挑战。（四）学习障碍突破策略针对学生在学习过程中可能遇到的学习障碍，教师可以采取以下策略进行突破：理论讲解与实例演示相结合对于物联系统的三层结构、反馈与控制机制等抽象概念，教师可以通过理论讲解与实例演示相结合的方式进行教学。通过简洁明了的语言介绍相关概念的基本原理和工作流程；然后，结合具体的实例演示，如物联门锁系统的功能实现过程，帮助学生理解这些概念在实际中的应用。通过实例演示，学生可以更直观地感受物联系统的工作原理和各层之间的相互作用。动手实践与问题引导相结合动手实践是信息科技课程的重要组成部分，也是帮助学生理解抽象概念的有效途径。在本单元的学习中，教师应鼓励学生通过动手实践来体验和掌握物联系统的功能实现过程。教师可以通过设置一系列问题来引导学生思考和探索，如“物联门锁系统是如何实现刷卡开锁功能的？”、“如何通过编程实现门铃远程通知功能？”等。通过问题引导，学生可以更深入地理解相关概念和工作原理，并培养解决问题的能力。小组合作与分享交流相结合小组合作是促进学生相互学习和共同进步的重要方式。在本单元的学习中，教师可以根据学生的学习能力和兴趣爱好进行分组，每组分配一个具体的实践活动任务。通过小组合作，学生可以共同完成任务、分享经验和知识、相互启发和帮助。教师可以组织学生进行分享交流活动，让学生展示自己的实践成果和学习心得，增强学生的学习动力和自信心。提供丰富的学习资源和支持为了帮助学生更好地学习本单元的内容，教师可以提供丰富的学习资源和支持。例如，推荐相关的书籍、网站、视频等学习资源供学生参考；提供必要的硬件设备和软件工具供学生使用；建立学习交流平台供学生交流心得和解决问题等。通过这些措施，学生可以更便捷地获取新知识、解决疑难问题，从而提高学习效果。关注个体差异，实施差异化教学每个学生的学习能力和兴趣爱好都不同，因此教师在教学过程中应关注个体差异，实施差异化教学。对于学习能力较强的学生，教师可以提供更高层次的学习任务和挑战，如设计更复杂的物联系统实践活动或探索更高级的编程技术；对于学习能力较弱的学生，教师可以给予更多的关注和辅导，帮助他们克服学习困难、掌握基础知识。通过差异化教学，教师可以更好地满足学生的学习需求，促进每个学生的全面发展。强调信息安全与伦理道德教育在物联网实践中，信息安全和伦理道德教育是不可或缺的重要内容。教师应强调学生在实践活动中遵守信息安全规范和伦理道德原则的重要性，如保护个人隐私、尊重知识产权、遵守网络法律法规等。通过案例分析、讨论交流等方式，引导学生认识信息安全和伦理道德在物联网应用中的重要性，并培养他们的信息安全意识和伦理道德观念。四、大主题或大概念设计本单元的大主题设计为“简单物联功能实践”，旨在通过一系列实践活动，让学生深入了解物联网（IoT）的基本原理和核心功能，体验物联网技术在日常生活中的应用。通过本单元的学习，学生将掌握物联网系统的基本架构，理解数据在物联网系统中的采集、传输、处理和控制过程，并能够通过实践探索，实现简单的物联网功能，如刷卡开锁、门铃远程通知、远程控制开锁和刷脸开锁等。五、大单元目标叙写（一）信息意识信息感知与理解：学生能够感知到物联网技术在日常生活中的应用，理解物联网的基本概念、工作原理及其对社会生活的影响。信息价值判断：学生能够识别物联网技术在不同场景下的应用价值，理解物联网技术如何通过数据采集、传输和处理，实现智能化控制和管理。信息敏感度：培养学生对物联网技术发展的敏感度，关注物联网技术在未来社会中的应用前景和潜在挑战。（二）计算思维抽象与分解：学生能够将复杂的物联网系统抽象为简单的功能模块，理解各模块之间的相互作用和关系。算法与逻辑：通过实践探索，学生能够理解并实现物联网系统中的数据采集、传输和处理算法，如RFID读卡、MQTT消息订阅等。模型构建与验证：学生能够利用物联实验设备搭建简单的物联网模型，通过编程和测试，验证模型的有效性和可靠性。（三）数字化学习与创新数字资源利用：学生能够利用网络资源学习物联网技术的相关知识，查找并应用相关的API和在线服务平台。创新实践：通过实践探索，学生能够设计并实现简单的物联网应用，如刷卡开锁系统、门铃远程通知系统等，培养学生的创新能力和实践能力。合作探究：在小组合作中，学生能够共同设计物联网应用方案，分享创新思路，提升团队协作和项目管理能力。（四）信息社会责任信息安全意识：学生能够认识到物联网技术在数据传输和处理过程中存在的安全隐患，了解数据加密、身份验证等安全措施的重要性。伦理规范：在物联网应用设计和实现过程中，学生能够遵守相关的伦理规范，尊重他人隐私和知识产权。自主可控意识：了解自主可控技术在物联网发展中的重要性，树立科技自立自强的意识，关注国家信息安全。六、大单元教学重点物联网系统的基本架构：重点讲解物联网系统的感知层、网络层和应用层，帮助学生理解物联网系统的基本组成和工作原理。物联网功能的实践探索：通过实践活动，让学生亲身体验物联网技术的应用，如刷卡开锁、门铃远程通知、远程控制开锁和刷脸开锁等，掌握物联网功能的实现方法和技巧。物联网应用的设计与实现：引导学生结合所学知识，设计并实现简单的物联网应用，培养学生的创新能力和实践能力。七、大单元教学难点物联网技术的抽象理解：物联网技术涉及多个领域的知识，如网络通信、数据编码、安全加密等，对学生来说较为抽象。需要通过生动形象的案例和实践活动，帮助学生建立直观的认识。硬件与软件的协同工作：在物联网应用实现过程中，需要硬件设备和软件程序的协同工作。学生可能会遇到硬件连接、程序编写、网络配置等方面的问题，需要教师在课前做好充分的准备和指导。物联网应用的创新设计：鼓励学生结合所学知识和生活实际，设计具有创新性的物联网应用方案。由于学生的创新思维和实践能力存在差异，如何激发学生的创新潜能并帮助他们将想法转化为现实是一个难点。针对这一问题，教师可以通过组织头脑风暴、案例分析、小组合作等方式，引导学生深入思考、广泛讨论，共同探索物联网应用的创新路径。教师还需要提供必要的技术支持和指导，帮助学生克服实践过程中的困难和挑战。八、大单元整体教学思路教学目标设定本单元教学以《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》为指导，围绕八年级《第三单元简单物联功能实践》的教学内容，旨在通过实践探究的方式，引导学生深入理解物联网技术，并体验其在实际生活中的应用。本单元的教学目标设定涵盖以下四个方面：（一）信息意识感知物联网技术的广泛应用：通过寻找身边的物联系统，学生能够意识到物联网技术已经渗透到日常生活的方方面面，理解物联网技术的重要性和应用价值。理解物联系统的数据流动：通过分解物联门锁系统的核心功能，学生能够理解物联系统中数据的采集、传输、处理和应用过程，形成对物联网技术运作机制的基本认识。辨别信息真伪与价值：在实践过程中，学生能够辨别物联系统中采集到的数据的真伪和价值，学会从海量数据中提取有用信息，增强数据安全意识。