《物联网》教案

《物联网》 授课时间 第1周第1次课 授课时数 2 授课方式（请打√） 理论课(√)讨论课()实验课()习题课()其他() 授课题目（教学章、节或主题）第一章物联网概论 教学目标1.了解物联网的概念。 2.了解物联网应用的相关知识。 教学重点及难点：重点：物联网的概念。难点：物联网的应用知识 教学方法及手段：多媒体教学，凌波教学软件；ppt； 教学过程与教学内容：1.自我介绍。2.介绍本门课程的学习目标，参考书籍。3.介绍课程的考核方式期末成绩=平时成绩*30%+期末闭卷考试*70%4.教学过程：一、导入1.从古至今，人们传递信息的方式有哪些？这些传递信息方式都有哪些特点？(突出现代工具为人们传递信息带来的方便与快捷等优点)2.刚才我们了解了人与人之间的信息传递，那么，物体与物体之间又是如何传递信息的呢？3.播放视频，了解基本的物联网应用，及其物联网的发展情况。学生思考、讨论、交流。二、新授课程：学习物联网。1.介绍物联网概念①教师提出任务：学生自己总结概念。②介绍物联网的三大特征。感知物体、信息传输、智能应用。③看图，提出问题：通过图画你看懂了什么?想想现实中物联网有怎样的应用？经验交流：把自己获得的物联网知识与大家分享。2.了解物联网应用。①自读课本2-3页，初步了解物联网在各方面的实际运用。②播放相关的光盘内容。③深入介绍，加深学生印象，使学生对物联网的应用有更加深入的了解。教师适当讲解物联网在智能家电、智能交通、智能物流、智能电网、智能环保、智能医疗、智能工业、智能农业、智能安防方面的应用。选取一个实际的例子重点进行介绍。3.讨论：物联网技术在社会生产和生活中得到了广泛的应用，举例说明物联网技术给你的生活带来了怎样的体验和变化？三、课堂小结教师：这节课同学们学习了物联网技术，了解了物联网技术的概念以及其在实际生活中的应用。课后希望大家通过自己的观察、调查等相关的途径，更加客观清楚的认识物联网,了解物联网的技术应用，在生活实践中体验到物联网带给我们的方便和巨大作用。 作业布置 1.课下上网了解物联网的相关知识，预习下堂课的内容。2.完成实践学习。通过实地观察、调查或网络搜索等途径，了解周边物联网技术的应用。 教学后记 通过本次课的学习，学生对物联网有一个直观的了解，能够知道物联网的概念和应用领域。 授课时间 第1周第2次课 授课时数 2 授课方式（请打√） 理论课(√)讨论课()实验课()习题课()其他() 授课题目（教学章、节或主题）第一章物联网概述 教学目标了解物联网的发展，掌握物联网的体系结构 教学重点及难点：重点：物联网的体系结构难点：物联网的体系结构 教学方法及手段：多媒体教学，凌波教学软件；PPT； 教学过程与教学内容：【课程引入】：1.复习上节课内容，引发学生回忆对物联网的概念如何理解的。2.介绍本门课程的学习目标，包括物联网的概念和发展，物联网的体系结构。3.教学过程：物联网的概念：简单的理解让物与物之间会感应会说话；“在互联网概念”的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。（具体概念省略）4.物联网的发展：1995年，BillGates在《未来之路》中提及物联网概念；至今，中间具体内容省略。·物联网在国内的发展：目前，物联网产业在中国发展迅速，例如RFID己具有自主开发生产低频、高频与微波电子标签及读写器的技术及系统集成能力，在芯片设计与制造、标签封装、读写器设计与制造、系统集成与管理软件、网络运营、应用开发等方面取得了较大进步，市场培育和应用示范初见成果。目前中国物联网相关企业已有数百家，物联网产业链如图1-1所示。从产业链角度看，与当前的通信网络产业链是类似的，但是最大的不同点在于上游新增了RFID、NFC和传感器等近距离通信系统，下游新增了物联网运营商。其中RFID、NFC和传感器是给物品贴上身份标识和赋予智能感知能力，物联网运营商是海量数据处理和信息管理服务提供商。·互联网、物联网与泛在网的之间的关系给学生5分钟时间讨论5.物联网体系架构分为三层：即感知层、网络层和应用层。分为四层：即感知层、传输层、服务管理层（也称智能层）和应用层。本质上讲这两种分法都是一样的。此时把物联网体系结构和互联网的七层结构作对应向学生解释，把本次课的难点让学生吃透。【小结】本堂课的重点内容再强调一遍：物联网的概念和体系架构 作业布置 1.上网了解物联网框架结构的相关知识。2.预习下堂课的内容 教学后记 通过本次课的学习，学生对物联网有一个直观的了解，能够知道物联网的框架结构。 授课时间 第2周第1次课 授课时数 2 授课方式（请打√） 理论课(√)讨论课()实验课()习题课()其他() 授课题目（教学章、节或主题）第一章物联网概述 教学目标掌握物联网的主要技术，了解物联网的应用及物联网的前景 教学重点及难点：重点：物联网的主要技术难点：云计算技术、感知与识别技术 教学方法及手段：多媒体教学，凌波教学软件；PPT； 教学过程与教学内容：一、回顾上堂课的内容，创设意境，导入新课（3分钟）（设疑法、提问法）二、新课教学（总计80分钟）（讲解法、提问法、示范法）1．物联网实现目标：全面感知、可靠传输、智能处理、自动控制。2.关键技术（1）感知与识别技术射频识别RFID技术：是一种非接触的自动识别技术，利用射频信号及其空间耦合传输特性，实现对静态或移动物体的自动识别。（举例）（2）通信与网络技术（3）云计算技术（4）中间件技术这一部分是本节课的重点也是本章的重点，在教师讲解完成后应配以相应的练习和作业，练习均显示在电子中3.物联网的应用智能工业智能农业智能物流智能交通智能电网(SmartGrid)智能环保智能医疗智能家居（SmartHouse）4.