全國(guó)電子工業(yè)版初中信息技術(shù)第四冊(cè)第3單元3.4活動(dòng)1《打造自主可控的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)》教學(xué)設(shè)計(jì)主備人備課成員設(shè)計(jì)思路本節(jié)課以《打造自主可控的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)》為主題，緊密結(jié)合全國(guó)電子工業(yè)版初中信息技術(shù)第四冊(cè)第3單元內(nèi)容，通過(guò)實(shí)際操作和案例分析，引導(dǎo)學(xué)生了解物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的基本原理和構(gòu)建方法。課程設(shè)計(jì)注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，旨在培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維，提高學(xué)生對(duì)信息技術(shù)應(yīng)用的認(rèn)識(shí)。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析培養(yǎng)學(xué)生信息意識(shí)，使學(xué)生理解物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的自主可控性對(duì)信息安全的意義；提升學(xué)生的計(jì)算思維，通過(guò)設(shè)計(jì)和搭建物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，學(xué)會(huì)分析問(wèn)題、抽象思維和算法設(shè)計(jì)；增強(qiáng)學(xué)生的數(shù)字化學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用信息技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題的能力；激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神，鼓勵(lì)學(xué)生在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用中發(fā)揮創(chuàng)造力。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識(shí)：

學(xué)生已具備基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)操作知識(shí)和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)，了解信息技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)簡(jiǎn)單的物聯(lián)網(wǎng)概念有所了解，能夠使用簡(jiǎn)單的編程工具進(jìn)行基本編程。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：

學(xué)生對(duì)信息技術(shù)具有較強(qiáng)的興趣，喜歡探索新技術(shù)和新應(yīng)用。學(xué)生具備一定的邏輯思維能力和動(dòng)手實(shí)踐能力，學(xué)習(xí)風(fēng)格以動(dòng)手實(shí)踐和問(wèn)題解決為主，對(duì)實(shí)際操作和項(xiàng)目式學(xué)習(xí)有較高的參與度。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

學(xué)生在理解物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的概念和架構(gòu)時(shí)可能會(huì)遇到困難，如對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和編程邏輯的理解。此外，學(xué)生在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)自主可控的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，可能會(huì)面臨硬件選擇、編程調(diào)試等技術(shù)難題。此外，學(xué)生可能缺乏對(duì)信息安全重要性的認(rèn)識(shí)，需要引導(dǎo)他們理解自主可控的意義。學(xué)具準(zhǔn)備多媒體課型新授課教法學(xué)法講授法課時(shí)第一課時(shí)師生互動(dòng)設(shè)計(jì)二次備課教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：

1.講授法：用于介紹物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的基本概念和原理，幫助學(xué)生建立知識(shí)框架。

2.討論法：通過(guò)小組討論，引導(dǎo)學(xué)生分析物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的自主可控性，激發(fā)學(xué)生思考。

3.實(shí)驗(yàn)法：設(shè)計(jì)實(shí)際操作環(huán)節(jié)，讓學(xué)生動(dòng)手搭建簡(jiǎn)單的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，加深理解。

教學(xué)手段：

1.多媒體教學(xué)：利用PPT展示物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的工作原理和案例，增強(qiáng)直觀性。

2.在線(xiàn)編程工具：提供在線(xiàn)編程環(huán)境，讓學(xué)生在課堂上即時(shí)實(shí)踐編程技能。

3.物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備展示：引入實(shí)際物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，讓學(xué)生直觀感受物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用。教學(xué)過(guò)程一、導(dǎo)入

（老師）同學(xué)們，大家好！今天我們來(lái)學(xué)習(xí)《打造自主可控的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)》這一課。首先，請(qǐng)大家思考一個(gè)問(wèn)題：什么是物聯(lián)網(wǎng)？物聯(lián)網(wǎng)在我們的生活中有哪些應(yīng)用呢？

（學(xué)生）物聯(lián)網(wǎng)就是將各種設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)智能控制和管理。比如智能家居、智能交通等。

（老師）很好，同學(xué)們的回答很準(zhǔn)確。接下來(lái)，我們將深入探討物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的自主可控性，以及如何打造這樣一個(gè)系統(tǒng)。

二、新課導(dǎo)入

（老師）今天我們要學(xué)習(xí)的重點(diǎn)是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的自主可控性。在開(kāi)始之前，我們先來(lái)回顧一下物聯(lián)網(wǎng)的基本概念。

（學(xué)生）物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將各種設(shè)備連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)信息交換和通信的系統(tǒng)。

（老師）很好，物聯(lián)網(wǎng)的核心是連接和通信。接下來(lái)，我們要探討的是如何確保這個(gè)系統(tǒng)的自主可控性。

三、自主可控性講解

（老師）同學(xué)們，自主可控性是指系統(tǒng)中的核心技術(shù)和關(guān)鍵部件不受外部控制，能夠自主運(yùn)行和升級(jí)。這是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性的重要保障。

（學(xué)生）那自主可控性具體包括哪些方面呢？

（老師）主要包括以下幾個(gè)方面：一是硬件設(shè)備的自主生產(chǎn)；二是軟件系統(tǒng)的自主開(kāi)發(fā)；三是數(shù)據(jù)管理的自主控制。

