新一代信息技术教案 第4章 万物互联

教案首页课题名称第4章万物互联（1）——4.1~4.3课次8授课类型理论□实践□理实一体□其他学时2授课日期授课班级授课地点教学目的与要求知识目标：1.了解物联网的基本概念；2.了解物联网的发展史。能力目标：能够清晰描述物联网的基本概念；能简单描述物联网的发展历史。素质目标：1.了解伦理道德准则，规范日常信息行为；2.了解相关法律法规并自觉遵守；3.具备信息安全意识和相关防护能力。课程思政目标：增强民族自豪感，学习大国工匠精神，树立科技报国思想。教学重点物联网的基本概念教学难点物联网的工作方式教学方法与手段教学方法：课件讲解、举例说明、对比分析、启发引导学生学法：预习—听讲---讨论---复习—自学扩展设计意图：激发学生学习兴趣、提高课堂学习效率教学资源：课件、视频资料课程思政要素要点通过对物联网的发展历史的介绍，和我国物联网技术的发展情况介绍，增强学生的民族自豪感，树立学生科技报国志向。通过对一只口红的思考学习艾什顿不断钻研、勤于思考的科学探索精神。课外作业查阅物联网相关资料教学反思教案纸第4章万物互联（1）——4.1-4.3一、整体设计1.复习引入（10分钟）2.新知识讲解（80分钟）4.1物联网又火了4.2物联网的“前世今生”4.3热概念冷思考3.总结与布置作业（10分钟）二、复习引入1.上节课内容回顾：（1）云计算的优势与挑战（2）云计算引领生活新方向2.新课引入：李彦宏说，移动互联网的时代结束了。周鸿祚说，互联网下半场就要开启。Google董事长埃里克•施密特(ErieSchmidt)预言：互联网即将消失，一个高度个性化、互动化的有趣世界即将诞生。下一个足以颠覆微信、超越阿里巴巴的超级风口在哪里？当下看，唯有物联网。三、新知识讲解1.物联网又火了从好莱坞大片来说一说物联网美国好莱坞电影使用先进的高科技进行制作，让我们实现了许多幻想，人们把那里称作“梦工厂”。好莱坞大片拥有无可比拟的观赏性和征服力，总能给人以极大的震撼和幻想，告诉你什么叫真正的电影，告诉你什么叫现代电影。这些大片充分体现了科技和艺术结合的魅力，同时，它们又总能紧跟潮流，将最时尚、最前沿的新东西融入电影当中。（1）《大战皇家赌场》：物联网的萌芽在电影中，有这么一个情节：英国军情六处首脑、邦德的指挥官M夫人让人使用貌似冲击钻的家伙在邦德的手臂中植入了一枚电子芯片，并通过扫描设备将邦德的身份信息植入芯片，如图4-1所示。此时，德对M夫人说：“你想监视我?”M夫人不动声色地说:“是的。”正是这枚能够识别个人身份信息的芯片，关键时候成为邦德的救命恩人。勒·希弗斯为了除掉邦德，在他的酒里下毒。当邦德历尽千辛万苦钻到车内，并使用扫描设备激活电子芯片后，一条求助消息发送到总部的信息系统中。（2）《豚鼠特工队》：物联网的雏形豚鼠特工队进入赛博的实验室后，集群风暴已经启动。通过卫星发送指令，全球范围内的所有赛博家用电器都接收到微型芯片的信号，并变成各种类型的武器开始攻击人类。贪吃的赫尔利拿了一块蛋糕放到了微波炉中，结果微波炉是个不折不扣的资深吃货，熟练地使用辣椒、鸡蛋、牛肉等原料，选择一定方式准备炭烧赫尔利，并精确地计算出了烤熟时间，关键时刻，达尔文和其他同伴及时将赫尔利解救出来了。（3）《阿凡达》：史上最强物联网宣传片在未来世界中，人类为获取另一星球潘多拉星球的资源启动了阿凡达计划，并以人类与纳美人（潘多拉星球土著）的脱氧核糖核胶(DNA,DeoxyriboNucleicAcid)混合，培养出身高近3m的“阿凡达”，以方便在潘多拉星球生存和开采矿产。受伤的退役军人杰克同意接受实验并以他的阿凡达来到天堂般的潘多拉星球。