《物联网》教案.doc

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《物联网》教案

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、节或者主题）

第一章物联网概论

教学目标

1.熟悉物联网的概念。

2.熟悉物联网应用的有关知识。

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=平常成绩*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什么？

这些传递信息方式都有什么特点？

（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.刚才我们熟悉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，熟悉基本的物联网应用，及其物联网的进展情况。

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如何的应用？

经验交流：

把自己获得的物联网知识与大家分享。

2.熟悉物联网应用。

①自读课本2-3页，初步熟悉物联网在各方面的实际运用。

②播放有关的光盘内容。

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熟悉。

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与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如何的体验与变化？

三、课堂小结

教师：

这节课同学们学习了物联网技术，熟悉了物联网技术的概念与其在实际生活中的应用。

课后希望大家通过自己的观察、调查等有关的途径，更加客观清晰的认识物联网,熟悉物联网的技术应用，在生活实践中体验到物联网带给我们的方便与巨大作用。

作业

布置

1.课下上网熟悉物联网的有关知识，预习下堂课的内容。

2.完成实践学习。

通过实地观察、调查或者网络搜索等途径，熟悉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熟悉，能够明白物联网的概念与应用领域。

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、节或者主题）

第一章物联网概述

教学目标

熟悉物联网的进展，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懂得的。

2.介绍本门课程的学习目标，包含物联网的概念与进展，物联网的体系结构。

3.教学过程：

物联网的概念：

简单的懂得让物与物之间会感应会说话；“在互联网概念”的基础上，将其用户端延伸与扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换与通信的一种网络概念。

（具体概念省略）

4.物联网的进展：

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。

u物联网在国内的进展：

目前，物联网产业在中国进展迅速，比如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，市场培养与应用示范初见成果。

目前中国物联网有关企业已有数百家，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，但是最大的不一致点在于上游新增了RFID、NFC与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与传感器是给物品贴上身份标识与给予智能感知能力，物联网运营商是海量数据处理与信息管理服务提供商。

u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、网络层与应用层。

分为四层：

即感知层、传输层、服务管理层（也称智能层）与应用层。

本质上讲这两种分法都是一样的。

如今把物联网体系结构与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。

物联网的要紧技术架构

【小结】

本堂课的重点内容再强调一遍：

物联网的概念与体系架构

作业

布置

1.上网熟悉物联网框架结构的有关知识。

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熟悉，能够明白物联网的框架结构。

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、节或者主题）

第一章物联网概述

教学目标

掌握物联网的要紧技术，熟悉物联网的应用及物联网的前景

教学重点及难点：

重点：

物联网的要紧技术

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、自动操纵。

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，实现对静态或者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与作业，练习均显示在电子课件中

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：

物联网的要紧技术

作业

布置

结合书本与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、节或者主题）

第二章感知技术-射频识别系统

教学目标

熟悉射频识别系统技术概念进展，掌握其工作原理，掌握其特点与应用领域

教学重点及难点：

重点：

射频识别系统技术的工作原理与应用领域

难点：

射频识别系统技术的工作原理与应用领域

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）

可使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.有关概念：

与人体结构中皮肤与五官的作用相似，感知层是物联网的“皮肤”与“五官”。

它的功能是识别物体与采集信息。

感知层包含二维码标签与识读器、RFID标签与读写器、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。

常称之感应式电子晶片或者近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码等。

2.介绍RFID系统构成的各个部分

（1）标签

（2）天线

（3）读写器

（4）主机

2.RFID的分类

Ø按供电的形式分：

有源标签、半有源射频标签、无源电子标签

Ø按照标签的工作频率分类：

n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

Ø按芯片分：

只读卡、读写卡与CPU卡。

Ø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）与远距离卡（作用距离从1m到10m，甚至更远）。

3.RFID的工作原理：

射频识别系统的构成示意图

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与解码然后送到后台主系统进行有关处理；主系统根据逻辑运算推断该标签的合法性，针对不一致的设定做出相应的处理与操纵，发出指令信号操纵执行机构动作。

典型的RFID系统

4.RFID的典型应用：

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）

下一节课马上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技术的工作原理与应用领域。

作业

布置

课下上网熟悉RFID的有关知识，预习下堂课的内容

教学

后记

通过本次课的学习，学生对RFID有一个直观的熟悉，能够明白RFID的构成。

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、节或者主题）

第二章感知技术-条形码、磁条卡、IC卡

教学目标

熟悉条形码、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卡的优缺点与应用领域

难点：

条形码、磁条卡、IC卡的优缺点与应用领域

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的构成，思考其应用领域，引出RFID应用的具体例子，及今次课要紧的学习内容：

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，能够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，此信号通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。

条形码与条形码阅读器

1．一维条形码

v一维条形码或者称条码（barcode）是将宽度不等的多个黑条与空白，按一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符。