（二）计算思维抽象与分解问题：通过分解物联门锁系统的功能，学生能够学会将复杂问题抽象为若干简单问题，并逐步分解，形成解决问题的基本思路。算法设计与实现：在模拟实现刷卡开锁、门铃远程通知、远程控制开锁和刷脸开锁等功能的过程中，学生能够设计并实现简单的算法，体验算法在物联网技术中的应用。逻辑推理与判断：在编程实现物联功能的过程中，学生能够运用逻辑推理和判断能力，对代码进行调试和优化，确保功能的正确实现。（三）数字化学习与创新数字化工具应用：学生能够熟练使用各种数字化工具，如物联网实验设备、编程软件等，进行物联功能的模拟实现。跨学科知识融合：通过跨学科实践活动，如在线数字气象站的设计等，学生能够综合运用信息科技、数学、物理、地理等多学科知识，提升综合应用能力。创新思维培养：在探索物联系统功能和设计创新应用的过程中，学生能够发挥想象力，提出创新性的解决方案，培养创新思维和实践能力。（四）信息社会责任遵守信息伦理与法规：在实践过程中，学生能够认识到保护个人隐私和数据安全的重要性，遵守信息伦理和法律法规，树立正确的信息价值观。负责任地共享信息：在团队合作中，学生能够负责任地共享信息和资源，尊重他人的知识产权和劳动成果。增强自主可控意识：通过了解物联网技术中的自主可控技术，学生能够认识到自主可控技术对国家安全和信息技术发展的重要性，增强自主可控意识。教学重点与难点教学重点理解物联系统的三层结构及各层的功能。学会以数据为核心分解物联功能，并形成解决问题的路径。掌握物联网实验设备的操作方法和编程技能。体验物联网、大数据及人工智能的关系，理解万物互联的基本原理。教学难点如何引导学生将复杂的物联系统抽象为简单的问题进行解决。如何帮助学生理解并掌握MQTT等物联网通信协议的工作原理。如何指导学生进行跨学科实践活动，综合运用多学科知识解决实际问题。如何培养学生的创新思维和实践能力，鼓励他们提出创新性的解决方案。教学策略与方法教学策略情境导入：通过展示生活中常见的物联系统应用场景，如物联公交站牌、共享单车等，创设真实的学习情境，激发学生的学习兴趣和探究欲望。任务驱动：设计一系列具有层次性和挑战性的学习任务，引导学生逐步深入探究物联系统的功能和原理。合作探究：鼓励学生组成学习小组，通过合作探究的方式共同完成任务，培养学生的团队合作精神和沟通能力。实践体验：提供丰富的物联网实验设备和编程环境，让学生亲自动手实践，体验物联网技术的魅力和应用价值。教学方法讲授法：通过教师的讲解和演示，帮助学生理解物联系统的基本概念和原理。讨论法：组织学生进行小组讨论和交流，分享彼此的学习心得和体会，促进思维的碰撞和融合。实验法：指导学生进行物联网实验设备的操作和编程实践，让学生在实践中发现问题、解决问题。案例分析法：通过分析典型的物联网应用案例，帮助学生理解物联网技术的实际应用和发展趋势。教学过程设计第11课物联功能细分解引入新课：展示物联公交站牌系统的图片或视频，引导学生思考物联系统的功能和组成。新知讲授：介绍物联系统的三层结构（感知层、网络层、应用层），并解释各层的功能和作用。活动探究：让学生寻找身边的物联系统，并尝试分析其功能和数据流动过程。总结提升：引导学生总结物联系统的特点和优势，理解物联网技术的广泛应用价值。第12课刷卡开锁易实现复习旧知：回顾物联系统的三层结构及各层的功能。新知讲授：介绍RFID技术的基本原理和应用场景，引出刷卡开锁的功能。活动探究：指导学生连接RFID读卡器模块、主控板和舵机，模拟实现刷卡开锁功能。编程实践：编写程序实现刷卡开锁功能，并进行调试和优化。拓展提升：尝试实现用户刷门禁卡时，在显示屏上显示用户姓名的功能。第13课门铃通知即时到复习旧知：回顾刷卡开锁功能的实现过程。新知讲授：介绍物联系统中的反馈机制，引出门铃远程通知的功能。活动探究：使用MQTT服务器搭建远程通知系统，模拟实现门铃远程通知功能。编程实践：编写程序实现门铃远程通知功能，并进行测试验证。拓展提升：尝试使用不同的执行器（如蜂鸣器）实现对用户的通知。第14课远程控制更便捷复习旧知：回顾门铃远程通知功能的实现过程。新知讲授：介绍物联系统中的控制机制，引出远程控制开锁的功能。活动探究：使用MQTT服务器搭建远程控制系统，模拟实现远程控制开锁功能。编程实践：编写程序实现远程控制开锁功能，并进行测试验证。拓展提升：尝试实现两个主控板之间的远程控制功能，并思考远程控制存在的安全隐患。第15课面容钥匙显智能复习旧知：回顾远程控制开锁功能的实现过程。新知讲授：介绍人脸识别技术的基本原理和应用场景，引出刷脸开锁的功能。活动探究：使用摄像头和人脸识别平台搭建刷脸开锁系统，模拟实现刷脸开锁功能。编程实践：编写程序实现刷脸开锁功能，并进行测试验证。拓展提升：设计一个物联考勤系统，利用人脸识别技术实现学生的出勤管理。学业评价设计评价原则全面性：评价应涵盖信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任等多个方面，全面反映学生的学习成果。过程性：评价应注重学生在学习过程中的表现和努力程度，而不仅仅是最终的学习成果。多元性：评价应采用多种方式和手段进行，包括课堂表现、作业完成情况、实验报告、项目展示等。公正性：评价应公平公正地对待每一位学生，避免主观偏见和歧视。评价方式课堂表现评价：通过观察学生在课堂上的参与程度、讨论交流情况、合作探究能力等方面进行评价。作业完成情况评价：通过检查学生的作业完成情况、编程实践成果等方面进行评价。实验报告评价：通过评价学生的实验报告撰写情况、实验数据分析和处理能力等方面进行评价。项目展示评价：通过组织学生进行项目展示和交流活动，评价学生的创新思维、实践能力、团队合作精神等方面。评价内容信息意识评价：评价学生对物联网技术的感知和理解程度，以及对信息真伪和价值的辨别能力。计算思维评价：评价学生的抽象与分解问题能力、算法设计与实现能力、逻辑推理与判断能力等方面。数字化学习与创新评价：评价学生的数字化工具应用能力、跨学科知识融合能力、创新思维和实践能力等方面。信息社会责任评价：评价学生的信息伦理与法规遵守情况、信息共享的责任意识、自主可控意识等方面。通过以上教学思路的设计和实施，旨在引导学生深入理解物联网技术的基本原理和应用价值，培养他们的信息意识、计算思维、数字化学习与创新能力和信息社会责任，为他们未来的学习和生活奠定坚实的基础。九、学业评价（一）信息意识教学目标理解物联网的组成与功能：学生能够明确物联网的基本概念，理解物联系统由感知层、网络层和应用层组成，并能阐述各层的功能。识别物联设备与应用场景：学生能够识别生活中的物联设备，理解其在不同应用场景中的作用和价值。认识物联协议的重要性：学生能够理解物联协议在物联数据传输中的作用，知道常见的物联协议及其特点。学习目标通过分析身边的物联系统，了解物联系统的三层结构及各层功能。能够识别并描述生活中常见的物联设备及其应用场景。