（4）《绝对控制》：物联网统治世界里根在向投资人推介的说明会上播放的视频宕机，新来的“码农”埃德波特凭借娴熟的技术，不费吹灰之力就把故障摆平了。里根对他赞赏有加，并邀请他前往自己的住宅帮忙检查网络设备，而这是一切“不安全”的开始，埃德还将里根豪宅的全部网络系统进行了升级，甚至“染指”了无处不在的智能家居系统，还嘲笑说“这些软件太Out了，都是被时代抛弃的老古董”。天知道埃德在智能家居系统上动了多少手脚，预留了多少后门程序和木马，这就像一颗颗定时炸弹，成了日后埃德报复里根的致命武器。2．物联网的前世今生（1）物联网的思想起源物联网的英文说法其实更清楚,"TheInternetofThings"直译过来就是“物体的互联网”。它的小目标是实现人与物体的自由交流，终极目标是让每个物体通过传感系统接入网络，让人们在享受“随时随地”两个维度的自由交流外，再加上一个“随物”的第三维度自由。物联网的思想起源于哪里？这个科幻般的愿景会给人们的生活带来什么便利？它能够最终实现吗？（2）咖啡壶事件剑桥大学特洛伊计算机实验室的科学家们编写了一套程序，并在咖啡壶旁边安装了一个便携式摄像机，镜头对准咖啡壶，利用计算机图像捕捉技术，以3帧/秒的速率传输到实验室的计算机上，以方便科学家们随时查看咖啡是否煮好，省了上下楼的麻烦。1993年，这套简单的本地“咖啡观测”系统又经过实验室其他同事的更新，以1帧/秒的速率通过实验室网站连接到了互联网上。没想到的是，仅仅为了窥探“咖啡煮好了没有”，全世界互联网用户蜂拥而至，近240万人点击过这家名噪一时的“咖啡壶”网站。“咖啡壶事件”是大家公认的物联网起源，关于物联网的起源，还有另一种说法“可乐机事件”。（3）比尔·盖茨与《未来之路》关于物物相连，盖茨脑洞大开，对于未来做了种种预测，许多梦想已经照进现实。《未来之路》中写道：“你能把所有信息和更多软件存入一种信息装置中，我们姑且称之为袖珍个人计算机。它与钱包一样大小，你可把它放进口袋或手提袋中。它不仅可以显示信息和时刻表，而且能让你阅读/发送电子邮件、记录天气和股票评论，还可以玩简单或者复杂的游戏。开会时你可以用它做笔记，预定一场美丽的约会，查看一下朋友的信息。”这不正是我们须臾不可离身的智能手机吗？虽然盖茨描述的袖珍个人计算机与智能手机并不完全一样，但基本上就是智能手机的雏形。《未来之路》中写道：“如果你想欣赏博物馆或美术馆的艺术作品，那么你可以‘走’进一种视觉显示画面，在作品之中自由切换，就像你亲自在现场一般。你可以用超级链路来了解一幅画或一尊雕像的详细信息，你可以问任何问题，而不必担心被误解为略懂先生。在虚拟美术馆中漫游感受与在参观真正的美术馆会有所不同，但这是种非常有益的近似。正如虽然你并未去剧院或体育馆，但是通过电视观看芭蕾舞或篮球赛样令人心潮澎湃，那画面太美，我不敢看。”《未来之路》中写道：“所有这些信息都将易于获取，而且完全是私人订制的。你可以浏览你感兴趣的任何信息，以任何方式获取任何时间产生的各类信息。你可以摆脱电视台的控制，点播任意电视节目；你可以购物、点菜，与业余爱好者联络，或在任何时候随心所欲地发布信息；夜间新闻广播会在你设定的开始时刻播放，且刚好持续到你所需要的时间为止。”苹果Siri、谷歌助手、桌面百度、微软小娜正在这条路上进化。智能助手，听你所言，知你所想，懂你所看，一句话帮你订制个性生活。（4）一支口红引发的创新二十世纪八九十年代，零售商们普遍采用条形码扫描系统进行库存管理，但条形码不能传递产品的位置信息，无法得知货架上实时的销售状况，以致无法及时补充售罄整的商品。“显然，条形码并不完美。”艾什顿表示。