《拓展模塊4物聯(lián)網(wǎng)》教案

課題名稱模塊4物聯(lián)網(wǎng)授課類型理實(shí)一體

授課對象一年級(jí)學(xué)生授課課時(shí)4課時(shí)

所授課程信息技術(shù)（拓展模塊）授課地點(diǎn)多媒體實(shí)訓(xùn)室

所授教材《信息技術(shù)―拓展模塊》

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(shí)儲(chǔ)備、學(xué)

習(xí)特點(diǎn)和信息素養(yǎng)的情況如下。

1.知識(shí)儲(chǔ)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(shí)和技能。

2.學(xué)習(xí)特點(diǎn)

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(diǎn)。

（1）喜歡實(shí)踐動(dòng)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?；?、模塊化的學(xué)習(xí)過程，排斥時(shí)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)生宕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)，有一定的信息

意識(shí)和信息社會(huì)責(zé)任，但是在數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新方面仍需加強(qiáng)。

二、教學(xué)內(nèi)容

本節(jié)課選自拓展模塊4物聯(lián)網(wǎng)，主要:介紹物聯(lián)網(wǎng)的基本概念、體系結(jié)構(gòu)、感知層關(guān)鍵技術(shù)、網(wǎng)

絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用層關(guān)鍵技術(shù)、典型電U聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的安裝與配置等內(nèi)容，具體內(nèi)容見下圖。

物聯(lián)網(wǎng)

\（\（

認(rèn)識(shí)相8聯(lián)網(wǎng)被聯(lián)同物聯(lián)網(wǎng)感知層物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層典型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)

的體系結(jié)構(gòu)關(guān)|?技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)的安裝與比?

-物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ);_________J\1_Jk__________>

傳呼器巨麻問云計(jì)算女目介紹

和發(fā)展趨勢網(wǎng)絡(luò)層sswsgy無線通信網(wǎng)第中間件耍件設(shè)備安裝

汽聯(lián)網(wǎng)和其他砌技術(shù)的融合發(fā)展應(yīng)用層智能設(shè)筋衛(wèi)SM信物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用操作系蛻網(wǎng)絡(luò)配■

收件部署

埠臺(tái)測試

三、教學(xué)目標(biāo)

1.知識(shí)目標(biāo)

(1)了解物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)知識(shí)、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(dòng)識(shí)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(jì)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(biāo)

(1)能夠敘述物聯(lián)網(wǎng)的概念、發(fā)展趨勢和典型應(yīng)用場景；

(2)能簡單敘述物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)；

(3)能初步掌握物聯(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(biāo)

(1)培養(yǎng)良好的科學(xué)精神和職業(yè)道德；

(2)通過小組學(xué)習(xí)，培養(yǎng)與人溝通、協(xié)同工作、口才表達(dá)等能力。

四、教學(xué)重難點(diǎn)

1.教學(xué)重點(diǎn)

(1)物戢網(wǎng)的概念、發(fā)展趨勢和典型應(yīng)用場景；

(2)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)。

2.教學(xué)難點(diǎn)

典型物聯(lián)商應(yīng)用系統(tǒng)的安裝與配置。

五、教學(xué)準(zhǔn)備

1.教學(xué)環(huán)境

計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室(計(jì)算機(jī)、投影儀)。

2.教學(xué)用具

電子教室相關(guān)軟件、學(xué)習(xí)通。

3.教學(xué)材料

(1)模塊4物聯(lián)網(wǎng)教案

(2)模塊4物聯(lián)網(wǎng)課件

(3)微課4.1認(rèn)識(shí)物聯(lián)網(wǎng)

微課4.2物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)

微課4.3物聯(lián)網(wǎng)感知層關(guān)鍵技術(shù)

微課4.4物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)

微課4.5物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層關(guān)鍵技術(shù)

(4)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)學(xué)習(xí)筆記

(5)考核評價(jià)試卷

六、教學(xué)策略

教學(xué)方法：講授教學(xué)法問題教學(xué)法案例分析法討論法練習(xí)法

依托數(shù)字化學(xué)習(xí)資源，指導(dǎo)學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)書，通過考核評價(jià)習(xí)題檢測學(xué)習(xí)成效，通過學(xué)習(xí)筆