理解物联协议在数据传输中的重要性，知道RFID、蓝牙、HTTP、MQTT等协议的特点。评价目标设定信息感知能力：学生能够敏锐地感知到身边的物联设备及其应用，能够列举并解释至少三种物联设备的工作原理和应用场景。信息价值判断：学生能够评估物联设备在日常生活和学习中的价值，理解物联设备如何提升生活质量和效率。信息安全意识：学生能够认识到物联设备在使用过程中的安全隐患，了解保护个人隐私和数据安全的重要性。（二）计算思维教学目标分解物联功能：学生能够以数据为核心，将复杂的物联功能分解为简单的输入输出模块，理解各模块之间的关联。实现简单物联功能：学生能够利用物联实验设备，通过编程实现简单的物联功能，如刷卡开锁、门铃通知等。理解反馈与控制：学生能够理解物联系统中的反馈与控制机制，知道如何通过编程实现自动控制。学习目标通过分析物联门锁系统的核心功能，形成以数据为核心分解物联功能的意识。能够利用RFID技术实现刷卡开锁功能，理解电子标签编码的唯一性。了解物联系统中的反馈与控制机制，能够实现门铃远程通知和远程控制开锁功能。评价目标设定抽象与分解能力：学生能够将复杂的物联功能抽象为简单的输入输出模块，并能够准确描述各模块之间的关联。算法设计与实现能力：学生能够根据需求设计简单的算法，并通过编程实现物联功能，如刷卡开锁、门铃通知等。系统思维能力：学生能够理解物联系统中的反馈与控制机制，知道如何通过编程实现自动控制，并能够分析并解决物联系统中的简单问题。（三）数字化学习与创新教学目标利用数字工具探索物联功能：学生能够利用数字工具和平台，如MQTT服务器、人脸识别平台等，探索并实现物联功能。开展跨学科学习：学生能够结合其他学科知识，如数学、物理等，开展跨学科学习，设计并实现具有创新性的物联应用。培养创新意识：学生能够在实验过程中发挥创新思维，设计并实现具有独特性的物联功能，提升数字化学习与创新能力。学习目标能够利用MQTT服务器实现物联设备的远程通知和控制功能。了解人脸识别技术的基本原理，能够利用摄像头实现人脸识别功能。结合其他学科知识，设计并实现具有创新性的物联应用，如物联考勤系统等。评价目标设定数字工具应用能力：学生能够熟练掌握数字工具和平台的使用方法，如MQTT服务器、人脸识别平台等，并能够利用这些工具实现物联功能。跨学科学习能力：学生能够结合其他学科知识，开展跨学科学习，设计并实现具有创新性的物联应用，体现跨学科融合的能力。创新能力：学生能够在实验过程中发挥创新思维，设计并实现具有独特性的物联功能，体现数字化学习与创新能力。（四）信息社会责任教学目标遵守信息伦理与法规：学生能够理解并遵守信息伦理与法规，知道在物联设备使用过程中应保护个人隐私和数据安全。负责任地共享信息：学生能够负责任地共享物联设备的信息资源，尊重他人的知识产权和个人隐私。增强自主可控意识：学生能够理解自主可控技术在物联设备中的重要性，增强自主可控意识，为国家信息安全作出贡献。学习目标在物联设备使用过程中，能够遵守信息伦理与法规，保护个人隐私和数据安全。能够负责任地共享物联设备的信息资源，尊重他人的知识产权和个人隐私。理解自主可控技术在物联设备中的重要性，增强自主可控意识。评价目标设定信息伦理与法规意识：学生能够明确信息伦理与法规的基本要求，知道在物联设备使用过程中应遵守哪些规定，并能够自觉遵守。信息共享与责任意识：学生能够负责任地共享物联设备的信息资源，尊重他人的知识产权和个人隐私，体现良好的信息共享与责任意识。自主可控意识：学生能够理解自主可控技术在物联设备中的重要性，认识到自主可控技术对于国家信息安全的意义，增强自主可控意识，并能够在日常学习和生活中积极践行。学业评价总结在《第三单元简单物联功能实践》的教学中，学业评价应围绕信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任四个方面展开。通过明确的教学目标、学习目标和评价目标设定，教师可以全面评估学生在物联系统学习过程中的表现，促进学生核心素养的全面发展。教师还应注重评价方式的多样性和评价过程的持续性，通过课堂观察、作业评价、项目展示等多种方式，全面、客观地反映学生的学习成果和进步情况。十、大单元实施思路及教学结构图一、大单元实施思路本单元围绕“简单物联功能实践”这一主题，旨在通过一系列实践活动，引导学生了解物联系统的三层结构，掌握物联网中的基本功能和实现原理，并体验物联网、大数据及人工智能的关系。通过分析物联门锁系统的核心功能，形成以数据为核心分解物联功能的意识，并动手实践实现刷卡开锁、门铃远程通知、远程控制开锁和刷脸开锁等功能。通过本单元的学习，培养学生的信息意识、计算思维、数字化学习与创新能力和信息社会责任。具体实施思路如下：引入物联系统：通过生活中的物联系统案例，如物联公交站牌、共享单车等，引导学生认识物联系统的基本概念和三层结构。分析物联门锁系统的核心功能，了解物联门锁的工作过程和实现原理。分解物联功能：以刷卡开锁功能为例，通过数据流分析，了解刷卡开锁的工作流程，并动手实践模拟实现刷卡开锁功能。分解物联门锁系统的其他功能，如门铃远程通知、远程控制开锁和刷脸开锁，了解每个功能的实现过程和所需硬件。动手实践：使用物联实验设备搭建实验环境，模拟实现刷卡开锁、门铃远程通知、远程控制开锁和刷脸开锁等功能。通过编程和硬件连接，实现各项功能，并观察实验结果，验证功能实现的效果。总结提升：总结物联系统的三层结构和各层功能，了解物联网、大数据及人工智能的关系。引导学生思考物联系统的安全性和隐私保护问题，培养学生的信息社会责任。二、教学目标设定（一）信息意识能够识别身边的物联系统，了解物联系统的基本概念和三层结构。能够分析物联门锁系统的核心功能，形成以数据为核心分解物联功能的意识。能够评估物联系统提供的数据和信息的价值和可靠性，识别数据泄露和隐私保护的重要性。（二）计算思维能够将物联系统的功能分解为输入、计算和输出三个模块，理解各模块之间的相互作用。能够运用编程和硬件连接的方法，模拟实现物联门锁系统的各项功能。能够通过调试和优化程序，提高解决问题的能力和计算思维水平。（三）数字化学习与创新能够利用数字化工具和资源，如MQTT服务器、人脸识别平台等，开展物联功能的实践活动。能够在实践活动中，创新性地提出和实现物联系统的其他功能，如指纹开锁、密码开锁等。能够通过团队协作和跨学科学习，提高数字化学习和创新能力。（四）信息社会责任能够认识到物联系统对个人信息和社会安全的影响，了解数据泄露和隐私保护的挑战。能够在使用物联系统时，遵守相关的法律法规和道德规范，保护个人隐私和信息安全。能够积极参与物联系统的安全管理和隐私保护，提高信息社会责任意识。