第3章信息系统的基础设施3.4信息获取与控制 教案（表格式）-2024新人教中图版（2019）《高中信息技术》必修第二册.docx

1、信息技术-信息系统与社会教案课 题第3章信息系统的基础设施3.4信息获取与控制课 型班课课 时1授课班级高一1班学习目标3.4.1 物联网与信息系统理解物联网的基本概念和它如何通过互联网连接各种设备。掌握物联网的四个层次结构：基础设施层、资源管理层、业务逻辑层、应用表现层，并能举例说明（如共享单车系统）。了解物联网与云计算、大数据的关系及其在信息技术领域的重要性。认识到物联网对信息系统深化应用的支持作用。3.4.2 传感器与信息获取掌握传感器的定义及其在信息系统中的作用。能列举传感器在不同场景下的应用实例（如环境监测、智能建筑管理等）。理解数据整理和分析的重要性，并能够描述数据整合的基本方法。

2、认识到通过传感器获取的信息如何帮助人们更好地理解和利用物理世界。3.4.3 控制机制了解如何通过编程控制和调用传感器来完成特定任务。掌握在复杂系统（如无人驾驶汽车）中，如何设计控制机制来确保系统的高效和安全运行。认识到传感器技术在日常生活中的广泛应用，以及智能化给社会生活带来的便利。强调在信息社会中，数据采集和使用的合法性、伦理性和安全性。学习重难点教学重点物联网与信息系统的关系：理解物联网作为信息系统的一种延伸，如何通过互联网连接各种设备，以及这些设备如何进行信息采集和通信。物联网的层次结构：掌握物联网系统的四个层次（基础设施层、资源管理层、业务逻辑层、应用表现层）的功能和相互关系，以及各层

3、次在实际应用（如共享单车）中的体现。传感器在信息获取中的作用：理解传感器如何检测和采集物理世界的信息，并将这些信息转换为电信号，以及这些信号如何被处理和应用。控制机制的重要性：认识到通过编程对传感器进行控制和调用的重要性，特别是在复杂系统（如无人驾驶汽车）中的应用。教学难点物联网系统的集成与管理：学生可能难以理解不同层次之间如何协同工作，以及如何实现有效的数据共享和处理。数据的冗余与整合：理解在实际应用中如何处理和整合来自传感器的冗余数据，以及如何保证数据分析的准确性和一致性。控制机制的设计与实现：掌握设计合理的控制机制来确保系统（如无人驾驶汽车）的安全和高效运行可能较为复杂。教学方法案例分析

4、：通过分析共享单车等具体案例，帮助学生理解物联网的层次结构和工作原理。图表辅助教学：使用图表和流程图来展示物联网系统的组成和工作流程，以及传感器如何收集和处理数据。互动讨论：引导学生讨论传感器技术在日常生活中的应用，以及控制机制在复杂系统中的作用。实践演示：通过实际演示或模拟实验，让学生直观地看到传感器如何工作，以及如何通过编程实现对传感器的控制。课前准备教案制定：详细规划教学内容，包括物联网的基本概念、层次结构、传感器的作用以及控制机制的实施。教学资源准备：搜集和整理相关的图表、案例（如共享单车系统、大气数据监测系统等），以及无人驾驶汽车等实例，以便在课堂上使用。技术设备检查：确保所需的教学

5、媒体（如电脑、投影仪等）处于良好状态，以及准备好任何需要展示的软件或应用程序。互动环节设计：构思课堂讨论问题、小组活动或实践演示，以增强学生的参与度和理解。预习指导：提供预习材料或问题，鼓励学生在上课前开始思考相关主题。教学媒体投影仪与幻灯片：用于展示物联网的基础知识、系统架构图、传感器应用案例等。图表和流程图：辅助解释复杂的系统结构和数据处理流程。视频或动画：展示物联网系统的实际应用，如无人驾驶汽车的工作原理。实物演示设备：如有可能，使用传感器或简单的物联网设备进行现场演示。计算机软件：模拟物联网系统的数据收集和处理过程，帮助学生更好地理解课程内容。讨论板或在线论坛：为学生提供一个平台，让他

6、们能够讨论问题、分享想法，并在课后继续讨论。教学过程教学环节教师活动设计学生活动设计设计意图活动一：创设情境 生成问题通过一个引人入胜的实际案例，如共享单车的使用，来引入物联网的概念。展示相关视频或图片，提出问题引导学生思考物联网如何连接虚拟世界与现实世界。观看展示，思考并讨论教师提出的问题，例如“共享单车是如何利用物联网技术实现定位和解锁的？”利用具体案例激发学生的兴趣，帮助学生理解物联网的基本概念及其在现实生活中的应用，为后续的学习打下基础。活动二： 调动思维探究新知详细讲解物联网的四个层次结构（基础设施层、资源管理层、业务逻辑层、应用表现层），并举例说明每个层次的功能和作用。根据教师的讲

7、解，小组合作绘制物联网层次结构的思维导图，并尝试标注每一层的主要功能。通过互动和视觉辅助工具，帮助学生深入理解物联网的复杂结构及其各部分的功能，促进知识的内化。活动三： 调动思维探究新知介绍传感器在物联网中的作用，通过实际案例（如大气数据监测系统）解释传感器如何收集和处理数据。分组讨论，探讨传感器在其他应用场景（如智能家居、医疗监测）中的应用，并分享他们的想法。鼓励学生通过讨论和批判性思考，探索传感器技术的广泛应用，增强对信息获取与控制重要性的理解。活动四：巩固练习素质提升布置相关的实践任务，如设计一个简单的基于传感器的系统（如温度监控系统），要求学生描述其工作原理和实现步骤。独立或小组合作完