記導(dǎo)圖梳理總結(jié)、鞏固提高知識(shí)技能。

七、教學(xué)流程

圖形意義說明

(__)開始，結(jié)束

教師活動(dòng)

同了Tr0叼/””/<__>準(zhǔn)備

L_/學(xué)生活動(dòng)

O決策判斷

一般教學(xué)內(nèi)容

'?n：TL?|J?沖」

a教學(xué)媒體

?流程線

u口教學(xué)媒體與教師活動(dòng)組合

an教學(xué)媒體與學(xué)生活動(dòng)組合

u教學(xué)媒體與教學(xué)內(nèi)容組合

[?n]?m4g

嬴

八、教學(xué)環(huán)節(jié)

教學(xué)

教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動(dòng)策略與意圖

環(huán)節(jié)

向?qū)W生提問：你們在身邊接觸過哪些物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用？教師活動(dòng)1.問題教學(xué)

環(huán)節(jié)一法，通過提

如安防監(jiān)控、智能家居等。1.向?qū)W生

提問，進(jìn)問引到學(xué)生

物聯(lián)網(wǎng)(InternetofThings,IoT)是指通過信息傳感

課程導(dǎo)行課程導(dǎo)進(jìn)入到課程

器、射頻識(shí)別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描

入。主題。

入與學(xué)器等各種裝置與技術(shù)，實(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)

2.介紹物2.講授教學(xué)

習(xí)任務(wù)物體的狀態(tài)，采集聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位

聯(lián)網(wǎng)小節(jié)法，介紹物

置等各種信息，通過各類網(wǎng)絡(luò)接入，實(shí)現(xiàn)物與物、物與人的

(10分的學(xué)習(xí)任聯(lián)網(wǎng)概述、

泛在連接，實(shí)現(xiàn)對物品和過程的智能化感知、識(shí)別和管埋。本節(jié)知識(shí)圖

鐘)務(wù)。

本主題包含物聯(lián)網(wǎng)的基本知識(shí)、體系結(jié)構(gòu)、感知層、網(wǎng)譜及學(xué)習(xí)任

學(xué)生活動(dòng)

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)的安裝與配置等務(wù)，使學(xué)生

內(nèi)容。1.積極思了解本節(jié)教

考，回答

【學(xué)習(xí)任務(wù)】學(xué)內(nèi)容的全

問題。

通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，完成下列學(xué)習(xí)任務(wù)：貌。

2.認(rèn)真聽

1.在學(xué)習(xí)過程中認(rèn)真復(fù)習(xí)，梳理記錄好學(xué)習(xí)筆記；

取教師講

2.了解物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)知識(shí)、應(yīng)用領(lǐng)域、發(fā)展趨勢，以及

授內(nèi)容。

物聯(lián)網(wǎng)與其他信息技術(shù)的融合等；

3.明確本

3.了解物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)；

造，如圖所示。3.參與互

動(dòng)討論，

理解物聯(lián)

網(wǎng)的應(yīng)用

場景。

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(jìn)一步擴(kuò)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(gè)人家庭市

場逐步發(fā)展成熟的細(xì)分市場遞進(jìn)趨勢。

(2)標(biāo)準(zhǔn)體系逐漸成熟

物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系是一個(gè)漸進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)幾乎是不可能的。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)將是一個(gè)

涵蓋面很廣的標(biāo)準(zhǔn)體系，將隨著市場的逐漸發(fā)展而成熟。

(3)綜合性平臺(tái)即將出現(xiàn)

隨著行業(yè)應(yīng)用的逐漸成熟，新的通用性強(qiáng)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

平臺(tái)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(gè)單獨(dú)

的企業(yè)是無法完全獨(dú)立完成一個(gè)完整的解決方案的。一個(gè)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(yùn)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(tái)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(jī)器、人、社會(huì)的行動(dòng)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(jì)算機(jī)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(dòng)，而

是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)地，智能地直接為人服務(wù)。

1.物聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)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(jìn)步，又相互依賴的兩項(xiàng)

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(jìn)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(shí)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)塊縫與其他技術(shù)（例如大數(shù)據(jù)、人工智能

等）集成在一起的趨勢。

教學(xué)

教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動(dòng)策略與意圖

環(huán)節(jié)

4.2理解物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)教師活動(dòng)