四、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)建

（老師）接下來(lái)，我們來(lái)探討如何構(gòu)建一個(gè)自主可控的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

1.硬件設(shè)備的選擇

（老師）首先，我們要選擇具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的硬件設(shè)備。這些設(shè)備應(yīng)具備高性能、低功耗、穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)。

（學(xué)生）那我們?cè)谶x擇硬件設(shè)備時(shí)，還需要考慮哪些因素呢？

（老師）除了性能和穩(wěn)定性，我們還要考慮設(shè)備的兼容性、擴(kuò)展性以及成本等因素。

2.軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

（老師）軟件系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的核心，我們要選擇自主開(kāi)發(fā)的軟件系統(tǒng)，確保系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

（學(xué)生）自主開(kāi)發(fā)的軟件系統(tǒng)有哪些優(yōu)勢(shì)呢？

（老師）自主開(kāi)發(fā)的軟件系統(tǒng)可以更好地滿(mǎn)足我們的需求，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

3.數(shù)據(jù)管理的控制

（老師）數(shù)據(jù)是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的生命線(xiàn)，我們要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的管理和控制，確保數(shù)據(jù)的安全性和隱私性。

（學(xué)生）數(shù)據(jù)管理包括哪些方面呢？

（老師）主要包括數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、傳輸、處理和應(yīng)用等環(huán)節(jié)。

五、案例分析

（老師）為了讓大家更好地理解自主可控的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，我們來(lái)分析一個(gè)實(shí)際案例。

（學(xué)生）好的，老師，請(qǐng)分享這個(gè)案例。

（老師）這個(gè)案例是關(guān)于智能家居系統(tǒng)的。在這個(gè)系統(tǒng)中，我們采用了自主開(kāi)發(fā)的軟件和具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了家庭設(shè)備的智能控制和數(shù)據(jù)安全。

六、課堂練習(xí)

（老師）接下來(lái)，我們將進(jìn)行一個(gè)課堂練習(xí)，請(qǐng)大家分組討論，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的自主可控的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

（學(xué)生）好的，老師，我們準(zhǔn)備好了。

七、總結(jié)

（老師）同學(xué)們，今天我們學(xué)習(xí)了《打造自主可控的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)》這一課。通過(guò)學(xué)習(xí)，我們了解了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的自主可控性及其重要性，以及如何構(gòu)建一個(gè)自主可控的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

（學(xué)生）謝謝老師，我們學(xué)到了很多。

（老師）希望同學(xué)們?cè)诮窈蟮膶W(xué)習(xí)和生活中，能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中，為我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。下課！學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果

1.知識(shí)掌握：

學(xué)生在學(xué)習(xí)《打造自主可控的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)》后，能夠掌握物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的基本概念、工作原理以及自主可控性的重要性。學(xué)生了解到物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)由硬件設(shè)備、軟件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理三部分組成，并理解了自主可控性在保障系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行中的關(guān)鍵作用。

2.技能提升：

3.思維能力：

學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，通過(guò)討論、分析和討論，培養(yǎng)了邏輯思維、創(chuàng)新思維和批判性思維能力。學(xué)生能夠從實(shí)際案例中提煉出物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題，并提出自己的見(jiàn)解和解決方案。

4.信息素養(yǎng)：

學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)，提高了信息素養(yǎng)，包括信息獲取、信息處理、信息評(píng)價(jià)和信息創(chuàng)新等方面。學(xué)生能夠識(shí)別和評(píng)估物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)，并采取相應(yīng)的措施保障信息安全。

5.安全意識(shí)：

學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，對(duì)信息安全有了更深刻的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)了安全意識(shí)。學(xué)生了解到自主可控的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)于國(guó)家信息安全的重要性，以及個(gè)人在維護(hù)信息安全方面的責(zé)任。

6.項(xiàng)目管理能力：

學(xué)生在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的過(guò)程中，學(xué)會(huì)了項(xiàng)目管理的基本方法。學(xué)生能夠制定項(xiàng)目計(jì)劃、分配任務(wù)、監(jiān)控進(jìn)度，并確保項(xiàng)目按時(shí)完成。

7.團(tuán)隊(duì)合作能力：

學(xué)生在課堂練習(xí)和小組討論中，學(xué)會(huì)了與他人合作，共同完成任務(wù)。學(xué)生能夠尊重他人意見(jiàn)，傾聽(tīng)他人觀點(diǎn)，并在團(tuán)隊(duì)中發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)。

8.創(chuàng)新意識(shí)：

學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，激發(fā)了創(chuàng)新意識(shí)，敢于嘗試新的技術(shù)和方法。學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)與其他領(lǐng)域相結(jié)合，提出具有創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)方案。

9.應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)能力：

學(xué)生在面對(duì)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)建中的技術(shù)難題時(shí)，能夠保持積極的心態(tài)，勇于挑戰(zhàn)。學(xué)生通過(guò)查閱資料、請(qǐng)教老師和同學(xué)，逐步克服困難，提高了應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的能力。