物联网的前景物联网的产业链【小结】本堂课的重点内容再强调一遍：物联网的主要技术 作业布置 结合书本和网络预习第二章射频识别RFID技术。 教学后记 第一章结束，将重点部分以问答题的形式布置作用，从作业上看，学生掌握情况良好。 授课时间 第2周第2次课 授课时数 2 授课方式（请打√） 理论课(√)讨论课()实验课()习题课()其他() 授课题目（教学章、节或主题）第二章感知技术-射频识别系统 教学目标了解射频识别系统技术概念发展，掌握其工作原理，掌握其特点和应用领域 教学重点及难点：重点：射频识别系统技术的工作原理和应用领域难点：射频识别系统技术的工作原理和应用领域 教学方法及手段：多媒体教学，凌波教学软件；PPT； 教学过程与教学内容：一、复习上节课内容，导入新课（3分钟）（设疑法、提问法）可采用提问的方式复习上节课内容，然后接着讲述本节课的教学内容二、新课教学（总计80分钟）（讲解法、提问法、示范法）1.相关概念：与人体结构中皮肤和五官的作用相似，感知层是物联网的“皮肤”和“五官”。它的功能是识别物体和采集信息。感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器、终端、传感器网络等。RFID是射频识别技术的英文（RadioFrequencyIdentification，RFID）的缩写，即射频识别。常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码等。2.介绍RFID系统组成的各个部分（1）标签（2）天线（3）读写器（4）主机2.RFID的分类·按供电的形式分：有源标签、半有源射频标签、无源电子标签·按照标签的工作频率分类：·低频段电子标签30kHz～300kHz、中高频段电子标签3MHz～30MHz、超高频与微波标签433.92MHz，862(902)～928MH，2.45GHz，5.8GHz·按芯片分：只读卡、读写卡和CPU卡。·按作用距离可分为密耦合卡（作用距离小于1cm）、近耦合卡（作用距离小于15cm）、疏耦合卡（作用距离约1m）和远距离卡（作用距离从1m到10m，甚至更远）。3.RFID的工作原理：读写器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当RFID进入发射天线工作区域时产生感应电流，标签获得能量被激活，将自身编码等信息通过内置发送天线发送出去，系统接收天线接收到标签发送来的载波信号，经天线调节器传送到读写器，读写器对接收的信号进行解调和解码然后送到后台主系统进行相关处理；主系统根据逻辑运算判断该标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。4.RFID的典型应用：RFID技术广泛应用在社会生产生活各领域。日常生活中我们经常要使用各式各样的数位识别卡，如信用卡、电话卡、金融IC卡等。大部分的识别卡，都是与读卡机作接触式的连接来读取数位资料，常见方法有磁条刷卡或IC晶片定点接触。射频识别系统最重要的优点是非接触识别，它能穿透雪、雾、冰、涂料、尘垢和条形码无法使用的恶劣环境阅读标签，并且阅读速度极快，大多数情况下不到100ms。证件管理、RFID电子门票、高速公路自动收费及交通管理、门禁保安、生产线自动化、防伪三、课堂小结（2分钟）（讲解法）本节课所学知识点比较多，但应分清主次，应重点复习需掌握的内容。四、课后作业（1分钟）（讲解法）学生以书面形式完成作业五、开拓思维，同时提出新的问题（1分钟）（激趣法）下一节课即将开始讲授传感器的内容，这一节实践性比较强，回去应好好预习一下【小结】本堂课的重点内容再强调一遍：RFID技术的工作原理和应用领域。 作业布置 课下上网了解RFID的相关知识，预习下堂课的内容 教学后记 通过本次课的学习，学生对RFID有一个直观的了解，能够知道RFID的组成。 授课时间 第3周第1次课 授课时数 2 授课方式（请打√） 理论课(√)讨论课()实验课()习题课()其他() 授课题目（教学章、节或主题）第二章感知技术-条形码、磁条卡、IC卡 教学目标了解条形码、磁条卡、IC卡的基本结构，优缺点，应用领域 教学重点及难点：重点：条形码、磁条卡、IC卡的优缺点和应用领域难点：条形码、磁条卡、IC卡的优缺点和应用领域 教学方法及手段：多媒体教学，凌波教学软件；PPT； 教学过程与教学内容：【课程引入】：1.回顾RFID的组成，思考其应用领域，引出RFID应用的具体例子，及今次课主要的学习内容：条形码、磁条卡、IC卡。2.介绍本节课的学习任务3.新课教学（总计80分钟）（讲解法、提问法、示范法）一．条形码概念：条形码是一种信息的图形化表示方法，可以把信息制作成条形码，然后用条码阅读机扫描得到一组反射光信号，此信号经过光电转换后变为一组与线条、空白相对应的电子信号，经解码后还原为相应的文字、数字，再传入计算机。1．一维条形码·一维条形码或称条码（barcode）是将宽度不等的多个黑条和空白，按一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符。条形码可以标出物品的生产国、制造厂家、商品名称、生产日期以及图书分类号、邮件起止地点、类别、日期等信息，因此在商品流通、图书管理、邮政管理、银行系统等很多领域得到了广泛的应用。·一维条码主要包括EAN码、39码、交叉25码、UPC码、128码、93码等几种常见的码制。一维条码的特点如下：·1）一维条形数据容量较小，仅能表示30个字符左右，只能包含字母和数字，并且条码尺寸相对较大（空间利用率较低），条码遭到损坏后便不能阅读。