《物联网》教案

《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。物联网的主要技术架构授课时间第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.专用市场.公用市场芯片与技术数据采集传输处理终端应用设备厂商.设备集成.应用集成系统集成电信运营广电网络运营.终端管理.设备鉴权.计费等运营服务提供网络提供软件应用开发软件开发用户【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。射频识别系统的组成示意图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典型的RFID系统【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”转为二维条形码与条形码阅读器条码对物品的“描述”。二维条形码是在二