三、教学结构图简单物联功能实践│├──引入物联系统│├──物联系统案例│├──物联系统三层结构│└──物联门锁系统核心功能│├──分解物联功能│├──刷卡开锁功能分析│├──门铃远程通知功能分析│├──远程控制开锁功能分析│└──刷脸开锁功能分析│├──动手实践│├──刷卡开锁功能实现│├──门铃远程通知功能实现│├──远程控制开锁功能实现│└──刷脸开锁功能实现│└──总结提升├──物联系统三层结构总结├──物联网、大数据及人工智能关系├──物联系统安全性与隐私保护└──信息社会责任培养四、具体教学实施步骤第11课物联功能细分解教学目标：了解物联系统的三层结构及各层功能。分析物联门锁系统的核心功能，形成以数据为核心分解物联功能的意识。教学实施步骤：引入新课：展示物联公交站牌系统的图片或视频，引导学生思考该系统如何实现到站提醒功能。引导学生分析物联系统的三层结构，即感知层、网络层和应用层。讲解物联门锁系统：介绍物联门锁系统的基本概念和应用场景。分析物联门锁系统的核心功能，如刷卡开锁、门铃远程通知、远程控制开锁和刷脸开锁。分解物联门锁功能：以刷卡开锁功能为例，通过数据流分析，了解刷卡开锁的工作流程。引导学生思考其他功能的实现过程和所需硬件。课堂活动：分组讨论物联门锁系统的其他功能，并填写功能分析表。分享讨论结果，教师点评。课堂总结：总结物联系统的三层结构和各层功能。强调以数据为核心分解物联功能的重要性。作业布置：预习刷卡开锁功能的实现原理，并思考如何模拟实现该功能。第12课刷卡开锁易实现教学目标：了解刷卡开锁的工作流程。实现刷卡开锁功能，体会电子标签编码的唯一性。教学实施步骤：复习旧知：回顾物联系统的三层结构和物联门锁系统的核心功能。讲解刷卡开锁原理：介绍RFID门锁系统的工作原理，包括电子标签、读卡器、控制模块和锁体等组成部分。分析刷卡开锁的工作流程，包括输入、计算和输出三个模块。动手实践：使用主控板、RFID读卡器模块和舵机搭建实验环境。编程实现刷卡开锁功能，并观察实验结果。课堂活动：分组进行刷卡开锁功能实践，记录实验过程和结果。分享实验经验和遇到的问题，教师指导解决。课堂总结：总结刷卡开锁功能的实现原理和工作流程。强调电子标签编码的唯一性在物联网应用中的重要性。作业布置：预习门铃远程通知功能的实现原理，并思考如何模拟实现该功能。第13课门铃通知即时到教学目标：了解门铃远程通知的工作过程，认识物联系统中的反馈。实现门铃远程通知功能，了解使用物联网服务平台存储和传输数据的方法。教学实施步骤：复习旧知：回顾刷卡开锁功能的实现原理和工作流程。讲解门铃远程通知原理：介绍物联系统中反馈的概念和作用。分析门铃远程通知功能的工作过程，包括输入、计算和输出三个模块。动手实践：使用主控板、按键传感器和MQTT服务器搭建实验环境。编程实现门铃远程通知功能，并观察实验结果。课堂活动：分组进行门铃远程通知功能实践，记录实验过程和结果。分享实验经验和遇到的问题，教师指导解决。课堂总结：总结门铃远程通知功能的实现原理和工作流程。强调反馈在物联系统中的作用和价值。作业布置：预习远程控制开锁功能的实现原理，并思考如何模拟实现该功能。第14课远程控制更便捷教学目标：了解物联系统中控制实现的过程，知道反馈与控制的关系。实现远程控制开锁功能，体会控制在物联系统中的作用。教学实施步骤：复习旧知：回顾门铃远程通知功能的实现原理和工作流程。讲解远程控制原理：介绍物联系统中人工控制和自动控制的概念和区别。分析远程控制开锁功能的工作过程，包括输入、计算和输出三个模块。动手实践：使用主控板、按键传感器、舵机和MQTT服务器搭建实验环境。编程实现远程控制开锁功能，并观察实验结果。课堂活动：分组进行远程控制开锁功能实践，记录实验过程和结果。分享实验经验和遇到的问题，教师指导解决。课堂总结：总结远程控制开锁功能的实现原理和工作流程。强调反馈与控制在物联系统中的相互作用和重要性。作业布置：预习刷脸开锁功能的实现原理，并思考如何模拟实现该功能。第15课面容钥匙显智能教学目标：认识人脸识别技术，了解机器识别人脸的基本过程。实现刷脸开锁功能，体会人工智能带来的智能生活。教学实施步骤：复习旧知：回顾远程控制开锁功能的实现原理和工作流程。讲解人脸识别技术：介绍人脸识别技术的基本原理和应用场景。分析机器识别人脸的基本过程，包括人脸检测、特征提取和匹配等步骤。动手实践：使用主控板、摄像头、舵机和MQTT服务器搭建实验环境。编程实现刷脸开锁功能，并观察实验结果。课堂活动：分组进行刷脸开锁功能实践，记录实验过程和结果。分享实验经验和遇到的问题，教师指导解决。课堂总结：总结刷脸开锁功能的实现原理和工作流程。强调人工智能在物联系统中的应用和发展趋势。作业布置：设计一个物联考勤系统，要求能够识别人脸并通过MQTT服务器实时推送出勤信息。五、教学反思通过本单元的教学实践，学生不仅了解了物联系统的基本概念和三层结构，还掌握了物联网中的基本功能和实现原理。通过动手实践，学生亲身体验了刷卡开锁、门铃远程通知、远程控制开锁和刷脸开锁等功能的实现过程，提高了计算思维和数字化学习与创新能力。通过讨论物联系统的安全性和隐私保护问题，培养了学生的信息社会责任。在今后的教学中，可以进一步拓展物联系统的应用场景和功能，引导学生深入探究物联网、大数据及人工智能的关系，提高学生的综合素养。十一、大情境、大任务创设一、大情境设计在信息科技迅猛发展的今天，物联网技术已经深入到人们生活的各个方面，为我们的生活带来了前所未有的便捷与智能。智慧校园作为物联网技术的重要应用场景之一，通过物联网设备之间的互联互通，实现了校园管理的智能化、高效化。本单元以“智慧校园建设”为大情境，通过模拟实现物联门锁系统的功能，引导学生深入了解物联网的基本原理和应用，培养学生的信息意识、计算思维、数字化学习与创新能力以及信息社会责任。二、大任务设计（一）大任务名称智慧校园物联门锁系统设计与实现（二）大任务目标1.信息意识学生能够识别身边的物联系统，理解物联网技术在智慧校园建设中的重要性。学生能够分析物联门锁系统的功能需求，认识到物联网技术如何提升校园管理的效率和安全性。2.计算思维学生能够将物联门锁系统的功能分解为输入、计算和输出三个模块，理解各模块之间的相互作用。学生能够运用编程和硬件连接的方法，模拟实现物联门锁系统的各项功能，提高解决问题的能力。3.数字化学习与创新学生能够利用数字化工具和资源，如MQTT服务器、人脸识别平台等，开展物联功能的实践活动。学生能够在实践活动中，创新性地提出和实现物联系统的其他功能，如指纹开锁、密码开锁等，提升数字化学习与创新能力。4.信息社会责任学生能够认识到物联系统对个人信息和社会安全的影响，了解数据泄露和隐私保护的挑战。学生能够在使用物联系统时，遵守相关的法律法规和道德规范，保护个人隐私和信息安全。（三）大任务内容1.任务引入情境描述：随着智慧校园建设的推进，学校计划引入一套物联门锁系统，以提高校园管理的智能化水平。该系统需要具备刷卡开锁、门铃远程通知、远程控制开锁和刷脸开锁等功能，以满足不同场景下的需求。任务目标：作为信息科技课程的学生，你将参与到物联门锁系统的设计与实现中来，通过实践活动，深入了解物联网技术的基本原理和应用。