·2）可以识别商品的基本信息，例如，商品名称、价格等，但并不能提供商品更详细的信息，要调用更多的信息，需要计算机数据库的进一步配合。·3）用一维条码表示汉字或图像信息几乎是不可能的，这在某些应用汉字的场合很不方便。2．二维条形码·通常一维条形码所能表示的字符集不过10个数字、26个英文字母及一些特殊字符，条码字符集最大所能表示的字符个数为128个ASCII字符，信息量非常有限，因此二维条形码诞生了。二维条码就是将一维条码存储信息的方式扩展到二维空间上，从而存储更多的信息，从一维条码对物品的“标识”转为二维条码对物品的“描述”。·二维条形码是在二维空间水平和竖直方向存储信息的条形码。它的优点是信息容量大，译码可靠性高，纠错能力强，制作成本低，保密与防伪性能好。二．磁条卡·磁卡（magneticcard）是一种卡片状的磁性记录介质，利用磁性载体记录字符与数字信息，用来识别身份或其他用途。根据使用基材的不同，磁卡可分为PET卡、PVCHYPERLINK"http://baike.baidu.com/view/761857.htm"卡和纸卡三种；根据磁层构造的不同，又可分为磁条卡和全涂磁卡两种。磁卡使用方便，造价便宜，用途极为广泛，可用于制作信用卡、银行卡、地铁卡、公交卡、门票卡、电话卡；电子游戏卡、车票、机票以及各种交通收费卡等。今天在许多场合我们都会用到磁卡，如在食堂就餐，在商场购物，乘公共汽车，打电话，进入管制区域等等，不一而足。三．IC卡·IC卡是集成电路卡（IntegratedCircuitCard）的英文简称，在有些国家也称之为智能卡、微芯片卡等，它是通过在集成电路芯片上写的数据来进行识别的。IC卡与IC卡读写器，以及后台计算机管理系统组成了IC卡应用系统。·优点：1．可靠性高：非接触式IC卡与读写器之间无机械接触，避免了由于接触读写而产生的各种故障。例如：由于粗暴插卡，非卡外物插入，灰尘或油污导致接触不良等原因造成的故障。此外，非接触式IC卡表面无裸露的芯片，无须担心脱落，静电击穿，弯曲，损坏等问题，既便于卡片的印刷，又提高了卡片使用的可能性。2．操作方便快捷：由于使用IC卡射频通讯技术，读写器在10cm范围内就可以对IC卡进行读写，没有插拔卡的动作。非接触式IC卡使用时没有方向性，IC卡可以任意方向掠过读写器表面，读写时间不大于0.1s，大大提高了每次使用的速度。3．安全性好：非接触式IC卡的序列号是唯一的，制造厂家在产品出厂前已将此序列号固化，不可更改。世界上没有任何两张卡的序列号会相同。【小结】日常生活一维码，二维码，银行卡，公交卡分别属于RFID的哪一种应用，各自的特点加以强调。 作业布置 总结日常生活中所见到的RFID技术，说明其类别。 教学后记 通过本次课的学习，学生对RFID中所用的识别技术有了解，能够在日常生活中掌握条形码、磁条卡、IC卡的优缺点和应用领域。 授课时间 第3周第2次课 授课时数 2 授课方式（请打√） 理论课(√)讨论课()实验课()习题课()其他() 授课题目（教学章、节或主题）第二章感知技术-传感器技术 教学目标熟悉温度传感器及其应用领域,2.了解湿度传感器。 教学重点及难点：重点：温度传感器及其应用领域难点：温度传感器及其应用领域 教学方法及手段：多媒体教学，凌波教学软件；PPT； 教学过程与教学内容：【课程引入】：1.回顾上节课内容，介绍本节课的学习任务2.新课教学（总计80分钟）（讲解法、提问法、示范法）一．传感器相关概念传感技术是物联网的基础技术之一，是自动检测和自动转换技术的总称，处于物联网构架的感知层。传感器是一种能把特定的被测信号，按一定规律转换成某种“可用信号”输出的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。所以，传感器又经常称为变换器、转换器、检测器、敏感元件、换能器等。顾名思义，传感器的功能包括感和传，即感受被测信息，并传送出去。根据传感器的功能要求，它一般应由三部分组成，即：敏感元件、转换元件、转换电路.同学们，实际上我们生活中这样的传感器还有很多，你知道还有些什么吗？ 大家说了很多，今天老师给大家带来了其中一样，大家看看这是什么，你知道它使用的是什么传感器吗？ （出示课题：电子温度计——温度传感器） 二、温度传感器 这是在我们生活中常见的电子温度计，它使用的是温度传感器，那么温度传感器是做什么的呢？大家一起看看书上的介绍。能够探测物体温度及其变化并转换成电信号的电子器件叫作温度传感器。 大家思考一下，温度传感器的作用很明显和红外线相同是用来探测温度的，那么它能用在什么方面呢？ 小组讨论，并进行汇报 师：温度控制，还有探测环境，在一些环境中也可以搭配红外做报警装置等等。它的用途也是相当广泛的。 三、湿度传感器 在天气预报中，经常会出现温度和湿度的预报，这是因为对种植业来说，湿度和温度同样重要。湿度指的是什么有同学知道吗？ 原来我们的空气，是有一定的水汽，水汽的多和少对环境还是很有影响的，这也是很多铁制品，在放置一段时间后，会生锈的原因，那么怎么样的湿度是适宜的呢，我们一起来看看书上的介绍。 学生观察书上的介绍，了解适宜的湿度数据。 温度不控制，对生活的影响大家很容易感受到，那么湿度如果不控制，对我们的生活是否有影响呢？请学生上网搜索相关知识，组内交流，进行汇报。 四、总结 通过今天的学习，我们简单的了解了温度和湿度传感器，相对于温度我们比较熟悉，湿度我们是第一次了解，但大家可以发现，它在我们的生活中，其实也有非常重要的影响。课后希望大家通过自己的观察、调查等相关的途径，更加客观清楚的认识这两种传感器，了解它们的技术应用，在生活实践中体验到它们带给我们的方便和巨大作用。【小结】·在人们的日常生活、生产和科研中，温度的测量都占有重要的地位。温度是表征物体冷热程度的物理量。