中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺21世紀(jì)教育網(wǎng)精品試卷·第2頁（共2頁）21世紀(jì)教育網(wǎng)()認(rèn)識智慧農(nóng)業(yè)教學(xué)設(shè)計課題認(rèn)識智慧農(nóng)業(yè)單元認(rèn)識物聯(lián)網(wǎng)——探秘智慧農(nóng)業(yè)示范區(qū)學(xué)科信息科技年級八年級教材分析本課圍繞智慧農(nóng)業(yè)展開，以物聯(lián)網(wǎng)為核心知識載體。內(nèi)容設(shè)計層次清晰，先從展廳體驗(yàn)引入農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)概念，通過與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)對比突出其優(yōu)勢；接著詳細(xì)闡述農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時監(jiān)測、遠(yuǎn)程控制、查詢、警告等功能，總結(jié)其特征；再引導(dǎo)學(xué)生探討物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的區(qū)別，培養(yǎng)對比分析能力。實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)計思維導(dǎo)圖制作，強(qiáng)化知識體系構(gòu)建。拓展部分以實(shí)際案例展現(xiàn)萬物互聯(lián)發(fā)展態(tài)勢，最后引導(dǎo)學(xué)生暢想萬物互聯(lián)帶來的學(xué)習(xí)生活改變及機(jī)遇挑戰(zhàn)，將知識延伸至生活與社會，激發(fā)學(xué)生對科技發(fā)展的思考與探索興趣，兼具知識性與實(shí)踐性。學(xué)習(xí)目標(biāo)信息意識：能準(zhǔn)確描述農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集、傳輸與分析流程，理解傳感器網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境監(jiān)測中的關(guān)鍵作用。計算思維：掌握物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)"感知-傳輸-處理-控制"的邏輯鏈條，能繪制智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的抽象模型。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：運(yùn)用思維導(dǎo)圖工具結(jié)構(gòu)化呈現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)的技術(shù)架構(gòu)，探索可視化表達(dá)方法。信息社會責(zé)任：識別農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)安全風(fēng)險（如傳感器數(shù)據(jù)篡改），建立基本的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)意識。重點(diǎn)?農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的核心特征?：實(shí)時監(jiān)測、遠(yuǎn)程控制、智能預(yù)警等功能實(shí)現(xiàn)原理；?物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)區(qū)別?：重點(diǎn)對比連接對象（物物互聯(lián)vs人人互聯(lián)）與傳輸方式（自動傳感vs人工輸入）；?智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)架構(gòu)?：傳感器網(wǎng)絡(luò)-數(shù)據(jù)傳輸-云平臺分析-設(shè)備控制的完整閉環(huán)。難點(diǎn)?抽象概念具象化?：如何將"物物互聯(lián)"理論轉(zhuǎn)化為溫室大棚等具體應(yīng)用場景的認(rèn)知；?技術(shù)邏輯理解?：學(xué)生易混淆傳感器數(shù)據(jù)采集（如CO?濃度監(jiān)測）與執(zhí)行器控制（如自動灌溉）的因果關(guān)系。教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖導(dǎo)入新課聚焦進(jìn)入智慧農(nóng)業(yè)示范區(qū)的展廳，我們可以著重了解農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的概念及功能。請從功能描述中總結(jié)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的特征，并思考物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的區(qū)別。本課以智慧農(nóng)業(yè)為主題設(shè)計制作思維導(dǎo)圖。講授新課物聯(lián)網(wǎng)與智慧農(nóng)業(yè)通過展廳內(nèi)的介紹可知，我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)憑經(jīng)驗(yàn)施肥和灌溉，不僅會浪費(fèi)大量的人力和物力，還會對環(huán)境保護(hù)與水土保持構(gòu)成嚴(yán)重威脅。而智慧農(nóng)業(yè)是指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地內(nèi)集成物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動控制與輔助決策支持技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)無人化、自動化和智能化，從而合理使用農(nóng)業(yè)資源，降低成本，提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。其中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用成為關(guān)鍵要素。