第7課電子標簽我揭秘教學設(shè)計課題電子標簽我揭秘單元第二單元學科信息科技年級八年級單元主題【學情分析】在互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與創(chuàng)新模塊中，學生已經(jīng)學習了互聯(lián)網(wǎng)的一些協(xié)議。而在物聯(lián)網(wǎng)中，物與物之間的“交流”也需要遵循一定的通信規(guī)則，這種通信規(guī)則就是物聯(lián)協(xié)議。如果說傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的“感官”，那么物聯(lián)協(xié)議就是將遍布各處的傳感器連接起來的“神經(jīng)系統(tǒng)”，為各類物聯(lián)設(shè)備之間進行數(shù)據(jù)交換和資源共享提供保障。物聯(lián)協(xié)議比較多，還處于規(guī)范和發(fā)展中，本單元主要介紹幾種常見的物聯(lián)協(xié)議。本單元圍繞“萬物互聯(lián)有協(xié)議”主題，從探討物聯(lián)數(shù)據(jù)的傳輸方式開始，通過介紹物聯(lián)網(wǎng)中的通信協(xié)議，開展RFID、藍牙、HTTP和MQTT等實踐探索，讓學生真正體會物聯(lián)協(xié)議的功能和特征，理解協(xié)議的重要作用?！緝?nèi)容結(jié)構(gòu)】學習目標1.信息意識：通過體驗物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)交互方式，了解萬物互聯(lián)和智能感知對信息社會發(fā)展的作用，感受物聯(lián)網(wǎng)給人們的學習、生活和工作方式帶來的改變。2.計算思維：在實踐應(yīng)用中，熟悉數(shù)字平臺中技術(shù)工具、軟件系統(tǒng)的功能與應(yīng)用，知道數(shù)字設(shè)備獲取數(shù)據(jù)的方法，理解網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)編碼、傳輸和呈現(xiàn)的原理。3.數(shù)字化學習與創(chuàng)新：在學習過程中，了解物聯(lián)網(wǎng)“大場景”“小應(yīng)用”的特點，選擇恰當?shù)臄?shù)字設(shè)備和數(shù)字平臺支持學習。4.信息社會責任：在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，了解網(wǎng)絡(luò)空間中物品標識和虛擬身份的意義，知道數(shù)據(jù)安全防護的常用方法和策略，保護個人隱私，尊重他人隱私。重點射頻識別技術(shù)的基本原理及常見應(yīng)用；NFC技術(shù)的三大工作模式與典型應(yīng)用。難點RFID與NFC技術(shù)的核心差異。教學過程教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設(shè)計意圖激趣導入【問題情境】在鐵路進站檢票中，我們只需拿身份證在檢票機上刷一下，便能順利通過檢票閘機。甚至不用帶身份證，打開手機NFC刷一下也能進站——為什么身份證沒有電池，閘機卻能讀到里面的乘車信息？手機不用連閘機WiFi，靠近就能完成核驗？【引導分析+建構(gòu)】這些藏在身份證、手機里，看不見、摸不著，卻能悄悄傳遞關(guān)鍵信息的‘隱形使者’，就是今天我們要一起揭秘的電子標簽！它們沒有顯眼的按鈕，有的甚至連電池都沒有，卻能在我們需要時，快速完成信息傳遞，讓檢票從‘人工核對’變成‘秒過通行’。今天我們就從鐵路檢票這個熟悉的場景入手，一步步揭開它‘隱形傳遞信息’的奧秘！注意、思考、討論吸引學生的注意力，啟發(fā)學生思考。學習活動【學習活動】一、揭秘射頻識別技術(shù)【學習探究】乘坐火車時，人們只需拿身份證在檢票機上刷一下，便能順利通過檢票閘機，進出火車站。在這個過程中，正是RFID技術(shù)在發(fā)揮作用。RFID是一種物品標識和自動識別技術(shù)，本質(zhì)上是一種無線通信技術(shù)，無須與被識別物品直接接觸。