温度传感器可用于家电产品中的电冰箱、空调、微波炉等；还可用在汽车发动机的控制中，如测定水温、吸气温度等；也广泛用于检测化工厂的溶液和气体的温度。温度传感器有各种类型，根据敏感元件与被测介质接触与否，可分为接触式和非接触式两大类；按照传感器材料及电子元器件特性，可分为热电阻和热电偶两类。在选择温度传感器时，应考虑到诸多因素，如被测对象的湿度范围、传感器的灵敏度、精度和噪声、响应速度、使用环境、价格等。五、讨论：总结日常生活中所见到温度传感器，说明其主要用途。 作业布置 通过书本和网络总结常见的温度传感器，并说明其作用 教学后记 通过本次课的学习，学生能够掌握传感器的慨念，并能知晓日常生活中常见温度传感器的作用。 授课时间 第4周第1次课 授课时数 2 授课方式（请打√） 理论课(√)讨论课()实验课()习题课()其他() 授课题目（教学章、节或主题）第二章感知技术-红外线传感器 教学目标1.认识红外线传感器。2.掌握红外线传感器的应用。 教学重点及难点：重点：认识红外线传感器。难点：红外线传感器的应用。 教学方法及手段：多媒体教学，凌波教学软件；PPT； 【小结】说明红外线传感器的应用领域。 作业布置 总结日常生活中所见到的红外线的使用。 教学后记 通过本次课的学习，学生对红外线传感器有所了解，能够掌握红外线的应用领域。 授课时间 第4周第2次课 授课时数 2 授课方式（请打√） 理论课(√)讨论课()实验课()习题课()其他() 授课题目（教学章、节或主题）第二章感知技术-运动传感器 教学目标1.认识运动传感器。2.掌握运动传感器的应用。 教学重点及难点：重点：认识运动传感器。难点：运动传感器的应用。 教学方法及手段：多媒体教学，凌波教学软件；PPT； 教学过程与教学内容：【课程引入】：1.回顾传感器的概念。2.介绍本节课的学习任务。本课教学内容分为三个部分。第一部分通过对2008年北京奥运会上舞动的“闪信棒”的介绍，引出本课核心内容运动传感器。第二部分介绍运动传感器。第三部分介绍运动传感器的应用，并在此基础上对“闪信棒”的组成和原理进行了剖析。3.提出问题学生在学习的过程中对其提出各种疑问，例如：为什么在空中可以留下完成的文字、图案？它又是如何实现的？通过解决这些疑问，学生很容易进入课堂，并且进行探索。4.新课教学（总计80分钟）（讲解法、提问法、示范法）1.通过对奥运会开幕式的观看，对运动传感器有一个感知。 2.通过对闪信棒的舞动，了解视觉暂留现象。 3.通过PPT了解运动传感器的定义、闪信棒的功能等。 4.通过PPT、关键词网络搜素了解运动传感器的应用。一、导入师：同学们，还记得2008年的辉煌吗？播放视频。 师：从视频中你感受到了什么？ 师：08年奥运会开幕运用的技术和“闪信棒”技术类似。播放视屏。 师：从视频中你又看到了什么？为什么会产生这样的现象？  师：你真善于观察。今天我们就来感知变幻。为什么闪信棒会看到完整的文字和图案呢？ 师布置任务一：请同桌互相交流，讨论，尝试找找原因。提示：可以参照书上P14上的紫色框中的内容。师：看来你看到懂了书上的提示，并进行总结,实际上它的原理是运用了我们的视觉暂留现象，只要闪信棒的舞动达到一定的速度和幅度，就可以呈现出完整的图案。 二、新授师：在舞动过程中，闪信棒感知到的是什么变化呢？ 师：是的，你说的真对，根据我们之前学习的传感器，能够探测物体位置、运动速度等变化的电子器件我们称为？ 师：这就是我们今天学习的感知变幻——运动传感器，出示完整课题，那运动传感器是什么样子的呢？师出示运动传感器图片。 师：刚才我们介绍的“闪信棒”的核心就是运动传感器，那闪信棒有什么样的功能呢？ 布置任务二：阅读书本P13-14，用自己的话说一说闪信棒的功能。师：你知道的真多！是的，闪信棒只是运动传感器运用的一个小方面，你还知道它的哪些应用呢？ 师布置任务三：阅读书P13，或者通过网络搜索在运动传感器还应用在我们生活哪些方面？ 师：简单介绍运动传感器的应用。 师：了解了这么多本节课你有什么收获？ 师：通过今天的学习，同学了解了运动传感器的定义及应用，我们一起来回顾一下本节课的重点吧！【小结】1.运动传感器的作用，2.作用决定了其应用范围 作业布置 总结日常生活中所见到的用到运动传感器的地方。 教学后记 通过本次课的学习，学生对运动传感器有所了解，能够掌握运动的应用领域。 授课时间 第5周第1次课 授课时数 2 授课方式（请打√） 理论课(√)讨论课()实验课()习题课()其他() 授课题目（教学章、节或主题）第二章感知技术-红外线报警 教学目标1.通过自主学习和知识迁移，对红外线报警器做出描述；2.通过教师导读，了解红外线报警器工作原理。 教学重点及难点：重点：了解红外线报警器难点：主动式和被动式探测器工作原理 教学方法及手段：多媒体教学，凌波教学软件；PPT； 教学过程与教学内容：【课程引入】：1.回顾红外线传感器的作用2.介绍本节课的学习任务本课是教材中第一个关于物联网实际应用的案例介绍，以生活中常见的“如何解决因家中无人照看二引起的安全隐患”为切入点，将本课内容分为三个部分。第一部分通过提供一张住房平面图来讨论住房的哪些地方容易被入侵。第二部分介绍了红外线检测报警技术以及两种红外线探测器，并让学生们讨论在住房平面图上如何布防。第三部分介绍了家园安全卫士的组成和工作原理。3.新课教学（总计80分钟）（讲解法、提问法、示范法）一、激趣导入在电影《偷天换日》和其它的电影、电视剧中我们常可以看到，神偷在偷取宝物时，总会有一个把风的在外面用电脑监测着。电脑屏幕上面，显示着神偷周围有一根根红线，如果神偷不小心“触”到了这根红线，那么报警器就会发响。提问：这是个什么东西呢？这节课，我们就来研究一下，什么是红外线报警器。