物聯(lián)網(wǎng)(InternetofThings,IoT),是繼計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮，它對促進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展、帶動人類的進(jìn)步發(fā)揮著重要的作用。從字面上理解，物聯(lián)網(wǎng)是物與物、物與人之間通過互聯(lián)網(wǎng)相互連接，如家里的空調(diào)、冰箱，人們身上戴的手表、穿的衣服，出行使用的自行車、汽車等與人的互聯(lián)。萬物互聯(lián)就是物聯(lián)網(wǎng)的概念與目的，物聯(lián)網(wǎng)可以使人們獲取的信息更加豐富，物與人、物與物的互聯(lián)互通更為廣泛，人們與周圍世界的交互更為智慧。說一說物聯(lián)網(wǎng)作為一個“年輕”的概念，發(fā)展至今不過歷經(jīng)30多年。嘗試概括一下什么是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。能量加油站物聯(lián)網(wǎng)起源之謎關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的起源有不同的說法。一種說法是，1990年，施樂公司的一群程序員喜歡喝冰鎮(zhèn)飲料卻嫌上下樓累，而且有時滿懷希望下樓了，飲料售賣機(jī)卻沒有貨。于是他們發(fā)揮專長，將飲料售賣機(jī)連接到網(wǎng)絡(luò)上，同時編寫程序監(jiān)視飲料售賣機(jī)內(nèi)的飲料數(shù)量和冰鎮(zhèn)情況。還有一種說法是，劍橋大學(xué)特洛伊計算機(jī)實(shí)驗(yàn)室里，科學(xué)家們經(jīng)常要下樓去煮咖啡，還要時刻關(guān)注咖啡煮好沒有，既麻煩又耽誤工作。于是，他們編寫了一套程序，在咖啡壺旁邊安裝了一個便攜式攝像頭，利用終端計算機(jī)的圖像捕捉技術(shù)將實(shí)況傳遞到實(shí)驗(yàn)室的計算機(jī)上。這樣，工作人員就可以隨時查看咖啡是否煮好，省了不少麻煩。二、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的功能在智慧農(nóng)業(yè)示范區(qū)里，我們能夠處處體驗(yàn)到物聯(lián)網(wǎng)“感知”農(nóng)業(yè)的技術(shù)。在生產(chǎn)基地的網(wǎng)絡(luò)中控室里，溫室環(huán)境監(jiān)控大屏掛在墻上，智慧溫室大棚內(nèi)的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度一目了然。這套溫室環(huán)境監(jiān)測與智能控制系統(tǒng)，通過各種傳感器“捕捉”各項(xiàng)數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)采集控制器匯總、網(wǎng)絡(luò)中控室電腦分析處理，結(jié)果即時顯示在屏幕上，管理人員通過網(wǎng)絡(luò)中控室中的主要設(shè)備——農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控或者發(fā)送指令。在此過程中，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)以下功能。(1)實(shí)時監(jiān)測功能。通過傳感設(shè)備實(shí)時采集智慧溫室大棚內(nèi)的空氣溫度、空氣濕度、二氧化碳、光照、土壤水分、土壤溫度、棚外溫度與風(fēng)速等數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)通過移動通信網(wǎng)絡(luò)傳輸給農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)云平臺，由平臺對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。(2)遠(yuǎn)程控制功能。智慧溫室大棚安裝電動卷簾、排風(fēng)、灌溉系統(tǒng)等機(jī)電設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。用戶可通過移動設(shè)備或電腦登錄農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)云平臺，控制溫室內(nèi)的卷簾機(jī)、排風(fēng)機(jī)、水閥的開關(guān)，也可設(shè)定好控制邏輯，由系統(tǒng)根據(jù)大棚內(nèi)外情況自動開啟或關(guān)閉卷簾機(jī)、排風(fēng)機(jī)、水閥等機(jī)電設(shè)備。(3)查詢功能。用戶使用移動設(shè)備或電腦登錄系統(tǒng)后，可以實(shí)時查詢智慧溫室大棚內(nèi)的各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)、歷史溫濕度曲線、歷史機(jī)電設(shè)備操作記錄、歷史照片等信息，還可以查詢當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)政策、市場行情、供求信息等，實(shí)現(xiàn)有針對性的綜合信息服務(wù)。(4)警告功能。警告功能需預(yù)先設(shè)定適合條件的上限值和下限值，限值可根據(jù)農(nóng)作物種類、生長周期和季節(jié)的變化進(jìn)行修改。當(dāng)某個數(shù)據(jù)超出限值時，系統(tǒng)立即將警告信息發(fā)送給相應(yīng)的農(nóng)戶，提示農(nóng)戶及時采取措施。寫一寫歸納總結(jié)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的特征有哪些，將關(guān)鍵詞填寫到下圖中。參考：三、物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)我們曾經(jīng)學(xué)習(xí)過互聯(lián)網(wǎng)的特征，物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)有什么不同呢？