第26课 数字世界有身份 教案 2025-2026学年人教版初中信息科技八年级全一册

第26课《数字世界有身份》教案 课程名称：第26课 数字世界有身份 年级：八年级 课时：45分钟 一、教学目标分析 知识与技能 1.能够准确阐述物联网中用户虚拟身份和设备虚拟身份的概念、构成要素。 2.能够理解虚拟身份在物联网数据传输、系统安全、数据追踪诊断以及个性化服务方面的具体作用机制。 过程与方法 1.通过分析生活中物联设备的唯一标识及相关案例，提升观察、分析和归纳总结的能力。 2.通过探讨虚拟身份应用和潜在风险，培养批判性思维和问题解决能力。 情感态度价值观 1.增强对物联网安全的重视，提高信息安全保护意识。 2.正确看待技术发展中的利弊，培养责任感和道德观。 二、教学内容及重点 教学重点 1．物联网中用户虚拟身份和设备虚拟身份的内涵。 2．虚拟身份在物联网中的重要作用。 教学难点 1.理解虚拟身份在保障物联网安全和引发隐私问题方面的复杂关系。 2.思考并提出应对虚拟身份安全隐患的合理措施。 三、教学过程设计 教学过程 教学内容 教学方法 情景导入 （5分钟） 师：同学们都有自己的准考证，上面有姓名、考号等信息，能精准标识出每份答卷是谁的。在火车站，大家刷身份证就能进站，身份证里包含了个人身份信息，机器读取后就能确认是不是本人。这两个场景看似不同，但其实都涉及到一个关键概念：在数字世界里，给事物或人一个独一无二的“身份”。今天，我们就一起深入探究，数字世界的身份到底是怎么回事。 师：这节课我们有两个学习目标。一是了解物联网中用户虚拟身份和设备虚拟身份，二是结合虚拟身份在物联系统中的具体应用，感受虚拟身份在物联网传输、安全等方面的重要作用。 师：本节课我们需要解决以下两个问题：什么是物联网中的虚拟身份？虚拟身份有哪些作用？ 师：我们先一起了解虚拟身份，再来体会虚拟身份的作用。 问题导向学习 知识点一：了解虚拟身份（7分钟） 师：在物联网上，我们有着各种各样的虚拟身份，它是实体在数字世界中的代表，可以用来标识和识别实体的身份和属性。物联网则是一个连接人与物、物与物的网络，人与物都拥有虚拟身份。 师：在互联网中，用户虚拟身份大多指各种平台中的账号，如网上数据，工作数据，出行数据等等。物联网中的用户虚拟身份更加多元化和综合化，涵盖用户的使用习惯、健康数据、兴趣偏好等方方面面。 师：同学们思考一下，用户虚拟身份会涉及与用户敏感数据相关的隐私问题吗？其实，个人的健康数据和兴趣偏好数据在构建用户虚拟身份的过程中至关重要，但这些数据同时也涉及用户的隐私安全。一旦这类隐私数据泄露，可能会给用户造成重大损失，包括财产损失和个人信息的滥用。所以同学们要保护好自己的个人信息。 师：保护虚拟身份十分重要。这不仅是为了保障网络账号和个人信息的安全，更关乎在数字世界中建立和维护个人的形象和信誉。 师：同时，在物联网中有着大量的设备，这些设备也都拥有自己的虚拟身份。这些设备的虚拟身份可能是数字证书、唯一的设备标识，或者是设备的位置数据等。比如共享单车上的二维码。 师：被他人恶意篡改的二维码，一旦扫描错误二维码，智能终端会感染木马病毒。同学们在使用共享单车等公共物联设备时，应仔细检查二维码，确认它是否真的属于该设备，避免受到信息安全威胁。这种谨慎的态度对于保护个人信息和设备安全非常重要。 讲授法 学习活动一：探究物联设备和主控板上的标识（8分钟） 师：同学们，共享单车上的二维码是这量共享单车的一个标识，生活中还有哪些物联设备上印着二维码、数字、字母等唯一标识？如何使用这些唯一标识呢？ 师：我们来探究物联网项目在哪些方面用到了虚拟身份，以使用共享单车为例，首先用户注册与登录，通过App注册账户，生成唯一的虚拟身份（如用户ID）。身份验证：通过虚拟身份验证用户权限，确保只有注册用户可以使用单车。单车设备标识：每辆共享单车都有一个唯一的虚拟身份，通常是二维码、编号或设备ID。设备绑定：用户扫码后，系统会将单车的虚拟身份与用户账户绑定，记录骑行开始时间、位置等信息。可见在物联网项目中许多环节都用到了虚拟身份。 师：下面来探究虚拟身份在物联网中的应用：如我们常用的音响，物联音箱的配对过程：音箱开机状态下，按住蓝牙键2秒，待电源白灯闪烁，打开手机的蓝牙，搜索可配对设备，搜索到蓝牙音箱名称，进行配对。 师：请同学们以小组为单位，讨论一下虚拟身份在物联网中的重要性；在缺少有效虚拟身份的情况下可能出现的风险和问题。 师：我们生活中的每一个主控板都有唯一标识，同学们尝试读取并显示该标识。 师：完成硬件搭建任务所需的设备需要一块主控板。 师：接下来编写探究主控板标识代码，打开mPython软件，在人教版扩展库（educore）中拖出代码。将变量myid设定为主控板的唯一标识，并将其在显示屏上显示出来。 师：代码版如图所示。 师：最后点击“刷入”，将程序刷入主控板中。 师：下面我们来进行功能演示。主控板上显示的字符串，便是主控板的唯一标识。 讲授法 实践操作 小组讨论 知识点二：体会虚拟身份的作用（7分钟） 师：虚拟身份在物联网中起着越来越重要的作用。