10.終身學(xué)習(xí)能力：

學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，養(yǎng)成了自主學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣。學(xué)生認(rèn)識(shí)到知識(shí)更新迅速，需要不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)、新技能，以適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要。典型例題講解1.例題：某智能家居系統(tǒng)包括以下設(shè)備：智能照明、智能空調(diào)、智能安防和智能音響。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)，并說(shuō)明每個(gè)設(shè)備的功能和通信方式。

解答：

系統(tǒng)架構(gòu)如下：

-智能照明：通過(guò)WiFi與網(wǎng)關(guān)通信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)和調(diào)光。

-智能空調(diào)：通過(guò)ZigBee與網(wǎng)關(guān)通信，實(shí)現(xiàn)溫度控制。

-智能安防：通過(guò)GPRS與網(wǎng)關(guān)通信，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警和監(jiān)控。

-智能音響：通過(guò)藍(lán)牙與手機(jī)APP通信，實(shí)現(xiàn)音樂(lè)播放和控制。

2.例題：在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的加密傳輸，以保證數(shù)據(jù)安全？

解答：

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密傳輸?shù)姆椒òǎ?/p>

-使用SSL/TLS協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，確保數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的安全性。

-采用對(duì)稱(chēng)加密算法（如AES）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，使用密鑰進(jìn)行加密和解密。

-使用非對(duì)稱(chēng)加密算法（如RSA）生成公鑰和私鑰，公鑰用于加密，私鑰用于解密。

3.例題：以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通信協(xié)議，請(qǐng)分析其優(yōu)缺點(diǎn)。

協(xié)議示例：

-設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)：設(shè)備ID+設(shè)備狀態(tài)+時(shí)間戳+數(shù)據(jù)內(nèi)容

-網(wǎng)關(guān)接收數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)驗(yàn)證+數(shù)據(jù)存儲(chǔ)+數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)

解答：

優(yōu)點(diǎn)：

-數(shù)據(jù)格式簡(jiǎn)單，易于解析。

-數(shù)據(jù)包含設(shè)備ID、狀態(tài)、時(shí)間戳等信息，便于系統(tǒng)管理和監(jiān)控。

缺點(diǎn)：

-數(shù)據(jù)驗(yàn)證和存儲(chǔ)在網(wǎng)關(guān)上進(jìn)行，可能增加網(wǎng)關(guān)的負(fù)擔(dān)。

-數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程可能存在延遲，影響實(shí)時(shí)性。

4.例題：在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，如何實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制？

解答：

實(shí)現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程控制的方法包括：

-通過(guò)手機(jī)APP或網(wǎng)頁(yè)平臺(tái)，用戶(hù)可以遠(yuǎn)程發(fā)送控制指令給設(shè)備。

-使用MQTT協(xié)議，設(shè)備訂閱特定主題，用戶(hù)通過(guò)網(wǎng)關(guān)發(fā)布指令到主題，設(shè)備接收并執(zhí)行指令。

-利用云平臺(tái)，用戶(hù)通過(guò)云平臺(tái)發(fā)送控制指令，云平臺(tái)將指令轉(zhuǎn)發(fā)到設(shè)備。

5.例題：以下是一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備故障診斷的流程，請(qǐng)分析其步驟和注意事項(xiàng)。

故障診斷流程：

1.收集設(shè)備日志信息。

2.分析日志信息，定位故障原因。

3.根據(jù)故障原因，采取相應(yīng)的修復(fù)措施。

4.恢復(fù)設(shè)備正常運(yùn)行。

解答：

步驟：

-收集設(shè)備日志信息：確保日志信息的完整性和準(zhǔn)確性，便于后續(xù)分析。

-分析日志信息：熟練掌握日志分析工具和方法，快速定位故障原因。

-采取修復(fù)措施：根據(jù)故障原因，選擇合適的修復(fù)方法，如軟件更新、硬件更換等。

-恢復(fù)設(shè)備正常運(yùn)行：確保設(shè)備修復(fù)后能夠正常工作，并進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證。

注意事項(xiàng)：

-故障診斷過(guò)程中，要注意保護(hù)設(shè)備安全，避免誤操作導(dǎo)致設(shè)備損壞。

-故障診斷過(guò)程中，要與設(shè)備供應(yīng)商或?qū)I(yè)技術(shù)人員保持溝通，以便及時(shí)獲取技術(shù)支持。

-故障診斷完成后，對(duì)故障原因和修復(fù)過(guò)程進(jìn)行總結(jié)，為今后的故障診斷提供參考。內(nèi)容邏輯關(guān)系①物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的概念與組成

-重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：物聯(lián)網(wǎng)定義、基本組成（感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層）

-關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)、感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層、傳感器、路由器、服務(wù)器

②物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的自主可控性

-重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：自主可控性定義、重要性、實(shí)現(xiàn)方法

-關(guān)鍵詞：自主可控性、信息安全、核心技術(shù)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、開(kāi)源軟件、定制開(kāi)發(fā)

③物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

-重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則、硬件設(shè)備選擇、軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)管理

-關(guān)鍵詞：系統(tǒng)設(shè)計(jì)、硬件設(shè)備、軟件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理、模塊化、安全性、可靠性

④物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用案例