議一議物聯(lián)網(wǎng)可以將生活中見到的物品通過互聯(lián)網(wǎng)相互連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)對事物的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)——互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用都是針對人與人的特定領(lǐng)域，所有的信息都是通過人上傳的，也是由人來接收信息，而物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)使人與物、物與物之間的對話得以實(shí)現(xiàn)。在物聯(lián)網(wǎng)中，信息通過設(shè)備收集上傳，由后臺云端進(jìn)行自動處理后再發(fā)出指令讓設(shè)備執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)無人化操作。請討論物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的區(qū)別并填寫下表。物聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)連接對象參考：設(shè)計在下面的方框中繪制思維導(dǎo)圖的草圖，中心主題為“智慧農(nóng)業(yè)示范區(qū)”,添加子主題為“智慧農(nóng)業(yè)”,歸納總結(jié)智慧農(nóng)業(yè)的概念、功能和特征。實(shí)踐新建一個思維導(dǎo)圖文件，根據(jù)剛剛繪制的草圖，在軟件中制作完成以“智慧農(nóng)業(yè)”為主題的思維導(dǎo)圖。參考：拓展中聯(lián)重科沅江智慧農(nóng)業(yè)示范基地正在開發(fā)適應(yīng)湖南農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)環(huán)境的智慧農(nóng)業(yè)模式，打造具有全國影響力的生態(tài)優(yōu)質(zhì)品牌大米，提升沅江乃至湖南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平。自實(shí)施以來，基地實(shí)現(xiàn)了增產(chǎn)增收和節(jié)肥減藥，既保護(hù)土地環(huán)境，又節(jié)省了人工，同時還實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)出全程可追溯?，F(xiàn)在，大量的智能設(shè)備、邊緣設(shè)備分布在各個角落形成了萬物互聯(lián)，在人工智能等技術(shù)驅(qū)動下，萬物互聯(lián)正在向萬物智能演變，全球物聯(lián)網(wǎng)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。在此過程中，越來越多的設(shè)備需要實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，這為全球物聯(lián)網(wǎng)連接市場帶來了巨大發(fā)展機(jī)遇，但隨之誕生的多樣化物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議和不同生態(tài)體系的兼容也將導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)面臨新的挑戰(zhàn)。進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)時代，人們的生活又會是什么樣子呢?請結(jié)合以上材料和生活中的實(shí)例暢想在萬物互聯(lián)的情境下我們的學(xué)習(xí)和生活會發(fā)生哪些改變，總結(jié)萬物互聯(lián)帶來了哪些機(jī)遇與挑戰(zhàn)。拓展學(xué)習(xí)——MQTT輕量級物聯(lián)網(wǎng)消息推送協(xié)議MQTT是機(jī)器對機(jī)器(M2M)/物聯(lián)網(wǎng)(IoT)連接協(xié)議。它被設(shè)計為一個極其輕量級的發(fā)布/訂閱消息傳輸協(xié)議。對于需要較小代碼占用空間和/或網(wǎng)絡(luò)帶寬非常寶貴的遠(yuǎn)程連接非常有用，是專為受限設(shè)備和低帶寬、高延遲或不可靠的網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計。這些原則也使該協(xié)議成為新興的“機(jī)器到機(jī)器”(M2M)或物聯(lián)網(wǎng)(IoT)世界的連接設(shè)備，以及帶寬和電池功率非常高的移動應(yīng)用的理想選擇。例如，它已被用于通過衛(wèi)星鏈路與代理通信的傳感器、與醫(yī)療服務(wù)提供者的撥號連接，以及一系列家庭自動化和小型設(shè)備場景。它也是移動應(yīng)用的理想選擇，因?yàn)樗w積小，功耗低，數(shù)據(jù)包最小，并且可以有效地將信息分配給一個或多個接收器。MQTT特點(diǎn)開放消息協(xié)議，簡單易實(shí)現(xiàn)發(fā)布訂閱模式，一對多消息發(fā)布基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)連接,提供有序，無損，雙向連接。1字節(jié)固定報頭，2字節(jié)心跳報文，最小化傳輸開銷和協(xié)議交換，有效減少網(wǎng)絡(luò)流量。消息QoS支持，可靠傳輸保證MQTT應(yīng)用MQTT協(xié)議廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、智能硬件、車聯(lián)網(wǎng)、電力能源等領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)M2M通信，物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)采集Android消息推送，WEB消息推送移動即時消息，例如FacebookMessenger智能硬件、智能家具、智能電器車聯(lián)網(wǎng)通信，電動車站樁采集智慧城市、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教育電力、石油與能源等行業(yè)市場了解智慧農(nóng)業(yè)的概念，了解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對于智慧農(nóng)業(yè)的重要性。了解物聯(lián)網(wǎng)的起源。了解農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中常見的功能。