条形码能够标出物品的生产国、制造厂家、商品名称、生产日期与图书分类号、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。

v一维条码要紧包含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：

v1）一维条形数据容量较小，仅能表示30个字符左右，只能包含字母与数字，同时条码尺寸相对较大（空间利用率较低），条码遭到损坏后便不能阅读。

v2）能够识别商品的基本信息，比如，商品名称、价格等，但并不能提供商品更全面的信息，要调用更多的信息，需要计算机数据库的进一步配合。

v3）用一维条码表示汉字或者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

v通常一维条形码所能表示的字符集只是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”。

v二维条形码是在二维空间水平与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

磁卡与读卡设备

三．IC卡

vIC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，与后台计算机管理系统构成了IC卡应用系统。

v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类故障。

比如：

由于粗暴插卡，非卡外物插入，灰尘或者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范围内就能够对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卡能够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，不可更换。

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熟悉，能够在日常生活中掌握条形码、磁条卡、IC卡的优缺点与应用领域。

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、节或者主题）

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.熟悉湿度传感器。

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．传感器有关概念

传感技术是物联网的基础技术之一，是自动检测与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”输出的器件或者装置，通常由敏感元件与转换元件构成。

因此，传感器又经常称之变换器、转换器、检测器、敏感元件、换能器等。

顾名思义，传感器的功能包含感与传，即感受被测信息，并传送出去。

根据传感器的功能要求，它通常应由三部分构成，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，你明白还有些什么吗？

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，你明白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与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：

温度操纵，还有探测环境，在一些环境中也能够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，经常会出现温度与湿度的预报，这是由于对种植业来说，湿度与温度同样重要。

湿度指的是什么有同学明白吗？

原先我们的空气，是有一定的水汽，水汽的多与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，熟悉适宜的湿度数据。

温度不操纵，对生活的影响大家很容易感受到，那么湿度假如不操纵，对我们的生活是否有影响呢？

请学生上网搜索有关知识，组内交流，进行汇报。

四、总结 

通过今天的学习，我们简单的熟悉了温度与湿度传感器，相关于温度我们比较熟悉，湿度我们是第一次熟悉，但大家能够发现，它在我们的生活中，事实上也有非常重要的影响。

课后希望大家通过自己的观察、调查等有关的途径，更加客观清晰的认识这两种传感器，熟悉它们的技术应用，在生活实践中体验到它们带给我们的方便与巨大作用。

【小结】

v在人们的日常生活、生产与科研中，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操纵中，如测定水温、吸气温度等；也广泛用于检测化工厂的溶液与气体的温度。

温度传感器有各类类型，根据敏感元件与被测介质接触与否，可分为接触式与非接触式两大类；按照传感器材料及电子元器件特性，可分为热电阻与热电偶两类。

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、精度与噪声、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，说明其要紧用途。

作业

布置

通过书本与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、节或者主题）

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；

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。

第一部分以生活中的红外线感应楼道灯为例，通过对其工作过程的解读，引出本课核心内容——红外线传感器。

第二部分在对红外线传感器进行介绍的基础上，简单说明其特点及红外线感应开关的使用场所。

第三部分介绍红外线传感器的广泛应用。

3.新课教学（总计80分钟）（讲解法、提问法、示范法）

一、导入 

1.大家明白或者者熟悉红外线么？

2.什么东西能够发出红外线呢，人体能够么？

学生思考、讨论、交流。

二、新授 

教师：

介绍红外线的知识与概念。

1.生介绍红外线知识。

①教师提出任务：

生自读概念。

②红外线感应楼道灯又是如何工作的呢？

③生自读课本熟悉有关原理与知识。

经验交流：

把自己的亲身经历与大家分享。

2.认识红外线传感器 

①阅读课本，初步认识红外线传感器。

②指名学生说出红外线传感器的操作特点。

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熟悉。

3.课后完成实践园。

通过实地观察、调查或者网络搜索等途径，熟悉周边楼道开关的操纵方式。

4.认识红外线传感器的应用 

①师介绍红外线传感器的应用，使学生熟悉其应用非常广泛。

②思考：

楼道灯自动点亮后，为什么需要延迟一段时间再自动熄灭？

 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。

三、课堂小结 

教师：

这节课同学们学习了红外线传感器，认识红外线传感器与其在实际生活中的应用。

课后希望大家通过自己的观察、调查等有关的途径，更加客观清晰的认识红外线传感器，熟悉红外线传感器的技术应用，在生活实践中体验到红外线传感器带给我们的方便与巨大作用。

【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熟悉，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、节或者主题）

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”的构成与原理进行了剖析。

3.提出问题

学生在学习的过程中对其提出各类疑问，比如：

为什么在空中能够留下完成的文字、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，同时进行探索。

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，熟悉视觉暂留现象。

3.通过PPT熟悉运动传感器的定义、闪信棒的功能等。

4.通过PPT、关键词网络搜素熟悉运动传感器的应用。

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与“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与图案呢？

师布置任务一：

请同桌互相交流，讨论，尝试找找原因。

提示：

能够参照书上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与幅度，就能够呈现出完整的图案。

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之？

 师：

这就是我们今天学习的感知变幻——运动传感器，出示完整