我们不仅可远程监控和控制汽车，还可以根据自己的偏好自动调整座椅、设置空调等，汽车也会即时通知潜在故障。 师：我们知道虚拟身份是物联数据传输的基础：通过唯一的虚拟身份，物联系统可以准确地将数据发送到指定目的地。每辆汽车都拥有独一无二的标识，车主正是通过这一标识来识别自己的车辆。 师：虚拟身份对系统安全至关重要：通过严格验证设备和用户的身份，物联系统能够防止未授权的访问和操作，从而保护网络免受外部威胁。因此，车主只能查看和控制自己的车辆，无法访问其他车辆。 师：虚拟身份支持数据追踪和诊断：设备的虚拟身份记录了关键的运行数据和历史数据，这些数据对监测系统状态、预测潜在问题和及时维护非常重要。通过分析这些数据，系统管理员能够迅速找到问题所在并采取相应措施。汽车会通过网络给车企发送车辆状态，以便远程分析车辆的健康状况。 师：随着物联网的发展，虚拟身份使服务更加个性化：每个用户的虚拟身份中存储了其偏好、习惯和历史使用记录，汽车利用这些数据提供定制化体验。汽车能自动识别用户身份并进行个性化设置。 讲授法 学习活动二：智能家居中的开锁时间记录与用户习惯分析（10分钟） 师： 除了智能汽车之外，我们生活中也出现了越来越多的智能家电。之前的课程中实现了刷脸开锁的功能。通过记录和分析每次开锁的时间，可以推测用户通常回家的时间，并控制空调等物联家居，创造更加温馨舒适的家庭环境。请同学们思考三个重要问题：要实现记录开锁时间，需要做哪些改进？利用物联网服务平台记录的用户开锁数据，可以通过怎样的数据分析得到用户的习惯？这样是否会带来新的安全隐患？如果有，请举例说明。 师：完成智能家居中开锁时间的硬件搭建任务所需的设备有：一块主控板，一个分支模块，一个舵机还有一根4pin连接线。 师：首先配置物联网服务平台。进入“掌控IOT”平台（网址：https://iot.mpython.cn/。 师：进入掌控IOT在线物联网服务平台后，点击“项目管理”-“添加项目”，输入项目名称，再点击“查看”-“添加设备”，用以获取MQTT信息。在MQTT服务器中添加用于记录开锁的主题。 师：先把舵机与分支模块的S2接口相连，用4pin连接线分支模块连接到主控板的P0、P1接口，注意连接方式和接口位置。 师：接下来编写探究智能家居中开锁时间的程序，打开mPython软件，在人教版扩展库（educore）中拖出代码。在执行开锁时向MQTT服务器发送一条消息，记录开锁时间。 师：代码版如图所示。 师：点击“刷入”，将程序刷入主控板中。 师：下面我们来进行功能演示。摄像头识别到人脸，舵机转动，向物联网平台发布当前时间。 师：下面我们对记录的开锁时间数据进行分析，通过散点图进行可视化呈现，以此得到回家时间的散点图。 师：除了一周内的回家时间外，我们还可以对工作日和休息日进行区分，进一步获得更详细的用户习惯。 师：我们可以得到“7个工作日用户回家时间”散点图和“7个休息日用户回家时间”散点图。可以看出工作日用户回家时间较为集中，而休息日回家时间有很大差异。 师：那其中是否具有安全隐患呢？请同学们以小组为单位进行讨论：物联门锁的安全隐患有哪些? 隐私保护措施又有哪些？ 生：回家时间可能会被泄露。 师：没错，这种方式也存在风险，我们可以知道如果开锁时间数据被泄露，攻击者可能掌握用户的作息规律，实施盗窃或其他犯罪行为。对此我们可以对开锁时间数据进行加密存储和传输。限制数据访问权限，仅允许授权用户或系统访问。这样就可以保护用户的作息规律不会泄露。 讨论法 合作学习 实践操作 拓展与提升（5分钟） 师：下面进行拓展提升部分利用物联实验设备，对刷脸开锁功能进行升级，并结合开锁时间数据，预测用户在工作日的回家时间。 师：请同学们试一试补全学习活动2的关键代码。对于开锁时间的获取，既可以结合第9课中利用API获取时间的方法，也可以使用MQTT服务器中记录的时间字段。 讲授法 课后作业（1分钟） 师：本课内容结束了，请同学们在课后与同学组成小组，讨论以下问题：虚拟身份在物联网中的重要性是什么？如果没有虚拟身份，物联网系统会面临哪些问题？ 课堂小结与评价 （2分钟） 师：本节课，我们掌握了虚拟身份的基本概念同时也理解了其在实际生活中的重要性和潜在风险。 教学反思 1.反思点：学生对物联网虚拟身份概念理解浅，难把握复杂构成与数据关联。对虚拟身份在物联网中的作用机制理解有断层，不明白技术流程。读取主控板标识时学生操作水平差异大，实践指导缺针对性。刷脸开锁功能探讨中，学生改进方案缺创新，安全隐患分析不足。小组讨论易偏题，教师引导不明确，未规范讨论方向。部分学生讨论参与度低，讨论组织和激励机制需优化。部分教学案例离学生生活远，影响知识吸收。虚拟身份安全隐患教学重理论轻实践，学生缺应对能力。 2.改进措施： 开展拓展活动，用可视化工具和类比讲解，增加应用场景分析。组织调研，强化知识理解与应用。课前测评分层教学，给基础弱的学生更多指导。举办创意比赛，培养创新和解决问题的能力。讨论前明确要求，提供引导问题规范方向。建立激励机制，激发学生参与热情。选熟悉案例，如智能家居、校园一卡通。增加实践操作，模拟漏洞场景提升应对能力 学科网（北京）股份有限公司 $