二、新授师：现在你在上班，害怕家里有人非法入侵，可以怎么办呢？师：这节课我们就来学习一下红外线报警器。出示提供P23房屋结构图提问：这是你家，为了防止非法入侵，结合生活经验，你打算在哪安装红外线报警器？小结：同学们说得都很有道理提问：大家知道红外线报警器工作原理吗？它又能分为哪两类呢？自学，然后大家交流一下。教师提问：分为哪种工作方式？。继续提问：主动式和被动式有何区别？学生回答，老师补充：被动式报警器少了一项功能，就是发射红外线。物理学上告诉我们，当物体的温度高于0K的时候，就会发出红外线，换句话说任何物体都能发出红外线。而其后的原理，被动式报警器和主动式是一样的。师提问：为什么会探测到，探测到有为什么要报警？师总结:被动式报警器的采用一个特殊的红外线接收器件，他能接收物体发出红外线；只要有物体在所监视区域范围活动，就能将所接收的红外线信号转换成电压信号，带动报警器报警。三、活动研究：自己布置相应的红外线探测器，说一说为什么怎样布置最合理。根据材料和安装说明，组建家园安全卫士的报警网。四、知识延伸：在家园安全中，除了外部入侵外，还有哪些潜在的危险因素应当加入到报警系统中来？师：科技在进步，社会在发展，希望你能在不远的将来设计出一套更为严密、完善的系统，来保护大家的安全。【小结】1.了解红外线报警器2.主动式和被动式探测器工作原理 作业布置 举例日常生活中所见到的红外线报警器应用。 教学后记 通过本次课的学习，学生对传感器的实际使用有深刻印象。 授课时间 第5周第2次课 授课时数 2 授课方式（请打√） 理论课(√)讨论课()实验课()习题课()其他() 授课题目（教学章、节或主题）第二章感知技术-卫星定位导航 教学目标1.认识卫星导航仪;2.认识卫星定位导航技术的应用。 教学重点及难点：重点：认识卫星导航仪。难点：认识卫星导航技术的应用。 教学方法及手段：多媒体教学，凌波教学软件；PPT； 教学过程与教学内容：【课程引入】：1.回顾上节课内容。2.介绍本节课的学习任务3.新课教学（总计80分钟）（讲解法、提问法、示范法）一、导入大家知道或者了解卫星导航仪么？学生思考、讨论、交流。二、新授教师：介绍重量的知识和概念。GPS系统由空间部分、控制部分和用户部分三部分组成。·空间部分GPS空间部分主要由24颗GPS卫星构成，其中21颗工作卫星，3颗备用卫星。24颗卫星运行在6个轨道平面上，运行周期为12个小时。保证在任一时刻、任一地点高度角15度以上都能够观测到4颗以上的卫星。·（2）控制部分GPS控制部分由1个主控站，5个检测站和3个注入站组成。作用是监测和控制卫星运行，编算卫星星历（导航电文），保持系统时间。·（3）用户部分GPS用户设备部分包含GPS接收器及相关设备。GPS接收器主要由GPS芯片构成。如车载、船载GPS导航仪，内置GPS功能的移动设备，GPS测绘设备等都属于GPS用户设备。1.介绍卫星导航技术知识。①教师提出任务：学生自读概念。②卫星导航仪又是如何工作的呢？③自读课本了解相关原理和知识。经验交流：把自己的亲身经历与大家分享。2.认识卫星定位导航技术①阅读课本，初步认识卫星导航仪。②指名学生说出卫星导航仪的操作特点。③深入介绍，加深学生印象，使学生对物联网的应用有更加深入的了解。3.课后完成实践园。4.认识卫星导航仪的应用①师介绍卫星导航仪的应用，使学生了解其应用非常广泛。②思考：北斗卫星导航系统的示意图，学生思考、讨论、交流。③按照要求完成探究屋的内容。（四人小组协作完成）填写成果篮。·GPS的应用由于卫星导航定位系统具有全球覆盖、全天候、实时导航定位、用户不需要与地面已知坐标点通信等特点，成为军事上不可缺少的重要装备，是现代化战争中快速反应、准确打击目标、军事指挥调度中的重要手段。它不但用于各种车辆、船舶、飞机高精度、快速导航定位，外弹导与低轨卫星的轨道测量，武器制导，还可用于数字化士兵、数字化部队的建设；用于战役、战术指挥调度。所以，超级大国在军备竞赛中都努力发展用于军事目的的卫星导航定位系统。美国的GPS和俄罗斯的GLONASS都是在这种背景下产生的，整个系统也是由军事部门所控制的。·民用系统的主要功能有：（1）定位功能通过接收GPS卫星信号，可以准确地定出其所在的位置，并可以在地图上相应的位置用记号标记出来。同时GPS还可以取代传统的指南针显示方向，取代传统的高度计显示海拔高度等信息。（2）导航功能用户在车载GPS导航系统上任意标注两点后，导航系统便会自动根据当前的位置为车主设计最佳路线，包括最快的路线、最简单的路线、通过高速公路路段次数最少的路线等供车主选择。（3）语音提示功能如果前方遇到路口或者转弯，系统自动给出转向语音提示，以避免车主走弯路。能够提供全程语音提示，驾车者无需观察显示界面就能实现导航的全过程，使行车更加安全方便。（4）信息查询功能车载系统均配备电子地图。电子地图含有全国的各大省会城市及各中小城市，驾车者可以随时查看任一地点的交通、建筑、旅游景点、宾馆、医院等情况。（5）测速功能通过对GPS卫星信号的接收计算，可以测算出行驶的具体速度，比一般的里程表准确很多。【小结】教师：这节课同学们学习了卫星导航仪，认识卫星定位导航系统以及其在实际生活中的应用。课后希望大家通过自己的观察、调查等相关的途径，更加客观清楚的认识卫星导航仪，了解卫星定位导航的技术应用，在生活实践中体验到卫星导航带给我们的方便和巨大作用。 作业布置 总结日常生活中所见到的GPS的应用 教学后记 通过本次课的学习，学生对了解卫星定位导航的技术应用，在生活实践中体验到卫星导航带给我们的方便和巨大作用。 