第3章信息系统的基础设施3.4信息获取与控制 -高中教学同步《信息技术-信息系统与社会》(教案）（人教-中图版2019）.docx

《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。

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：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