第一单元第二节《初识物联网》（2）教学设计 2025-2026学年川教版（2024）初中信息科技八年级上册

第一单元第二节  初识物联网（2）

素养目标

1、信息意识：

（1）能清晰识别物联网一般架构各层级在实际应用中的具体体现，准确把握不同层级的功能边界。​

（2）深刻认识到架构各层级协同工作对物联网应用实现的重要性，主动关注架构优化带来的技术升级。​

2、计算思维​

（1）能够完整梳理物联网架构中数据从感知层采集、网络层传输到应用层处理的全流程逻辑。​

（2）学会针对具体物联网应用场景，分析各层级技术选择的合理性，提出优化改进方案。​

3、数字化学习与创新​

（1）熟练运用仿真软件、在线实验平台等数字化工具，模拟物联网架构各层级的工作过程。​

（2）尝试结合生活需求，设计基于物联网架构的简易创新应用方案，如校园智能储物柜、家庭植物智能养护系统等。​

4、信息社会责任​

（1）了解物联网架构中可能存在的技术漏洞（如网络层数据传输安全、感知层设备被恶意操控等）及其带来的风险。​

（2）树立在物联网应用开发与使用中保障信息安全的责任意识，掌握基本的安全防护方法。

学习重点

重点：

（1）物联网一般架构的三层结构（感知层、网络层、应用层）的具体功能与核心技术，如感知层的传感器技术、射频识别技术，网络层的无线通信技术、有线通信技术，应用层的云计算、大数据分析技术等。​

（2）物联网架构各层级之间的协同工作机制，明确数据在各层级间的流转路径与交互方式。

难点：

（1）深入理解不同技术在物联网架构各层级中的适配性，如为何在特定场景下选择蓝牙而非 5G 技术用于数据传输。​

（2）引导学生将架构知识与实践结合，能够独立分析复杂物联网应用的架构组成与工作原理。

教学过程

一、导入

回顾上节课内容：通过提问 “上节课我们学习了物联网的概念和应用，谁能说说智能手环是如何实现数据采集与智能管理的？”，引导学生提到 “采集数据的设备”“传输数据的方式”“处理数据的平台” 等关键信息。​

引出本节课主题：“这些‘采集设备’‘传输方式’‘处理平台’其实对应着物联网的核心架构。今天我们就深入拆解物联网的‘骨架’—— 一般架构，看看它是如何支撑起各类智能应用的。”

素养目标

1、掌握物联网感知层、网络层、应用层的功能与技术，理解各层级协同机制，能分析具体应用的架构组成。

2、结合实践，解决生活中的实际问题。

二、自主学习

1、完成物联网架构学习任务单：阅读教材中关于架构三层结构的内容，完成任务单中的表格（如下表），标注各层级的功能、核心技术及典型设备。

三、高效点拨

物联网是一个开放型体系架构，一般可分为感知层、网络层、平台层和应用层。

1、感知层

（1）感知层位于架构底层，衔接物理世界和信息世界，是物联网应用和发展的基础。感知层通过传感器、RFID 读卡器、摄像头等设备，对物体信息进行识别

和采集。

（2）功能解析：感知层是物联网数据的 “源头”，负责采集物体状态、环境信息等原始数据，实现 “物” 的信息感知与识别。

（3）核心技术与案例：​

①传感器技术：以智能农业中的土壤墒情监测为例，土壤湿度传感器通过电极检测土壤导电率，将湿度信号转化为电信号；温度传感器通过热敏电阻的阻值变化感知温度，最终将物理量转化为可处理的数字信号，为灌溉决策提供数据。

②射频识别（RFID）技术：在超市商品管理中，每件商品贴上 RFID 标签（内置芯片与天线），当商品经过 RFID 阅读器时，阅读器发射射频信号，标签接收后激活并发送存储的商品信息（如名称、价格、保质期），实现商品快速盘点与防伪溯源。​

③全球定位系统（GPS）技术：在物流运输中，货车上的 GPS 终端实时接收卫星信号，确定车辆经纬度、速度等位置信息，为物流平台提供实时追踪数据，保障货物运输安全。

（4）例如：在医疗物联网中，感知层主要由各种医疗传感器和设备组成，如心率监测器、血糖仪、血压计、可穿戴设备等，还有可服用的数字药物。数字药物通过在药丸中嵌入微型传感器实现对患者服药情况及身体健康状况的实时跟踪。

2、网络层

（1）网络层涵盖了私有网络、公共互联网以及各类有线和无线通信网络，负责接收感知层数据并传输至平台层，同时将处理结果返回感知层。

（2）核心技术与案例：​

①无线通信技术：智能家居中，智能灯泡与智能网关通过 ZigBee 技术通信（低功耗、短距离、多节点），适合家庭内大量设备连接；而户外的智能垃圾桶定位系统，通过 4G/5G 技术将位置数据传输到管理平台（远距离、高带宽），满足跨区域数据传输需求。​

②有线通信技术：工业物联网中，工厂内的生产设备通过以太网（高速、稳定）连接到控制中心，确保设备运行数据（如转速、温度）实时、无延迟传输，避免无线信号受工业环境干扰。​

③网关技术：在智慧校园中，教室的温湿度传感器（ZigBee 通信）、智能黑板（Wi-Fi 通信）通过校园网关实现协议转换，将不同格式的数据统一转换为