2.任务分解2.1物联功能细分解目标：了解物联系统的三层结构及各层功能，分析物联门锁系统的核心功能。活动：分析物联公交站牌系统的工作过程，引出物联系统的三层结构：感知层、网络层和应用层。聚焦物联门锁系统，分析其核心功能：刷卡开锁、门铃远程通知、远程控制开锁和刷脸开锁。以数据流为核心，将每个功能分解为输入、计算和输出三个模块，并填写功能分析表。2.2刷卡开锁易实现目标：了解刷卡开锁的工作流程，实现刷卡开锁功能。活动：介绍RFID门锁系统的工作原理，包括电子标签、读卡器、控制模块和锁体等组成部分。分析刷卡开锁的工作流程，包括输入、计算和输出三个模块。使用主控板、RFID读卡器模块和舵机搭建实验环境，编程实现刷卡开锁功能，并观察实验结果。2.3门铃通知即时到目标：了解门铃远程通知的工作过程，实现门铃远程通知功能。活动：认识物联系统中的反馈，了解通知是反馈的一种方式。分析门铃远程通知功能的工作过程，包括输入、计算和输出三个模块。使用主控板、按键传感器和MQTT服务器搭建实验环境，编程实现门铃远程通知功能，并观察实验结果。2.4远程控制更便捷目标：了解物联系统中控制实现的过程，实现远程控制开锁功能。活动：认识物联系统中的控制，了解反馈与控制的关系。分析远程控制开锁功能的工作过程，包括输入、计算和输出三个模块。使用主控板、按键传感器、舵机和MQTT服务器搭建实验环境，编程实现远程控制开锁功能，并观察实验结果。2.5面容钥匙显智能目标：认识人脸识别技术，实现刷脸开锁功能。活动：介绍人脸识别技术的基本原理和应用场景。分析机器识别人脸的基本过程，包括人脸检测、特征提取和匹配等步骤。使用主控板、摄像头、舵机和MQTT服务器搭建实验环境，编程实现刷脸开锁功能，并观察实验结果。3.任务实施3.1小组分工与合作分组：将学生分为若干小组，每组4-5人，每组负责实现物联门锁系统的一个功能。分工：每组内部进行分工，明确各自的任务和责任，如硬件搭建、编程实现、测试验证等。合作：各小组之间加强交流与合作，共同解决遇到的问题，分享经验和成果。3.2硬件搭建与编程实现硬件搭建：根据任务需求，选择合适的硬件设备进行搭建，如主控板、传感器、执行器等。编程实现：根据功能分析表，编写相应的程序代码，实现物联门锁系统的各项功能。测试验证：对搭建好的硬件设备和编写的程序进行测试验证，确保功能实现正确无误。3.3成果展示与分享成果展示：各小组展示自己实现的物联门锁系统功能，包括硬件搭建、编程实现和测试验证等环节。分享交流：各小组分享自己的实践经验和成果，互相学习和借鉴，共同提高。教师点评：教师对各小组的展示成果进行点评，指出优点和不足之处，提出改进建议。4.任务总结与反思任务总结：回顾整个大任务的实施过程，总结各小组的实践经验和成果，强调物联网技术在智慧校园建设中的重要性。反思提升：引导学生反思在实践过程中遇到的问题和困难，思考如何改进和提高。鼓励学生继续深入探究物联网技术，为未来的学习和生活打下坚实的基础。通过以上大情境、大任务的设计，学生将在实践中深入了解物联网技术的基本原理和应用，培养信息意识、计算思维、数字化学习与创新能力以及信息社会责任。通过小组合作与交流，学生将提高团队协作能力和解决问题的能力，为未来的学习和生活打下坚实的基础。十二、单元学历案（一）单元主题与课时单元主题：简单物联功能实践课时设计：第11课：物联功能细分解第12课：刷卡开锁易实现第13课：门铃通知即时到第14课：远程控制更便捷第15课：面容钥匙显智能（二）学习目标（一）信息意识能够识别身边的物联系统，了解物联系统的基本概念和三层结构。能够分析物联门锁系统的核心功能，形成以数据为核心分解物联功能的意识。能够评估物联系统提供的数据和信息的价值和可靠性，识别数据泄露和隐私保护的重要性。（二）计算思维能够将物联系统的功能分解为输入、计算和输出三个模块，理解各模块之间的相互作用。能够运用编程和硬件连接的方法，模拟实现物联门锁系统的各项功能。能够通过调试和优化程序，提高解决问题的能力和计算思维水平。（三）数字化学习与创新能够利用数字化工具和资源，如MQTT服务器、人脸识别平台等，开展物联功能的实践活动。能够在实践活动中，创新性地提出和实现物联系统的其他功能，如指纹开锁、密码开锁等。能够通过团队协作和跨学科学习，提高数字化学习和创新能力。（四）信息社会责任能够认识到物联系统对个人信息和社会安全的影响，了解数据泄露和隐私保护的挑战。能够在使用物联系统时，遵守相关的法律法规和道德规范，保护个人隐私和信息安全。能够积极参与物联系统的安全管理和隐私保护，提高信息社会责任意识。（三）评价任务课堂参与度：观察学生在课堂上的讨论、提问和回答问题的积极性，评价其学习态度和参与度。功能分析表：通过学生填写的物联门锁系统功能分析表，评价其分析物联系统核心功能的能力。实验报告：要求学生提交实验报告，内容包括实验目的、步骤、结果和反思，评价其实验操作能力和数据分析能力。创意方案：鼓励学生设计物联系统的其他功能，如指纹开锁、密码开锁等，评价其创新能力和应用能力。小组合作评价：通过小组合作完成任务，评价学生的团队协作能力和沟通能力。（四）学习过程第11课物联功能细分解引入新课：展示物联公交站牌系统的图片或视频，引导学生思考该系统如何实现到站提醒功能。引导学生分析物联系统的三层结构，即感知层、网络层和应用层。讲解物联门锁系统：介绍物联门锁系统的基本概念和应用场景。分析物联门锁系统的核心功能，如刷卡开锁、门铃远程通知、远程控制开锁和刷脸开锁。分解物联门锁功能：以刷卡开锁功能为例，通过数据流分析，了解刷卡开锁的工作流程。引导学生思考其他功能的实现过程和所需硬件。课堂活动：分组讨论物联门锁系统的其他功能，并填写功能分析表。分享讨论结果，教师点评。课堂总结：总结物联系统的三层结构和各层功能。强调以数据为核心分解物联功能的重要性。作业布置：预习刷卡开锁功能的实现原理，并思考如何模拟实现该功能。第12课刷卡开锁易实现复习旧知：回顾物联系统的三层结构和物联门锁系统的核心功能。讲解刷卡开锁原理：介绍RFID门锁系统的工作原理，包括电子标签、读卡器、控制模块和锁体等组成部分。分析刷卡开锁的工作流程，包括输入、计算和输出三个模块。动手实践：使用主控板、RFID读卡器模块和舵机搭建实验环境。编程实现刷卡开锁功能，并观察实验结果。课堂活动：分组进行刷卡开锁功能实践，记录实验过程和结果。分享实验经验和遇到的问题，教师指导解决。课堂总结：总结刷卡开锁功能的实现原理和工作流程。强调电子标签编码的唯一性在物联网应用中的重要性。作业布置：预习门铃远程通知功能的实现原理，并思考如何模拟实现该功能。第13课门铃通知即时到复习旧知：回顾刷卡开锁功能的实现原理和工作流程。讲解门铃远程通知原理：介绍物联系统中反馈的概念和作用。分析门铃远程通知功能的工作过程，包括输入、计算和输出三个模块。