他认为，一定能够找出一种可以跟踪商品动态变化的方法。这一想法得到了宝洁高层的认可，高层授意艾什顿继续探索这个点子。与此同时，英国的零售商们开始流行办理会员卡，该卡内置有一种无线通信芯片（电子标签）。一家芯片制造商向艾什顿演示了芯片的工作原理，并语重心长地告诉他，芯片上的数据无须读卡器，即可进行无线传输。艾什顿把一枚小小的无线电芯片放人一支口红，把一副天线安装在货架上，这使得口红包装的数据可以提醒商店管理人员哪些商品已经不在架子上了。这种科技让艾什顿多了双安在货架上的“眼睛”，而如果计算机只会在电子表格中查阅数据，那这一切都不会发生了。艾什顿将其笼统地命名为“存储系统”，它成为艾什顿的第一个发明专利。3.热概念冷思考人们常说：“云里云计算，雾里物联网”，自从2009年响亮鸣笛以后，物联网(IoT)像一辆疾驰的列车，无论是地方政府、科研院所、企业，还是行业用户，都争先恐后地登上这辆列车，规划、标准、扶持政策纷至沓来。那么，问题来了：究竟什么是物联网？物联网是如何工作的？它的体系架构是怎样的？关键技术有哪些？（1）物联网的脸谱物联网概念：国家标准

GBT

3745—2017《物联网术语》对物联网的定义为:“通过感知设备，按照约定协议，连接物、人、系统和信息资源，实现对物理和虚拟世界的信息进行处理并作出反应的智能服务系统。”感知设备是能够获取对象信息并提供接入网络能力的设备。物联网协议是双方实体完成通信或服务所必须遵循的规则和约定。物联网中的“物”即物理实体，是能够被物联网感知但不依赖物联网感知而存在的实体。这里的“物”要满足一定条件才能够被纳入“物联网”的范围：要实体有相应的数据收发器，要有数据传输信道，要有一定的存储功能，要有中央处理器，要有操作系统，要有专门的应用程序，遵循物联网的通信协议，在世界网络中有可被识别的唯一标识。物联网与互联网最大的差别就是：如果说互联网让全世界变成了一个村，让这个村变成了一个人，这个人充满着智慧；互联网连接虚拟信息空间，而物联网连接现实物理世界；如果说互联网是人的大脑，那物联网就是人的四肢。其实，物联网实际上只是多了一个底层的数据采集环节，大致是4类数据的采集：电子标签显示身份、传感器捕捉状态、摄像头记录图像、GPS进行跟踪定位。受技术和产业成熟度的综合驱动，物联网呈现“边缘的智能化、连接的泛在化、服务的平台化、数据的延伸化”新特征。（2）物联网是如何工作的物联网的基本工作原理是：首先，对物体属性进行标识，属性包括静态和动态的属性，静态属性可以直接存储在标签中，动态属性需要先由传感器实时进行探测。其次，需要识别设备完成对物体属性的读取，并将信息转换为适合网络传输的数据格式。最后，将物体的信息通过网络传输到信息处理中心，有信息处理中心完成物体通信的相关计算。处理中心可以是分布式的，如家里的电脑或手机，也可以是集中式的，如互联网数据中心。物联网的发展需要经历4个阶段：第一阶段是电子标签和传感器被广泛应用在物流、销售和制药领域；第二阶段是实现物体互联；第三阶段是物体进入半智能化；第四阶段是物体进入了全智能化。在规模性、流动性条件的保障下实现任何时间、任何地点、任何人和任何物(4A，AnytimeAnywhereAnyoneAnything)的通信。四、总结及布置作业1.总结本节课我们从物联网的概念、诞生及发展历史入手，学习了物联网的工作方式。2.布置作业：查阅物联网相关资料五、板书设计第4章万物互联一、物联网又火了1.《大战皇家赌场》：物联网的萌芽2.《豚鼠特工队》：物联网的雏形3.《阿凡达》：史上最强物联网宣传片4.《绝对控制》：物联网统治世界二、物联网的前世今生1.物联网的思想起源2.咖啡壶