環(huán)節(jié)三講授教學(xué)法

講授物聯(lián),通過介紹

層、

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的體系物聯(lián)網(wǎng)感知

結(jié)構(gòu)，包層、網(wǎng)絡(luò)層

的體系

括感知層、應(yīng)用層等

結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)層各層技術(shù)，

（15分、應(yīng)用層使學(xué)生了解

等各層技物聯(lián)網(wǎng)體系

鐘）

術(shù)。結(jié)構(gòu)中的各

層技術(shù)。

學(xué)生活動(dòng)

1.認(rèn)真聽

取教師講

授內(nèi)容。

2.積極思

物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)考，回答

4.2.1感知層問題。

3.了解物

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，聯(lián)網(wǎng)的體

由各種傳感器以及傳感器網(wǎng)關(guān)構(gòu)成。該層被認(rèn)為是物聯(lián)網(wǎng)的系結(jié)構(gòu)，

包括感知

核心層，主要作用是物品標(biāo)識(shí)和信息的智能采集，它由基本

層、網(wǎng)絡(luò)

的傳感器件（例如RFID標(biāo)簽和讀寫器、各類傳感器、攝像頭層、應(yīng)用

、GPS、二維碼標(biāo)簽和識(shí)讀器等基本標(biāo)識(shí)和傳感器件組成）層等各層

技術(shù)。

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

4.思考記

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)錄。

、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(biāo)簽、傳感器節(jié)點(diǎn)、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(jìn)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(dòng)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(shí)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(jī)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(jìn)入各類信息系

統(tǒng)進(jìn)行處理，并通過各種設(shè)備與人進(jìn)行交互。處理層由業(yè)務(wù)

支撐平臺(tái)（中間件平臺(tái)）、網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)（例如M2M管理平

臺(tái)）、信息處理平臺(tái)、信息安全平臺(tái)、服務(wù)支撐平臺(tái)等組成

,完成協(xié)同、管理、計(jì)算、存儲(chǔ)、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(jì)算服務(wù)模式、SOA系統(tǒng)架構(gòu)

方法等先進(jìn)技術(shù)和服務(wù)模式可被廣泛采用。

教學(xué)

教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動(dòng)策略與意圖

環(huán)節(jié)

.講授教學(xué)

4.3物聯(lián)網(wǎng)感知層關(guān)鍵技術(shù)教師活動(dòng)1

環(huán)節(jié)四［玄，r

4.3.1物聯(lián)網(wǎng)傳感器1.講授物紹物聯(lián)網(wǎng)傳

聯(lián)網(wǎng)感知

物聯(lián)網(wǎng)在物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的感知層中，傳感器主要負(fù)責(zé)接收對象的感器、自動(dòng)

層關(guān)鍵技識(shí)別、智能

感知層“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(jìn)

行處理、轉(zhuǎn)換和識(shí)別的多學(xué)科現(xiàn)代科學(xué)與工程技術(shù)。它涉及術(shù)，包括設(shè)備等相關(guān)

關(guān)鍵技物聯(lián)網(wǎng)傳

傳感器的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、開發(fā)、制造和測試，信息處理和識(shí)技術(shù)，使學(xué)

感器、自

術(shù)（15別，改進(jìn)活動(dòng)的應(yīng)用和評估。生了解物聯(lián)

動(dòng)識(shí)別、

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、宇網(wǎng)感知層的

分鐘）智能設(shè)備

宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護(hù)、資源勘探、醫(yī)學(xué)診斷、生物各項(xiàng)關(guān)鍵技

等。

工程、甚至文物保護(hù)等極其之泛的領(lǐng)域。/T*o

學(xué)生活動(dòng)

4.3.2自動(dòng)識(shí)別

認(rèn)真聽

.條形碼識(shí)別技術(shù)1.