动手实践：使用主控板、按键传感器和MQTT服务器搭建实验环境。编程实现门铃远程通知功能，并观察实验结果。课堂活动：分组进行门铃远程通知功能实践，记录实验过程和结果。分享实验经验和遇到的问题，教师指导解决。课堂总结：总结门铃远程通知功能的实现原理和工作流程。强调反馈在物联系统中的作用和价值。作业布置：预习远程控制开锁功能的实现原理，并思考如何模拟实现该功能。第14课远程控制更便捷复习旧知：回顾门铃远程通知功能的实现原理和工作流程。讲解远程控制原理：介绍物联系统中人工控制和自动控制的概念和区别。分析远程控制开锁功能的工作过程，包括输入、计算和输出三个模块。动手实践：使用主控板、按键传感器、舵机和MQTT服务器搭建实验环境。编程实现远程控制开锁功能，并观察实验结果。课堂活动：分组进行远程控制开锁功能实践，记录实验过程和结果。分享实验经验和遇到的问题，教师指导解决。课堂总结：总结远程控制开锁功能的实现原理和工作流程。强调反馈与控制在物联系统中的相互作用和重要性。作业布置：预习刷脸开锁功能的实现原理，并思考如何模拟实现该功能。第15课面容钥匙显智能复习旧知：回顾远程控制开锁功能的实现原理和工作流程。讲解人脸识别技术：介绍人脸识别技术的基本原理和应用场景。分析机器识别人脸的基本过程，包括人脸检测、特征提取和匹配等步骤。动手实践：使用主控板、摄像头、舵机和MQTT服务器搭建实验环境。编程实现刷脸开锁功能，并观察实验结果。课堂活动：分组进行刷脸开锁功能实践，记录实验过程和结果。分享实验经验和遇到的问题，教师指导解决。课堂总结：总结刷脸开锁功能的实现原理和工作流程。强调人工智能在物联系统中的应用和发展趋势。作业布置：设计一个物联考勤系统，要求能够识别人脸并通过MQTT服务器实时推送出勤信息。（五）作业与检测作业：完成每次课后的实验报告，包括实验目的、步骤、结果和反思。设计并实现物联系统的其他功能，如指纹开锁、密码开锁等，并撰写设计方案和实现报告。检测：通过课堂测试和实验考核，检查学生对物联系统基本原理和功能的掌握情况。通过项目展示和汇报，评价学生的实践能力和创新能力。（六）学后反思通过本单元的学习，学生不仅了解了物联系统的基本概念和三层结构，还掌握了物联网中的基本功能和实现原理。通过动手实践，学生亲身体验了刷卡开锁、门铃远程通知、远程控制开锁和刷脸开锁等功能的实现过程，提高了计算思维和数字化学习与创新能力。通过讨论物联系统的安全性和隐私保护问题，培养了学生的信息社会责任。在未来的教学中，可以进一步拓展物联系统的应用场景和功能，引导学生深入探究物联网、大数据及人工智能的关系，提高学生的综合素养。也可以加强与其他学科的融合，如数学、物理、地理等，开展跨学科的主题学习活动，提升学生的综合应用能力和创新能力。十三、学科实践与跨学科学习设计一、教学目标通过本单元的学科实践与跨学科学习，学生将深入理解物联网系统的基本结构及其功能实现原理，掌握物联网中常见功能的实现方法，并通过实践活动提升信息意识、计算思维、数字化学习与创新能力和信息社会责任。二、学习目标（一）信息意识识别物联系统：学生能够识别身边的物联系统，理解物联系统的基本概念和三层结构（感知层、网络层、应用层）。分析物联功能：学生能够分析物联门锁系统的核心功能，理解以数据为核心分解物联功能的方法。评估数据价值：学生能够评估物联系统提供的数据和信息的价值和可靠性，认识到数据泄露和隐私保护的重要性。（二）计算思维功能分解：学生能够将物联系统的功能分解为输入、计算和输出三个模块，理解各模块之间的相互作用。编程实现：学生能够运用编程和硬件连接的方法，模拟实现物联门锁系统的各项功能，如刷卡开锁、门铃远程通知、远程控制开锁和刷脸开锁。调试优化：学生能够通过调试和优化程序，提高解决问题的能力和计算思维水平。（三）数字化学习与创新利用数字化工具：学生能够利用数字化工具和资源，如MQTT服务器、人脸识别平台等，开展物联功能的实践活动。创新功能设计：学生能够在实践活动中，创新性地提出和实现物联系统的其他功能，如指纹开锁、密码开锁等。跨学科学习：学生能够通过团队协作和跨学科学习，将信息科技与其他学科知识相结合，提高数字化学习和创新能力。（四）信息社会责任认识安全挑战：学生能够认识到物联系统对个人信息和社会安全的影响，了解数据泄露和隐私保护的挑战。遵守法律法规：学生能够在使用物联系统时，遵守相关的法律法规和道德规范，保护个人隐私和信息安全。参与安全管理：学生能够积极参与物联系统的安全管理和隐私保护，提高信息社会责任意识。三、作业目标设定（一）信息意识观察物联系统：观察并记录身边的物联系统，如智能家居、共享单车等，分析其工作原理和数据传输方式。分析数据价值：分析物联系统提供的数据和信息，评估其价值和可靠性，并思考如何保护个人隐私和数据安全。（二）计算思维功能分解报告：选择一个物联系统，将其功能分解为输入、计算和输出三个模块，并撰写功能分解报告。编程实践：利用编程和硬件连接的方法，模拟实现物联系统的某一功能，并编写实现过程和结果报告。（三）数字化学习与创新创新功能设计：设计并实现物联系统的创新功能，如指纹开锁、密码开锁等，并撰写功能设计报告和实现过程。跨学科应用：结合其他学科知识，设计并实现一个跨学科的物联系统应用案例，如结合地理知识设计校园气象监测系统。（四）信息社会责任隐私保护方案：针对物联系统可能存在的隐私泄露风险，设计一份隐私保护方案，并阐述其可行性和有效性。法律法规学习：学习并总结与物联系统相关的法律法规和道德规范，撰写学习心得和体会。四、学科实践与跨学科学习活动设计（一）活动一：物联系统观察与分析活动内容：学生分组观察并记录身边的物联系统，如智能家居、共享单车、物联公交站牌等。分析每个物联系统的工作原理和数据传输方式，理解其感知层、网络层和应用层的功能。评估物联系统提供的数据和信息的价值和可靠性，思考如何保护个人隐私和数据安全。活动目标：提升学生的信息意识，使其能够识别身边的物联系统并理解其工作原理。培养学生的数据评估能力，认识到数据泄露和隐私保护的重要性。（二）活动二：刷卡开锁功能实现活动内容：学生分组利用RFID读卡器模块、主控板和舵机等硬件设备，搭建刷卡开锁实验环境。编程实现刷卡开锁功能，包括读取电子标签编号、判断编号是否在合法列表中、控制舵机模拟开锁等步骤。测试并优化程序，确保刷卡开锁功能稳定可靠。活动目标：提升学生的计算思维，使其能够将物联系统的功能分解为输入、计算和输出三个模块。培养学生的编程实践能力，通过动手实践掌握刷卡开锁功能的实现方法。（三）活动三：门铃远程通知功能实现活动内容：学生分组利用主控板、按键传感器和MQTT服务器等硬件设备，搭建门铃远程通知实验环境。编程实现门铃远程通知功能，包括按键传感器采集门铃状态数据、发布消息至MQTT服务器、订阅消息并显示通知等步骤。测试并优化程序，确保门铃远程通知功能稳定可靠。活动目标：提升学生的计算思维，使其能够理解物联系统中的反馈机制。