授课时间 第6周第1次课 授课时数 2 授课方式（请打√） 理论课(√)讨论课()实验课()习题课()其他() 授课题目（教学章、节或主题）第二章感知技术-生物识别 教学目标了解生物识别术的概念及其应用 教学重点及难点：重点：生物识别术的概念及其应用难点：生物识别术的概念及其应用 教学方法及手段：多媒体教学，凌波教学软件；PPT； 教学过程与教学内容：1.总结上节课内容2.引入生物识别的概念，播放相关视频，思考，视频中使用的技术日常见过吗？它属于生物识别吗？3.新课教学（总计80分钟）（讲解法、提问法、示范法）一、相关概念生物识别是依靠人体的身体特征来进行身份验证的一种解决。它是通过计算机与光学、声学、生物传感器和生物统计学原理等高科技手段密切结合，利用人体固有的生理特性，（如指纹、脸象、红膜等）和行为特征（如笔迹、声音、步态等）来进行个人身份的鉴定。生物特征识别技术具不易遗忘、防伪性能好、不易伪造或被盗、随身“携带”和随时随地可用等优点。传统的身份鉴定方法包括身份标识物品（如钥匙、证件、ATM卡等）和身份标识知识（如用户名和密码）但由于主要借助体外物，一旦证明身份的标识物品和标识知识被盗或遗忘，其身份就容易被他人冒充或取代。生物识别技术比传统的身份鉴定方法更具安全、保密和方便性。二、生物识别步骤生物识别工作包括四个步骤：原始数据获取、抽取特征、比较和匹配。生物识别系统捕捉到生物特征的样品，唯一的特征将会被提取，并且转化成数字的符号，接着，这些符号被用作那个人的特征模版，这种模版可能会存放在数据库、智能卡或条码卡中，人们同识别系统交互比较，根据匹配或不匹配来确定身份。学生思考：日常生活中的生物识别，识别过程是怎么样的。三、生物识别方法(1)指纹识别(2)掌纹识别：手掌几何学识别就是通过测量使用者的手掌和手指的物理特征来进行识别，高级的产品还可以识别三维图象。(3)视网膜识别：视网膜识别使用光学设备发出的低强度光源扫描视网膜上独特的图案。(4)虹膜识别：虹膜识别是与眼睛有关的生物识别中对人产生较少干扰的技术。它使用相当普通的照相机元件，而且不需要用户与机器发生接触。另外，它有能力实现更高的模板匹配性能。(5)签名识别，也被称为签名力学辩识，它是建立在签名时的力度上的。它分析的是笔的移动，例如加速度、压力、方向以及笔划的长度，而非签名的图像本身。签名识别和声音识别一样，是一种行为测定学。签名力学的关键在于区分出不同的签名部分，有些是习惯性的，而另一些在每次签名时都不同。(6)面部识别：面部识别系统是通过分析面部特征的唯一形状、模式和位置来辩识人。其采集处理的方法主要是视频和热成像技术。标准视频技术通过一个标准的摄像头摄取面部的图像或者一系列图像，在面部被捕捉之后，一些核心点被记录。(7)基因识别：人体内的DNA在整个人类范围内具有唯一性（除了双胞胎可能具有同样结构的DNA外）和永久性。因此，除了对双胞胎个体的鉴别可能失去它应有的功能外，这种方法具有绝对的权威性和准确性。DNA鉴别方法主要根据人体细胞中DNA分子的结构因人而异的特点进行身份鉴别。这种方法的准确性优于其它任何身份鉴别方法，同时有较好的防伪性。学生讨论，日常生活中用到过吗，安全可靠么？除了上面提到的生物识别技术以外，还有通过气味、耳垂和其他特征进行识别的技术。但它们目前还不能走进日常生活四、生物识别的特点学生思考和讨论，这7种生物识别的特点，每一个都很好使用吗，为什么，日常生活中指纹识别用的多？他们之间的各自的特点是什么？5、生物识别的应用学生总结：生物识别能够适合的应用范围。总结学生思考生物识别的优点，某些生物识别的缺陷，缺陷产生的原因。老师总结。 作业布置 完成课后习题部分，总结日常生活中的生物识别。 教学后记 通过本次课的学习，学生对生物识别有所了解。 授课时间 第6周第2次课 授课时数 2 授课方式（请打√） 理论课(√)讨论课()实验课()习题课()其他() 授课题目（教学章、节或主题）第二章感知技术-远程控制家电 教学目标1.了解智能家居、远程控制家电的相关知识，认识3G移动网络。2.通过观察、调查、小组合作探讨等途径，了解手机远程控制家电的方法。3.培养学生科学探索的兴趣及相互帮助的良好习惯，培养学生对远程控制家用电器的兴趣。 教学重点及难点：重点：利用手机远程控制智能家电。难点：认识3G移动网络的应用。 教学方法及手段：多媒体教学，凌波教学软件；PPT； 教学过程与教学内容：1.回顾上节课内容2.介绍本节课的学习任务本课教学内容分为三个部分。第一部分介绍了智能家居，强调了远程控制是智能家居的一项重要功能，这是当前物联网的一个热门应用，也是应用于生活、服务于生活的一个实例，更是物联网技术发展的必然；第二部分介绍了如何实现远程智能控制各种家电，它有无线和有线两种方式，而其中手机是最为快捷方便的方式。第三部分介绍了3G移动网络，即第三代移动通信技术，强调其高速数据传输的特性使3G智能手机成为智能家居的主要移动控制终端。3.新课教学（总计80分钟）（讲解法、提问法、示范法）一、导入有没有想过，在上班途中，突然想起忘了关家里的灯或电器，打个电话就可以把家里想要关的灯和电器全部关掉；下班途中，打个电话先把家里的电饭煲和热水器启动，让电饭煲先煮饭,热水器先预热；等您回到家，马上就可以洗个热水澡啦，并可立即享用香喷喷的饭菜啦；若是在炎热的夏天，您可以用手机把家里的空调先开启，回家后就能享受丝丝凉意啦。在家里，您可直接拿起手机就可以控制家里所有的灯和电器。神奇吗？学生交流、讨论。二、新授教师：介绍智能家居的知识。学生分小组讨论交流，了解智能家居的相关知识。①教师提出任务：学生自读概念。②学生自读课本了解相关原理和知识。经验交流：把自己的亲身经历与大家分享。