1取教師講

由于在日常生活當(dāng)中條形碼充斥著大社會(huì)信息，這些信授內(nèi)容C

息數(shù)據(jù)的采集和分析將直接影響到社會(huì)人們的生活以及生產(chǎn)2.積極思

決策，并且自動(dòng)識(shí)別技術(shù)指的是通過識(shí)別裝置或掃描裝置，考，回答

自動(dòng)獲取物品當(dāng)中的一些負(fù)載信息，然后通過核心處理器對問題。

這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算。條形碼由不同寬度的黑白條以及3.了解物

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(dāng)中需要聯(lián)網(wǎng)感知

掃描和編譯這兩個(gè)環(huán)節(jié)，而對于現(xiàn)階段應(yīng)用十分廣泛的二維層關(guān)鍵技

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(dòng)術(shù)。

識(shí)別技術(shù)，這種技術(shù)可以將信息儲(chǔ)存在一維空間或二維空間4.思考記

當(dāng)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)錄。

備。

2.射頻識(shí)別技術(shù)

射頻識(shí)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

頻以別技術(shù)主要是利用射頻信號(hào)通過空間的耦合作用來實(shí)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(shí)，

射頻識(shí)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(dāng)中的應(yīng)用要求，該技術(shù)也可以存儲(chǔ)大量

的信息，具有較強(qiáng)的信息處理以及識(shí)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(jì)算處理能力的設(shè)備或機(jī)

器。功能完備的智能設(shè)備必須具備靈敏準(zhǔn)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(jì)算機(jī)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(jí)別可的定義為多種級(jí)別：

第一級(jí)，能感知環(huán)境的微智能傳感式硬件。

第二級(jí)，在第一級(jí)的基礎(chǔ)上增加自我調(diào)節(jié)能力一傳感式

智能設(shè)備。

第三級(jí)，在第二級(jí)基礎(chǔ)上增加學(xué)習(xí)能力并能夠與人類交

互。

更高級(jí)別的智能是全自動(dòng)感知、分析、決策，不需要人

的參與。

1.講授教學(xué)

4.4物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)教師活動(dòng)

環(huán)節(jié)五法，通過介

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1.講授物聯(lián)紹互聯(lián)網(wǎng)、

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

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層關(guān)無線傳感網(wǎng)

樞”，用于信息的傳輸。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層具有多種關(guān)鍵性技鍵性技術(shù)，絡(luò)以及衛(wèi)星

網(wǎng)絡(luò)層

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)星通信技包括互聯(lián)網(wǎng)通信等相關(guān)

關(guān)鍵技術(shù)。技術(shù)、無線技術(shù)，使學(xué)

術(shù)（154.4.1互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)傳感網(wǎng)絡(luò)技生了解物聯(lián)

術(shù)以及衛(wèi)星網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層的

分鐘）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

通信技術(shù)等各項(xiàng)關(guān)鍵技

匯總，人們常說的因特網(wǎng)就是互聯(lián)網(wǎng)的狹義稱謂,互聯(lián)網(wǎng)技

O術(shù)。

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(chǔ)，實(shí)現(xiàn)信息學(xué)生活動(dòng)

資源的有效利用和共享，這其實(shí)就是互聯(lián)網(wǎng)最主要的功能。1.認(rèn)真聽

互聯(lián)網(wǎng)是由眾多的子網(wǎng)連接而成，它是一個(gè)邏輯性網(wǎng)絡(luò)，而取教師講

每一個(gè)子網(wǎng)中都有一些主機(jī)，這些主機(jī)主要是日計(jì)算機(jī)構(gòu)授內(nèi)容。

成，它們相互連接，共同控制著自己區(qū)域的子網(wǎng)。2.積極思

4.4.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)考，回答

問題。

在物聯(lián)網(wǎng)中，要與人無障礙地通信，必然離不開能夠傳

3.了解物

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

聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)

立遠(yuǎn)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(lán)

層關(guān)鍵技

牙技術(shù)、紅外線技術(shù)和Zigbee技術(shù)。

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4.思考記

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(shí)錄。

現(xiàn)這些傳感器之間的信息傳輸。在這個(gè)傳輸過程中，無線傳

輸網(wǎng)絡(luò)會(huì)對傳感器所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)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(chǔ)

在無線傳感器中，有利于人們對目標(biāo)物品和任務(wù)環(huán)境進(jìn)行實(shí)

時(shí)的監(jiān)控，也有利「分析和處理有關(guān)信息、，對物品進(jìn)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(jìn)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(shí)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(bǔ)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(jìn)行的兩個(gè)或多個(gè)終端之間的通信C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(huì)

和資本的資源，實(shí)現(xiàn)“全球”萬物互聯(lián)的商業(yè)價(jià)值。

教學(xué)