培养学生的编程实践能力，通过动手实践掌握门铃远程通知功能的实现方法。（四）活动四：远程控制开锁功能实现活动内容：学生分组利用主控板、按键传感器、舵机和MQTT服务器等硬件设备，搭建远程控制开锁实验环境。编程实现远程控制开锁功能，包括按键传感器采集控制指令、发布消息至MQTT服务器、订阅消息并控制舵机开锁等步骤。测试并优化程序，确保远程控制开锁功能稳定可靠。活动目标：提升学生的计算思维，使其能够理解物联系统中的控制机制。培养学生的编程实践能力，通过动手实践掌握远程控制开锁功能的实现方法。（五）活动五：刷脸开锁功能实现与跨学科应用活动内容：学生分组利用摄像头、主控板和MQTT服务器等硬件设备，搭建刷脸开锁实验环境。编程实现刷脸开锁功能，包括摄像头采集人脸数据、进行人脸识别、发布消息至MQTT服务器、订阅消息并控制舵机开锁等步骤。结合其他学科知识，设计并实现一个跨学科的物联系统应用案例，如结合地理知识设计校园气象监测系统。活动目标：提升学生的数字化学习与创新能力，使其能够利用人工智能技术进行物联系统功能的创新实现。培养学生的跨学科学习能力，通过团队协作将信息科技与其他学科知识相结合。五、活动反思与总结活动反思：在每个活动结束后，组织学生进行反思和总结，讨论活动过程中遇到的问题和解决方法。引导学生思考如何进一步优化程序和功能实现方法，提高其计算思维和编程实践能力。总结提升：总结物联系统的三层结构和各层功能，强调以数据为核心分解物联功能的重要性。引导学生思考物联系统的安全性和隐私保护问题，培养其信息社会责任意识。鼓励学生在今后的学习和生活中继续探索和实践物联网技术，为未来的科技创新和发展做出贡献。十四、大单元作业设计一、教学目标本单元“简单物联功能实践”的教学目标是引导学生通过一系列实践活动，深入了解物联系统的三层结构，掌握物联网中的基本功能和实现原理，体验物联网、大数据及人工智能的关系，培养学生的信息意识、计算思维、数字化学习与创新能力和信息社会责任。具体目标如下：（一）信息意识能够识别身边的物联系统，了解物联系统的基本概念和三层结构。能够分析物联门锁系统的核心功能，形成以数据为核心分解物联功能的意识。能够评估物联系统提供的数据和信息的价值和可靠性，识别数据泄露和隐私保护的重要性。（二）计算思维能够将物联系统的功能分解为输入、计算和输出三个模块，理解各模块之间的相互作用。能够运用编程和硬件连接的方法，模拟实现物联门锁系统的各项功能。能够通过调试和优化程序，提高解决问题的能力和计算思维水平。（三）数字化学习与创新能够利用数字化工具和资源，如MQTT服务器、人脸识别平台等，开展物联功能的实践活动。能够在实践活动中，创新性地提出和实现物联系统的其他功能，如指纹开锁、密码开锁等。能够通过团队协作和跨学科学习，提高数字化学习和创新能力。（四）信息社会责任能够认识到物联系统对个人信息和社会安全的影响，了解数据泄露和隐私保护的挑战。能够在使用物联系统时，遵守相关的法律法规和道德规范，保护个人隐私和信息安全。能够积极参与物联系统的安全管理和隐私保护，提高信息社会责任意识。二、作业目标设定第11课物联功能细分解信息意识观察并记录生活中遇到的物联系统，如智能家居、共享单车等，描述其基本功能。绘制物联系统的三层结构图，解释各层的功能和作用。计算思维分析物联门锁系统的核心功能，如刷卡开锁、远程控制等，将每个功能分解为输入、计算和输出三个模块。设计表格，记录物联门锁系统各功能的数据流和关键要素。数字化学习与创新利用网络资源，查找物联系统应用的典型案例，分析其工作原理和实现过程。小组合作，设计一个新的物联系统应用，描述其功能和实现方式。信息社会责任讨论物联系统对个人信息和社会安全的影响，提出保护隐私和信息安全的建议。分析物联门锁系统的安全性，指出潜在的安全隐患，并提出改进措施。第12课刷卡开锁易实现信息意识解释RFID门锁系统的工作原理，比较其与传统机械锁的区别。分析刷卡开锁功能的数据流，说明电子标签编码的唯一性在物联网应用中的重要性。计算思维设计实现刷卡开锁功能的算法，包括数据读取、比对和开锁指令发送的过程。使用编程语言和硬件模块，编写实现刷卡开锁功能的程序。数字化学习与创新利用物联实验设备，搭建RFID门锁系统的模拟实验环境。尝试改进刷卡开锁功能，提高其稳定性和安全性。信息社会责任讨论RFID门锁系统的隐私保护问题，提出加强数据安全和隐私保护的措施。分析RFID技术在其他领域的应用，思考其对社会的影响和潜在风险。第13课门铃通知即时到信息意识解释物联系统中反馈的概念和作用，举例说明反馈在物联系统中的应用。分析门铃远程通知功能的工作过程，说明其如何实现跨地域的通知功能。计算思维设计实现门铃远程通知功能的算法，包括数据采集、传输和通知的过程。使用MQTT服务器，编写实现门铃远程通知功能的程序。数字化学习与创新利用物联实验设备，搭建门铃远程通知功能的模拟实验环境。尝试使用不同的执行器（如蜂鸣器、显示屏等）实现通知功能，比较其优缺点。信息社会责任讨论门铃远程通知功能的隐私保护问题，提出加强数据安全和隐私保护的措施。分析物联系统中反馈机制的应用场景，思考其对提高生活质量和社会效率的作用。第14课远程控制更便捷信息意识解释物联系统中人工控制和自动控制的概念和区别，举例说明两者在物联系统中的应用。分析远程控制开锁功能的工作过程，说明其如何实现远程控制功能。计算思维设计实现远程控制开锁功能的算法，包括指令发送、接收和执行的过程。使用MQTT服务器，编写实现远程控制开锁功能的程序。数字化学习与创新利用物联实验设备，搭建远程控制开锁功能的模拟实验环境。尝试改进远程控制功能，提高其响应速度和稳定性。信息社会责任讨论远程控制功能的安全性问题，提出加强身份验证和访问控制的措施。分析远程控制技术在其他领域的应用，思考其对社会的影响和潜在风险。第15课面容钥匙显智能信息意识解释人脸识别技术的基本原理和应用场景，说明其在物联系统中的作用。分析刷脸开锁功能的工作过程，说明其如何实现智能开锁功能。计算思维设计实现刷脸开锁功能的算法，包括人脸检测、特征提取和匹配的过程。使用摄像头和人脸识别平台，编写实现刷脸开锁功能的程序。数字化学习与创新利用物联实验设备，搭建刷脸开锁功能的模拟实验环境。尝试结合其他技术（如指纹识别、语音识别等），设计实现多模态生物识别开锁功能。信息社会责任讨论刷脸开锁功能的隐私保护问题，提出加强数据安全和隐私保护的措施。分析人脸识别技术在其他领域的应用，思考其对社会的影响和潜在风险，讨论如何合理、合规地使用这项技术。三、作业设计与实施第11课物联功能细分解作业1：观察与记录内容：观察并记录生活中遇到的物联系统，如智能家居、共享单车等，描述其基本功能。形式：文字记录+照片或视频要求：详细描述物联系统的应用场景、工作过程和核心功能，附上相关照片或视频作为佐证。作业2：绘制结构图内容：绘制物联系统的三层结构图，解释各层的功能和作用。