早晨，当我们还在熟睡，卧室的窗帘准时自动拉开，温暖的阳光轻洒入室，轻柔的音乐慢慢响起，呼唤我们开始全新生活每一天；当我起床洗漱时，微波炉（电饭煲）已开始为您烹饪早餐，我就可以马上享受营养早餐啦；餐毕不久，音响自动关机，提醒您赶快上班；轻按门厅口的“全关”键，所有的灯和电器全部熄灭，安防系统自动布防，这样您就可以安心上班去了；当我们全家人外出旅游时，可设置主人在家的虚拟场景，这样小偷就不敢随意轻举妄动了。教师引导：所有这些控制我们都可以用手机来来实现①阅读课本，初步认识手机远程控制家电。②观察手机远程控制家电示意图。③深入了解3G网络。完成实践图。 三、课堂小结教师：这节课同学们学习了手机远程控制智能家居，认识了3G移动网络在实际生活中的应用。课后希望大家通过自己的观察、调查等相关的途径，更加客观清楚的认识智能家居，了解手机远程控制家居的技术应用，在生活实践中体验到3G网络带给我们的方便和巨大作用。 作业布置 1.通过观察、调查、小组合作探讨等途径，了解手机远程控制家电的方法。2.完成第二章习题 教学后记 通过本次课的学习，学生了解智能家居、远程控制家电的相关知识，认识3G移动网络。 授课时间 第7周第1次课 授课时数 2 授课方式（请打√） 理论课(√)讨论课()实验课()习题课()其他() 授课题目（教学章、节或主题）第三章网络通信技术-ZigBee技术 教学目标1.了解蜜蜂传递信息的方式；2.了解ZigBee技术的概念、简单的ZigBee网络组建、ZigBee技术的应用；3.会根据电路图搭建实物电路，并能进行调试实现其功能。 教学重点及难点：重点：ZigBee技术的概念、简单的ZigBee网络组建、ZigBee技术的应用难点：ZigBee技术的概念、简单的ZigBee网络、ZigBee技术的应用 教学方法及手段：多媒体教学，凌波教学软件；PPT； 教学过程与教学内容：1.总结第二章内容2.介绍本节课的学习任务本课教学内容分为三部分。第一部分介绍了ZigBee技术，它是一种近距离、低功效的双效通信技术，用户设备通过ZIgBee模块相互传输数据。第二部分通过介绍遥控汽车比赛来深入了解ZigBee技术，并指出智能交通中也常采用这种感觉数据采集和传输技术。第三部分介绍了ZigBee技术在一些领域的具体应用，说明它是目前物联网中无线传输的重要技术之一。3.新课教学（总计80分钟）（讲解法、提问法、示范法）一、创设情境 我们来玩玩遥控小汽车比赛，看谁的小汽车能在规定的路线上行驶最快？小汽车可真多啊！看一看谁跑得最快。评出名次。 提问：这期间有没有作弊的或者违规的吗？ 到底有没有呢？有没有监测系统，能够比较客观准确的监控到呢？ 二、讲授新知 1.教师提示：ZigBee技术 提问：你知道ZigBee技术吗？有什么用呢？要求学生根据课本进行自学。 提问：说一说你现在知道的ZigBee技术。ZigBee芯片ZigBee模块师：大家说的不错，ZigBee无线通信技术可以采集数据。简单的ZigBee网络 图中的“用户设备”是信息传感设备2.遥控汽车比赛 实现把汽车将要行走的采集点安装ZigBee模块。 智能交通中采用和遥控汽车中数据采集和传输技术。行车路线与数据采集3.ZigBee技术的应用：无线灌溉技术无线点餐ZigBee交通监控        物流实时跟踪控制三、知识巩固ZigBee是规定了一系列短距离无线网络的数据传输速率通信协议的标准，主要用于近距离无线连接。基于这一标准的设备工作在868MHz、915MHz、2．4GHz频带上。最大数据传输率为250kbit/s。ZigBee具有低功耗、低速率、低时延等特性。在很多ZigBee应用中，无线设备的活动时间有限，大多数时间均工作在省电模式（睡眠模式）下。因此，ZigBee设备可以在不更换电池的情况下连续工作几年。 信道编号中心频率/MHz信道间隔/MHz频率上限/MHz频率下限/MHzk=0868.3868.6868.0k=1,2,3…10906+2(k-1)2928.0902.0k=11,12,13…262401+5(k-11)52483.52400.0信道分配表ZigBee技术的特点：①低功耗。②低速率。③低成本。④近距离。⑤短时延。⑥网络容量大。⑦高安全。⑧数据传输可靠。⑨免执照频段。 作业布置 总结ZigBee的网络的优缺点，并根据优缺点说明其应用范围。 教学后记 通过本次课的学习，学生对ZigBee有所了解，并能够简单组网。 授课时间 第7周第2次课 授课时数 2 授课方式（请打√） 理论课(√)讨论课()实验课()习题课()其他() 授课题目（教学章、节或主题）第三章网络通信技术-蓝牙技术 教学目标了解Bluetooth技术的概念、简单的Bluetooth网络组建、Bluetooth技术的应用； 教学重点及难点：重点：Bluetooth技术的概念、简单的Bluetooth网络组建、Bluetooth技术的应用难点：Bluetooth技术的概念、简单的Bluetooth网络、Bluetooth技术的应用 教学方法及手段：多媒体教学，凌波教学软件；PPT； 教学过程与教学内容：1.总结上节课内容2.介绍本节课的学习任务本课教学内容分为二部分。第一部分介绍了Bluetooth技术，它是一种近距离、低功效的双效通信技术，用户设备通过Bluetooth模块相互传输数据。第二部分介绍了Bluetooth技术在一些领域的具体应用，说明它是目前物联网中无线传输的重要技术之一。3.新课教学（总计80分钟）（讲解法、提问法、示范法）一、相关概念蓝牙（Bluetooth）是一个开放性的、短距离无线通信技术标准，也是目前国际上通用的一种公开的无线通信技术。它可以在较小的范围内，通过无线连接的方式安全、低成本、低功耗地网络互联，使得近距离内各种通信设备能够实现无缝资源共享，也可以实现在各种数字设备之间的语音和数据通信。目前超过90％的手机都具备了蓝牙功能。