教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動(dòng)策略與意圖

環(huán)節(jié)

1.講授教學(xué)

4.5物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層關(guān)鍵技術(shù)教師活動(dòng)

法，通過介

4.5.1云計(jì)算技術(shù)1.講授物聯(lián)紹云計(jì)算技

網(wǎng)應(yīng)用層關(guān)

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展離不開云計(jì)算技術(shù)的支撐。物聯(lián)網(wǎng)終端的術(shù)、中間件

鍵性技術(shù)，

計(jì)算和存儲(chǔ)能力有限，云計(jì)算平臺(tái)可以作為物聯(lián)網(wǎng)的大腦，技術(shù)、物聯(lián)

包括云計(jì)算

實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和計(jì)算.根據(jù)美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究網(wǎng)應(yīng)用操作

技術(shù)、中間

院(NationalInstituteofStandardsandTechnology,系統(tǒng)等相關(guān)

件技術(shù)、物

NIST)的定義，云計(jì)算是指能夠針對共享的可配置計(jì)算資技術(shù)，使學(xué)

聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用操

環(huán)節(jié)六源，按需提供方便的、泛在的網(wǎng)絡(luò)接入的模型。上述計(jì)算資生了解物聯(lián)

作系統(tǒng)等。

源包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲(chǔ)、應(yīng)用和服務(wù)等，這些資源能夠網(wǎng)應(yīng)用層的

各項(xiàng)關(guān)鍵技

物聯(lián)網(wǎng)快速地提供和回收，而所涉及的管理開銷要盡可能小。學(xué)生活動(dòng)

具體來說，云模型包含五個(gè)基本特征、三個(gè)服務(wù)模型和術(shù)。

應(yīng)用層L認(rèn)真聽

四個(gè)部署模型。

取教師講

關(guān)鍵技五個(gè)基本特征：按需自助服務(wù)(On-DeirandSelf-

授內(nèi)容。

Service)、廣闊的互聯(lián)網(wǎng)訪問(BroadNetworkAccess)、

術(shù)(152.積極思

資源池(ResourcePooling)、快速伸縮(Rapid

考，回答

分鐘)Elasticity)、可度量的服務(wù)(MeasuredService)。

問題。

三個(gè)服務(wù)模型:軟件即服務(wù)(SoftwareasaService,

3.了解物

SaaS)、平臺(tái)即服務(wù)(PlatformasaService,PaaS)、基

聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(InfrastructureasaService,laaS)o

層關(guān)鍵技

四個(gè)部署模型：

術(shù)。

私有云(PrivateCloud)、社區(qū)云(Community

4.思考記

Cloud)、公有云(PublicCloud)、混合云(Hybrid

錄。

Cloud)o

(用戶[

(前端)

(網(wǎng)絡(luò))

(((

SaaS{(云(網(wǎng)絡(luò))應(yīng)用程序)

E型

Y云軟件環(huán)境'V裨

轉(zhuǎn)

密

PaaS-r-y卬YY

東Y

，資源-存儲(chǔ)-通信4滓

當(dāng)S

[aaS-I-----)-----)

云軟件■礎(chǔ)設(shè)施J)))

、

(內(nèi)核(OS/A[T-

(硬件)

(設(shè)施r〔，

云計(jì)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(tái)，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(dá)到業(yè)務(wù)的協(xié)同，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的靈活性。

中間件技術(shù)給用戶提供了一個(gè)統(tǒng)一的運(yùn)行平臺(tái)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)'也化發(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(shí)現(xiàn)多個(gè)系統(tǒng)和

多種技術(shù)之間的資源共享，最終組成一個(gè)資源豐富、功能強(qiáng)

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(gè)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(dòng)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的地位和作用類似，實(shí)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II

編寫應(yīng)用程序，就可以運(yùn)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(yuǎn)程升級(jí)。上文說到，因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)

的種種應(yīng)用環(huán)境和條件限制，遠(yuǎn)程升級(jí)是物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)在

升級(jí)方式上的重要途徑，當(dāng)然同時(shí)也是最為低成本的選擇。

(2)外部存儲(chǔ)。支持硬盤、USBstick.Flash、ROM等

常用存儲(chǔ)設(shè)備，以便在網(wǎng)絡(luò)連接中斷的情況下，起到臨時(shí)存

儲(chǔ)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(bào)文，轉(zhuǎn)換成為另外一種協(xié)議