8、成设计任务，进行模拟演示并向全班展示他们的设计。通过实践活动，让学生将所学知识应用于解决实际问题，提高学生的创新意识和动手能力，同时加深对物联网技术综合应用的理解。课堂小结作业布置课堂小结物联网与信息系统的基本概念物联网是互联网的延伸，通过传感器和网络连接实现物体间的智能识别、定位、跟踪、监控和管理。物联网系统由基础设施层、资源管理层、业务逻辑层和应用表现层构成，类似于传统信息系统。物联网的四个层次基础设施层：包括手机、传感器、通信网络等，为物联网提供基础支持。资源管理层：处理和存储数据，如共享单车骑行过程中产生的数据。业务逻辑层：包含处理具体业务逻辑的代码，如计算骑行费用。应用表现层：用户交

9、互界面，展示处理结果，如解锁密码和收费信息。物联网与云计算及大数据的关系物联网收集的数据通过云计算平台进行分析处理，大数据技术用于处理海量数据，提取有用信息。传感器在信息获取与控制中的应用传感器收集物理世界信息，如环境监测、安防监控等，对数据进行整理分析，提供决策支持。控制机制如无人驾驶汽车中的距离传感器，需精确调节以保障安全。数据采集的合法性和伦理问题数据采集需遵守法律法规，防止侵犯隐私和数据滥用，确保信息安全和系统正常运行。作业布置思考题描述物联网在您日常生活中的一个应用，并说明它如何改变了您的生活方式。讨论传感器技术在未来可能带来的积极和消极影响。实践练习设计一个简单的物联网系统，如智能

10、家居温度控制系统，描述其工作原理和所需的基本组件。针对校园内的安全监控系统，提出改进方案，使用传感器技术提升系统的效能。研究作业调研并撰写报告，探讨物联网技术在环境保护中的应用，如如何使用传感器监测和改善城市空气质量。分析物联网技术在医疗健康领域的应用，特别是远程监控和健康管理方面的优势和挑战。板书设计3.4 信息获取与控制3.4.1 物联网与信息系统物联网定义: 物联网是物物相连的互联网，基于互联网的延伸和扩展。功能: 通过传感器等设备连接物体，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。层次结构:基础设施层: 手机、传感器、通信网络、云端服务器（如共享单车解锁请求过程）。资源管理层: 数据存储

11、与传输（如骑行数据）。业务逻辑层: 信息处理代码构成（如资费计算）。应用表现层: 向用户展示处理结果（如解锁密码、收费信息）。关联技术: 云计算、大数据。3.4.2 传感器与信息获取传感器定义: 检测、采集物理世界信息的设备。应用实例:监控系统: 旅游园区、火车站人员监测。楼宇自控系统: 水、电数据监测，面部识别安防。数据处理: 整理冗余数据，如大气监测数据分析（温度、湿度、PM2.5）。重要性: 帮助了解物理世界，应用于教育、科研、建筑等领域。3.4.3 控制机制传感器作用: 合理使用传感器，提升设备智能化水平。应用实例:无人驾驶汽车: 利用距离传感器避让物体。医疗穿戴设备: 分析病情。智能

12、水杯: 结合三维打印技术，声光示温。法律与伦理: 数据采集应遵纪守法，防止侵犯隐私和数据滥用。教学反思1. 教学内容的逻辑性与连贯性在本次课程中，我深入讲解了物联网及其在信息系统中的应用，内容涵盖了物联网的基本概念、层次结构、以及实际应用案例。通过将理论与实践相结合，我尝试让学生理解物联网技术如何在不同场景下发挥作用，特别是通过共享单车的例子来具体展示物联网系统的各个层面。然而，我发现在讲解过程中需要进一步强化层次之间的逻辑联系，使学生能够更清晰地看到各层次之间相互依赖和相互作用的关系。未来教学中，我计划通过更多互动式教学活动，如小组讨论或案例分析，来增强学生对这一知识点的理解。2. 传感器与

13、信息获取的实用价值在探讨传感器的应用时，我重点介绍了传感器在信息获取中的重要性及其在现实世界中的广泛应用，如环境监测和安防系统。我意识到，尽管学生对于传感器的基本功能有了初步理解，但对于如何实际处理和分析收集到的数据，以及这些数据如何转化为有用信息的过程仍不够清楚。因此，我计划在下一次课程中加入更多关于数据处理和分析的内容，例如通过实验或项目作业，让学生亲自操作和体验数据的收集、整理和分析过程。3. 控制机制的深入探讨在讨论控制机制时，我介绍了无人驾驶汽车中的传感器使用和调整参数的重要性。然而，从学生的反馈中我发现，这部分内容对于他们而言较为抽象，难以理解其具体实现方式和技术细节。未来，我考虑

14、引入更多实际案例和技术演示，比如通过视频展示无人驾驶汽车在实际路况中的运作，或者邀请从事相关工作的专家进行客座讲座，以帮助学生更好地理解和掌握相关知识。4. 法律与伦理问题的重要性在课程的最后部分，我强调了在物联网和传感器应用中需要考虑的法律与伦理问题。我意识到这是一个关键议题，但可能未能充分引发学生的思考和讨论。为了提高学生对这一议题的关注和理解，我计划组织一次模拟法庭辩论活动，让学生扮演不同角色，就某一具体的法律或伦理问题进行辩论，以此来深化他们对课程内容的理解和应用。总体而言，本次教学经历让我认识到，在介绍复杂且多变的技术内容时，需要采用多样化的教学方法和策略，以促进学生的深入理解和积极参与。在未来的课程中，我将根据学生的反馈和自己的教学反思，不断优化教学内容和方法，以实现更有效的教学效果。