嘗試歸納總結(jié)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的特征有哪些。學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系。完成智慧農(nóng)業(yè)思維導(dǎo)圖。了解中聯(lián)重科沅江智慧農(nóng)業(yè)示范基地的智慧農(nóng)業(yè)模式。學(xué)習(xí)MQTT輕量級物聯(lián)網(wǎng)消息推送協(xié)議含義及特點(diǎn)、應(yīng)用。通過對比傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)與智慧農(nóng)業(yè)，引出物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)這一關(guān)鍵要素，并闡述物聯(lián)網(wǎng)概念與意義。在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生概括農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)定義，同時借助“能量加油站”激發(fā)興趣，幫助學(xué)生理解物聯(lián)網(wǎng)起源，深化對物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的基礎(chǔ)認(rèn)知。以智慧農(nóng)業(yè)示范區(qū)實(shí)例為切入點(diǎn)，詳細(xì)介紹農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在溫室環(huán)境監(jiān)測與智能控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的多項(xiàng)功能。引導(dǎo)學(xué)生在此基礎(chǔ)上歸納總結(jié)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)特征，強(qiáng)化對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的認(rèn)識，培養(yǎng)知識遷移與概括總結(jié)能力。通過回顧互聯(lián)網(wǎng)特征，引發(fā)對物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)區(qū)別的探討，借助表格梳理對比，深化對兩者本質(zhì)差異的理解。繪制思維導(dǎo)圖梳理智慧農(nóng)業(yè)相關(guān)內(nèi)容，結(jié)合案例拓展思考，培養(yǎng)學(xué)生分析歸納、創(chuàng)新聯(lián)想與辯證思維能力。通過學(xué)MQTT協(xié)議，了解物聯(lián)網(wǎng)中消息傳遞的特點(diǎn)，為深入學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)做好理論準(zhǔn)備。課后練習(xí)1.問答題?請結(jié)合智慧農(nóng)業(yè)的實(shí)際應(yīng)用場景，說明物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)如何通過"感知-傳輸-處理-控制"的閉環(huán)實(shí)現(xiàn)溫室環(huán)境的自動調(diào)節(jié)？（要求：至少包含傳感器類型、數(shù)據(jù)傳輸方式和控制設(shè)備的具體描述）2.?選擇題?(1)智慧農(nóng)業(yè)中，以下哪項(xiàng)不屬于物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用？A.無人機(jī)噴灑農(nóng)藥B.人工記錄溫濕度日志C.土壤墑情傳感器自動灌溉D.攝像頭監(jiān)測病蟲害(2)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸與互聯(lián)網(wǎng)的核心差異是：A.需要人工輸入數(shù)據(jù)B.依賴傳感器自動采集C.僅能傳輸文本信息D.必須使用5G網(wǎng)絡(luò)3.?判斷題?智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中，云平臺的分析結(jié)果可以直接控制大棚卷簾機(jī)的開關(guān)。（）傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)完全不需要物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，因?yàn)檗r(nóng)民經(jīng)驗(yàn)比傳感器數(shù)據(jù)更可靠。（）?答案參考?：問答題需體現(xiàn)光照/溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)采集、4G/LoRa傳輸、云平臺閾值分析、卷簾機(jī)/滴灌帶聯(lián)動控制。選擇題答案：2-B，3-B判斷題答案：4-√，5-×結(jié)合本課學(xué)習(xí)內(nèi)容，獨(dú)立完成課后練習(xí)。通過課后練習(xí)，進(jìn)一步鞏固本課學(xué)習(xí)的物聯(lián)網(wǎng)和智慧農(nóng)業(yè)相關(guān)的內(nèi)容。課堂小結(jié)組織學(xué)生分小組總結(jié)本課學(xué)習(xí)內(nèi)容，請每個小組代表說說自己小組總結(jié)的結(jié)果。教師做最后的補(bǔ)充。參考：今天我們共同探索了智慧農(nóng)業(yè)的核心技術(shù)——農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。通過展廳案例，我們認(rèn)識到物聯(lián)網(wǎng)通過傳感器實(shí)時采集環(huán)境數(shù)據(jù)，經(jīng)云平臺分析后實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和智能預(yù)警，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)走向精準(zhǔn)化、自動化。與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)相比，智慧農(nóng)