的報(bào)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(shí)支持。但TCP/IP

協(xié)議棧是面向互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)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(shí)

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(gè)完整的框架，以方便圖形功能的擴(kuò)展。同時(shí)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)常

用的用戶界面元素，比如文本框、按鈕、列表等。

教學(xué)

教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動(dòng)策略與意圖

環(huán)節(jié)

1.講授教學(xué)

4.6典型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的安裝與配置教師活動(dòng)

法，通過介

4.6.1項(xiàng)目介紹1.講授紹Arduino

Arduino開

智能照明系統(tǒng)是智能家居中的重要組成部分，傳統(tǒng)照明開發(fā)套件、

系統(tǒng)多采用電氣開關(guān)進(jìn)行電路的控制，而智能照明系統(tǒng)可基發(fā)套件、物物聯(lián)網(wǎng)軟硬

聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系

于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程照明控制、亮度控制、色彩控制等功件配置方法

統(tǒng)安裝與配

能。本項(xiàng)目模擬一套智能家居中的照明系統(tǒng)，利用Arduino，使學(xué)生了

置方法。

UNO作為主控板，WiFi模塊實(shí)現(xiàn)無線通信、雙色LED模塊模解進(jìn)行簡單

2.組織學(xué)生

擬照明燈光。最終，實(shí)現(xiàn)利用手機(jī)APP控制燈光開關(guān)等功的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)

能。練習(xí)簡單物用系統(tǒng)安裝

聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系與配置的方

4.6.2硬件設(shè)備安裝統(tǒng)的安裝與法。

本項(xiàng)目用到的硬件包括ArduinoUNO主板、雙色LED模配置步驟。2.凍習(xí)法，

塊、WIFI模塊,將WiFi模塊RX和TX分別連接到Arduino通過根據(jù)實(shí)

環(huán)節(jié)七學(xué)生活動(dòng)

的串口上，Arduino的兩個(gè)控制引腳分別與LED模塊上的紅訓(xùn)指導(dǎo)練習(xí)

1.認(rèn)真聽取簡單物聯(lián)網(wǎng)

典型物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，連接圖如圖教師講授內(nèi)應(yīng)用系統(tǒng)的

聯(lián)網(wǎng)應(yīng)所示。容。安裝與配置

I1FIUlf技■模蝮

用系統(tǒng)2.根據(jù)實(shí)訓(xùn),使學(xué)生能

指導(dǎo)練習(xí)簡

的安裝夠體驗(yàn)物聯(lián)

單物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)網(wǎng)系統(tǒng)的安

與配置用系統(tǒng)的安

tN.A....…；............（裝配置過程

（90分?片，?二??金?士工??/\裝與配置。

3.思考記錄

鐘）

O

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(tái)，包含硬件（各種型號(hào)的Arduino主板）和軟件（Arduino

IDE）oArduino是由意大利互動(dòng)設(shè)計(jì)學(xué)院的師生所開發(fā)，設(shè)

計(jì)的初衷就是為個(gè)性化的學(xué)生提供共有開發(fā)平臺(tái)，以解決單

獨(dú)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，與巨前動(dòng)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(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計(jì)。

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(jī)開發(fā)需要閱讀大量底層芯片手冊，掌握復(fù)雜的時(shí)序

邏輯及進(jìn)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10口進(jìn)行交互，完全使用封裝好的API甚至

圖形界面進(jìn)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(shí)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(diǎn)

（1）跨平臺(tái)性

ArduinoIDE可以在Windows、MacintoshOSX>Linux

三大主流操作系統(tǒng)上運(yùn)行，而其他的大多數(shù)控制器只能在

Windows上開發(fā)，從而擴(kuò)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(shí)有著足夠的靈活性。

不需要太多的單片機(jī)基礎(chǔ)、編程基礎(chǔ)，簡單學(xué)習(xí)后，可以快

速地進(jìn)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(jì)及

相應(yīng)代碼。

由以上特點(diǎn)可以看出，Arduino平臺(tái)秉承了開源硬件的

設(shè)計(jì)理念一一簡單高效，