蓝牙技术以低成本的近距离无线连接为基础，采用高速跳频（FreqLlencyHopping）和时分多址（TimeDivisionMulti-aecess，TDMA）等先进技术。目前蓝牙的标准是IEEE802．15，工作在2．4GHz频带，通道带宽为1Mb/s，异步非对称连接最高数据速率为723．2kb/s。二、基本原理蓝牙设备依靠专用的蓝牙芯片使设备在短距离范周内发送无线电信号来寻找另一个蓝牙设备，一旦找到，相互之间便开始通信、交换信息。学生讨论：手机上使用蓝牙的方式。三、蓝牙网络基本结构简单介绍学生思考：各个部件的主要作用。四、蓝牙的特点（1）TDMA结构（2）使用跳频技术（3）全球范围适用（4）组网灵活性强（5）成本低学生思考和讨论，蓝牙具有的这些特点，从而它的适合的应用范围是？6、蓝牙的应用（1）在手机上的应用嵌入蓝牙芯片的移动电话已经出现，它可实现一机三用：在办公室可作为内部无线电话；回家后可当作无绳电话；在室外或乘车途中可作为移动电话与掌上电脑或个人数字助理（PDA）结合起来，并通过嵌入蓝牙技术的局域网接入点访问因特网。同时，借助嵌入蓝牙芯片的头戴式话筒和耳机及语音拨号技术，不用动手就可以接听或拨打移动电话。（2）在掌上电脑中的应用掌上PC已越来越普及，嵌入蓝牙芯片的掌上PC可提供各种便利。通过嵌有蓝牙芯片的掌上PC，不仅可编写电子邮件，而且还可立即通过周围的蓝牙仪器设备发送出去。（3）在其他数字设备上的应用数字照相机、数字摄像机等设备装上蓝牙芯片，既可免去使用电线的不便，又可不受存储器容量有限的束缚，将所摄图片或影像通过嵌有蓝牙芯片的手机或其他设备传送到指定的计算机中。（4）蓝牙技术在测控领域的应用（5）蓝牙技术还可用于自动抄表领域。计量水、电、气、热量等的仪器仪表可通过嵌入的蓝牙芯片，将数据自动集中到附近的某个数据采集节点，再由该节点通过电力线以载波方式或电话线等传输到数据采集器以及供用水、电、气、热量等管理部门的数据处理中心。这种方式可有效地解决部分计量测试节点难以准确采集测控数据的问题。总结Bluetooth技术的概念、简单的Bluetooth网络、Bluetooth技术的应用 作业布置 总结蓝牙网络的优缺点，并根据优缺点说明其应用范围。 教学后记 通过本次课的学习，学生对蓝牙有所了解，并能够正确使用蓝牙。 授课时间 第8周第1次课 授课时数 2 授课方式（请打√） 理论课(√)讨论课()实验课()习题课()其他() 授课题目（教学章、节或主题）第三章网络通信技术-WiFi技术 教学目标了解WiFi技术的概念、简单的WiFi网络组建、WiFi技术的应用 教学重点及难点：重点：了解WiFi技术的概念、简单的WiFi网络组建、WiFi技术的应用；难点：了解WiFi技术的概念、简单的WiFi网络组建、WiFi技术的应用； 教学方法及手段：多媒体教学，凌波教学软件；PPT； 教学过程与教学内容：1.总结上节课内容2.介绍本节课的学习任务本课教学内容分为二部分。第一部分介绍了WiFi技术，它是一种近距离、低功效的双效通信技术，用户设备通过WiFi模块相互传输数据。第二部分介绍了WiFi技术在一些领域的具体应用，说明它是目前物联网中无线传输的重要技术之一。3.新课教学（总计80分钟）（讲解法、提问法、示范法）一、相关概念Wi-Fi”技术，就是把笔记本电脑中的无线网卡虚拟成两个无线空间，充当两种角色：当与其他AP（无线信号发射点）相连时，相当于一个普通的终端设备，这是传统应用模式；当与其他无线网络终端设备（如电脑、手机、打印机等）连接时，可作为一个基础AP，此时只要作为AP的笔记本电脑能通过无线、有线、3G等方式连接入网，那么与之连接的其他无线网络终端设备就可以同时上网了。蓝牙技术以低成本的近距离无线连接为基础，采用高速跳频（FreqLlencyHopping）和时分多址（TimeDivisionMulti-aecess，TDMA）等先进技术。Wi-Fi全称WirelessFidelity，又称802．11b标准，是IEEE定义的一个无线网络通信的工业标准（IEEE802．11）。二、基本原理IEEE802．11标准定义了介质访问接入控制层（MAC层）和物理层。物理层定义了工作在2．4GHz的ISM频段上，总数据传输速率设计为2Mb/s（802．11b）到54Mb/s（802．11g）。学生讨论：手机上使用WiFi的方式。三、WiFi网络基本结构简单介绍学生思考：各个层次的主要作用。四、蓝牙的特点WiFi技术也有它的优点：（1）较广的无线电波的覆盖范围（2）传输速度快，可靠性高（3）无需布线（4）健康安全WiFi技术也有它的缺点：（1）覆盖面有限，一般的Wi-Fi网络覆盖面只有100m左右。（2）它的移动性不佳，只有在静止或者步行的情况下使用才能保证其通信质量。为了改善WiFi网络覆盖面积有限和低移动性的缺点最近又提出了802．1ln协议草案。802．11n相比前面的标准技术优势明显，在传输速率方面，802．11n可以将WLAN的传输速率由目前802．11b/g提供的54Mb/s提高到300Mb/s甚至600Mb/s。在覆盖范围方面，802．11n采用智能天线技术，可以动态调整波束，保证让WLAN用户接收到稳定的信号，并可以减少其他信号的干扰，因此它的覆盖范围可扩大到好几平方公里。这使得原来需要多台802．11b/g设备的地方，只需要一台802．11n产品就可以了。不仅方便了使用，还减少了原来多台802．11b/g产品互联通时可能出现的盲点，使得终端移动性得到了一定的提高。学生思考和讨论，WiFi具有的这些特点，从而它的适合的应用范围是？五、蓝牙的应用Wi-Fi覆盖小带宽高，3G覆盖大带宽低，两种技术有着相互对立的优缺点，取长补短相得益彰。Wi-Fi技术低成本、无线、高速的特征非常符合3G时代的应用