形式：手绘或电子绘图工具要求：结构图清晰明了，能够准确反映物联系统的三层结构和各层功能。第12课刷卡开锁易实现作业1：算法设计内容：设计实现刷卡开锁功能的算法，包括数据读取、比对和开锁指令发送的过程。形式：流程图或伪代码要求：算法设计合理，能够准确反映刷卡开锁功能的工作流程。作业2：程序编写与测试内容：使用编程语言和硬件模块，编写实现刷卡开锁功能的程序，并进行测试。形式：程序代码+测试报告要求：程序代码正确无误，测试报告详细记录测试过程和结果，分析存在的问题并提出改进措施。第13课门铃通知即时到作业1：算法设计与实现内容：设计实现门铃远程通知功能的算法，包括数据采集、传输和通知的过程，并使用MQTT服务器进行实现。形式：流程图+程序代码要求：算法设计合理，程序代码正确无误，能够实现门铃远程通知功能。作业2：实验环境搭建与测试内容：利用物联实验设备，搭建门铃远程通知功能的模拟实验环境，并进行测试。形式：实验报告+视频演示要求：实验报告详细记录实验过程和结果，视频演示清晰展示门铃远程通知功能的实现效果。第14课远程控制更便捷作业1：算法设计与实现内容：设计实现远程控制开锁功能的算法，包括指令发送、接收和执行的过程，并使用MQTT服务器进行实现。形式：流程图+程序代码要求：算法设计合理，程序代码正确无误，能够实现远程控制开锁功能。作业2：功能改进与优化内容：尝试改进远程控制功能，提高其响应速度和稳定性，并编写改进报告。形式：改进报告+测试数据要求：改进报告详细记录改进思路、实施过程和效果评估，测试数据准确反映改进前后的性能对比。第15课面容钥匙显智能作业1：算法设计与实现内容：设计实现刷脸开锁功能的算法，包括人脸检测、特征提取和匹配的过程，并使用摄像头和人脸识别平台进行实现。形式：流程图+程序代码要求：算法设计合理，程序代码正确无误，能够实现刷脸开锁功能。作业2：多模态生物识别设计内容：结合其他技术（如指纹识别、语音识别等），设计实现多模态生物识别开锁功能，并编写设计方案。形式：设计方案+演示视频要求：设计方案详细阐述设计思路、技术实现和预期效果，演示视频清晰展示多模态生物识别开锁功能的实现效果。通过以上作业设计与实施，学生将能够全面深入地了解物联系统的基本概念、三层结构、核心功能及实现原理，掌握物联网中的数据传输协议和应用场景，提高信息意识、计算思维、数字化学习与创新能力和信息社会责任。十五、“教-学-评”一致性课时设计一、课程基本信息教材版本：2024新人教版信息科技八年级单元主题：第三单元简单物联功能实践课时设计：第11课物联功能细分解第12课刷卡开锁易实现第13课门铃通知即时到第14课远程控制更便捷第15课面容钥匙显智能二、第11课物联功能细分解教学目标信息意识：能够识别身边的物联系统，了解物联系统的基本概念和三层结构。能够分析物联门锁系统的核心功能，形成以数据为核心分解物联功能的意识。计算思维：能够将物联系统的功能分解为输入、计算和输出三个模块，理解各模块之间的相互作用。数字化学习与创新：能够利用数字化工具和资源，开展物联功能的分析活动。信息社会责任：能够评估物联系统提供的数据和信息的价值和可靠性，识别数据泄露和隐私保护的重要性。作业目标预习刷卡开锁功能的实现原理，并思考如何模拟实现该功能。教学过程引入新课：展示物联公交站牌系统的图片或视频，引导学生思考该系统如何实现到站提醒功能。引导学生分析物联系统的三层结构，即感知层、网络层和应用层。讲解物联门锁系统：介绍物联门锁系统的基本概念和应用场景。分析物联门锁系统的核心功能，如刷卡开锁、门铃远程通知、远程控制开锁和刷脸开锁。分解物联门锁功能：以刷卡开锁功能为例，通过数据流分析，了解刷卡开锁的工作流程。引导学生思考其他功能的实现过程和所需硬件。课堂活动：分组讨论物联门锁系统的其他功能，并填写功能分析表。分享讨论结果，教师点评。课堂总结：总结物联系统的三层结构和各层功能。强调以数据为核心分解物联功能的重要性。作业布置：预习刷卡开锁功能的实现原理，并思考如何模拟实现该功能。评价方式学生自评：检查自己对物联系统三层结构的理解程度。教师评价：通过课堂讨论和作业检查，评估学生对物联门锁系统功能的分解能力。三、第12课刷卡开锁易实现教学目标信息意识：了解刷卡开锁的工作流程，认识电子标签编码的唯一性在物联网应用中的重要性。计算思维：能够运用编程和硬件连接的方法，模拟实现刷卡开锁功能。数字化学习与创新：能够利用数字化工具和资源，开展刷卡开锁功能的实践活动。信息社会责任：能够认识到物联系统在应用中的隐私保护问题，增强信息安全意识。作业目标预习门铃远程通知功能的实现原理，并思考如何模拟实现该功能。教学过程复习旧知：回顾物联系统的三层结构和物联门锁系统的核心功能。讲解刷卡开锁原理：介绍RFID门锁系统的工作原理，包括电子标签、读卡器、控制模块和锁体等组成部分。分析刷卡开锁的工作流程，包括输入、计算和输出三个模块。动手实践：使用主控板、RFID读卡器模块和舵机搭建实验环境。编程实现刷卡开锁功能，并观察实验结果。课堂活动：分组进行刷卡开锁功能实践，记录实验过程和结果。分享实验经验和遇到的问题，教师指导解决。课堂总结：总结刷卡开锁功能的实现原理和工作流程。强调电子标签编码的唯一性在物联网应用中的重要性。作业布置：预习门铃远程通知功能的实现原理，并思考如何模拟实现该功能。评价方式学生自评：检查自己对刷卡开锁功能的实现原理和工作流程的掌握情况。教师评价：通过动手实践和课堂讨论，评估学生的编程和硬件连接能力。四、第13课门铃通知即时到教学目标信息意识：了解门铃远程通知的工作过程，认识物联系统中的反馈及其作用。计算思维：能够运用编程和硬件连接的方法，模拟实现门铃远程通知功能。数字化学习与创新：能够利用物联网服务平台存储和传输数据，开展门铃远程通知功能的实践活动。信息社会责任：能够认识到物联系统对个人信息和社会安全的影响，增强信息安全意识。作业目标预习远程控制开锁功能的实现原理，并思考如何模拟实现该功能。教学过程复习旧知：回顾刷卡开锁功能的实现原理和工作流程。讲解门铃远程通知原理：介绍物联系统中反馈的概念和作用。分析门铃远程通知功能的工作过程，包括输入、计算和输出三个模块。动手实践：使用主控板、按键传感器和MQTT服务器搭建实验环境。编程实现门铃远程通知功能，并观察实验结果。课堂活动：分组进行门铃远程通知功能实践，记录实验过程和结果。分享实验经验和遇到的问题，教师指导解决。课堂总结：总结门铃远程通知功能的实现原理和工作流程。强调反馈在物联系统中的作用和价值。作业布置：预习远程控制开锁功能的实现原理，并思考如何模拟实现该功能。评价方式学生自评：检查自己对门铃远程通知功能的实现原理和工作流程的掌握情况。教师评价：通过动手实践和课堂讨论，评估学生的编程和硬件连接能力，以及物联网服务平台的使用能力。五、第14课远程控制更便捷教学目标信息意识：了解物联系统中控制实现的过程，知道反