RFID系統(tǒng)由電子標簽和讀卡器組成。RFID的基本原理：電子標簽進入讀卡器的識別范圍后，接收讀卡器發(fā)出的射頻信號，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量，發(fā)送出存儲在芯片中的數(shù)據(jù)；或者由電子標簽主動發(fā)送某一頻率的信號，讀卡器讀取數(shù)據(jù)并解碼后，送至計算機中的管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理?！舅伎?討論】為什么把身份證放在指定位置才能成功進站？【合作探究】嘗試說一說RFID系統(tǒng)的工作流程。1.給物品打上電子標簽，存儲物品的相關(guān)數(shù)據(jù)。2.讀卡器發(fā)送一定頻率的射頻信號。3.當物品進入讀卡器的工作區(qū)時，物品上的電子標簽會將自身數(shù)據(jù)發(fā)送出去。4.讀卡器接收電子標簽發(fā)送的數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)傳送到計算機中的管理系統(tǒng)。5.計算機中的管理系統(tǒng)作出相應(yīng)處理。【想一想】在我們生活中，RFID還有哪些應(yīng)用呢？還有公交車樞紐管理、鐵路機車識別等。1、公交車樞紐管理：公交車輛安裝RFID標簽，存儲車輛編號、線路、運營狀態(tài)等信息。樞紐入口的讀寫器可自動識別車輛到發(fā)時間，實現(xiàn)調(diào)度排班優(yōu)化，還能統(tǒng)計運營里程、考勤管理，提升樞紐運轉(zhuǎn)效率。2、鐵路機車識別：機車、車廂兩端安裝RFID電子標簽，記錄設(shè)備編號、檢修記錄、所屬線路等數(shù)據(jù)。軌道旁的讀寫器在列車經(jīng)過時自動讀取信息，實現(xiàn)機車調(diào)度跟蹤、檢修周期提醒，保障鐵路運輸安全?！局R鏈接】RFID有很多優(yōu)勢，每秒可進行上千次的讀取，能同時處理多個電子標簽，高效且準確度高；電子標簽上的數(shù)據(jù)可反復修改；電子標簽無須瞄準讀取，只要被置于讀卡器形成的電磁場內(nèi)就可以被準確讀取，適合與各種自動化處理設(shè)備配合使用；電子標簽的識讀不依賴于可見光，因而可以在高粉塵污染、野外等惡劣環(huán)境下使用?！緦W習活動】二、實踐探究【讀取電子標簽編號】每個電子標簽都有唯一編號，通過RFID讀卡器模塊可以讀取電子標簽的編號，并在主控板的顯示屏顯示。1.編寫實現(xiàn)讀取電子標簽編號功能的程序。2.連接RFID讀卡器模塊與主控板。3.把程序燒錄到主控板中。4.把電子標簽放在RFID讀卡器模塊上?！緦W習活動】三、了解近場通信的奧秘【學習探究】NFC（近場通信）是一種基于射頻識別（RFID）技術(shù)發(fā)展而來的短距離無線通信技術(shù)，工作頻率為13.56MHz，通信距離通常在10厘米以內(nèi)。它通過電磁耦合實現(xiàn)設(shè)備間的快速數(shù)據(jù)交換，支持三種核心工作模式：卡模擬模式（如手機模擬公交卡）、讀寫器模式（如讀取商品標簽信息）和點對點模式（如兩部手機碰一碰傳輸文件）?！舅伎?討論】支付寶中支持的NFC支付采用了NFC的哪種工作模式？【知識鏈接】2016年，我國自主創(chuàng)新的NFC非對稱實體鑒別（NEAU-A）和NFC對稱實體鑒別（NEAU-S）兩項近場通信安全技術(shù)正式成為ISO/IEC國際標準。這是我國在物聯(lián)網(wǎng)安全核心技術(shù)領(lǐng)域的重大突破，填補了國際NFC身份認證安全的空白，標志著我國從技術(shù)跟隨者向規(guī)則制定者的轉(zhuǎn)變。聽講、思考、討論教師通過引領(lǐng)學生學習課程內(nèi)容，促進學生學習知識。學生通過認真聽講、合作探究等方式，積極學習基礎(chǔ)知識和相關(guān)技能。另外，通過提問的方式引發(fā)學生思考，培養(yǎng)其思考和解決問題的能力。課堂小結(jié)知識回顧對課堂知識進行總結(jié)和梳理，幫助學生更好地理解和掌握所學內(nèi)容。拓