義教信息科技教學(xué)實施 | “物聯(lián)網(wǎng)實踐與探索”模塊-物聯(lián)網(wǎng)基本原理與功能

“物聯(lián)網(wǎng)實踐與探索”模塊

物聯(lián)網(wǎng)基本原理與功能

本期內(nèi)容

1

課標(biāo)理解

●既要創(chuàng)新，更要安全

——“物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用”與“物聯(lián)網(wǎng)安全”的教學(xué)

2

教學(xué)課例+同步教學(xué)資源

●“物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用”教學(xué)實踐研究

——以《給文物穿件“防潮衣”》一課為例

●初中物聯(lián)網(wǎng)安全教學(xué)的特點與實施策略

——基于案例教學(xué)與分層實踐的探索

1

課標(biāo)理解

既要創(chuàng)新，更要安全

——“物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用”

與“物聯(lián)網(wǎng)安全”的教學(xué)

本文從創(chuàng)新應(yīng)用入手，引導(dǎo)讀者認識物聯(lián)網(wǎng)改變學(xué)習(xí)生活，其核心是創(chuàng)新，并在此基礎(chǔ)上探討物聯(lián)網(wǎng)安全，引導(dǎo)讀者認識到設(shè)備對虛擬身份的影響，增強隱私保護意識，理解自主可控技術(shù)的意義，最后闡述教學(xué)策略，強調(diào)要突出創(chuàng)新應(yīng)用，落實安全教育，通過理論講解、模擬演練等，來培養(yǎng)兼具創(chuàng)新與安全意識的人才。

物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場景十分豐富，它正以多種形式融入人們的生活。物聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新應(yīng)用就是充分挖掘物聯(lián)網(wǎng)在各領(lǐng)域的新的可能，探索新的方式與組合模式加以應(yīng)用，滿足社會與個人不斷變化的需求。然而，其在帶來便捷的同時也暗藏安全隱患：當(dāng)學(xué)生用語音控制家電時，設(shè)備可能泄露對話信息；智能手環(huán)記錄的運動數(shù)據(jù)若被竊取，會暴露個人行蹤。因此，在教學(xué)過程中需同步培養(yǎng)創(chuàng)新思維與安全意識，讓學(xué)生在體驗智能校園、智慧學(xué)習(xí)等場景時，學(xué)會保護個人信息，理解技術(shù)“雙刃劍”的特性。

物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用就像給物品裝上“智慧大腦”和“通信天線”，讓普通的文具、書包、教室都能“感知環(huán)境”“傳遞信息”和“自動工作”。簡單說，就是通過傳感器收集溫度、光照等數(shù)據(jù)，用網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)傳到“云端大腦”，再讓設(shè)備根據(jù)分析結(jié)果做出智能反應(yīng)。如果注意挖掘應(yīng)用可能，利用物聯(lián)網(wǎng)的“智慧”功能，就能開發(fā)出更多的創(chuàng)新應(yīng)用場景。

1.智能校園：會思考的學(xué)習(xí)空間

每天早上當(dāng)你走進教室時，有沒有想過教室其實能像貼心管家一樣照顧你？物聯(lián)網(wǎng)讓這一設(shè)想成為現(xiàn)實！天花板上的光照傳感器就像“光線管家”，當(dāng)陰天光線不足時，它會自動把燈光調(diào)到500lux以保護視力；門口的紅外傳感器像“出勤小助手”，能悄悄統(tǒng)計班級人數(shù)并傳到老師的平板上。最酷的是智能課桌椅系統(tǒng)：如果你低頭寫字太久，椅子會輕微震動提醒坐姿；當(dāng)你用電子筆在桌面演算數(shù)學(xué)題時，解題過程會實時同步到小組討論屏，方便大家一起糾錯。這些創(chuàng)新應(yīng)用讓校園變成會思考的學(xué)習(xí)伙伴，提升課堂互動效率。

2.學(xué)習(xí)助手：物聯(lián)網(wǎng)賦能智慧學(xué)習(xí)

書包可能藏著物聯(lián)網(wǎng)的大秘密！智能書包通過GPS定位模塊和壓力傳感器，能實現(xiàn)三重保護：當(dāng)你放學(xué)后偏離回家路線時，它會震動提醒并給家長發(fā)送位置信息；當(dāng)書包超重（超過15公斤）時，肩帶會亮起紅燈并語音建議“今天可以不帶美術(shù)工具”；最實用的是作業(yè)提醒功能——當(dāng)把課本放進書包時，RFID芯片會自動識別科目，如果晚上七點還沒拿出數(shù)學(xué)課本，書包就會播放“數(shù)學(xué)作業(yè)時間到啦”。在實驗課上，物聯(lián)網(wǎng)更是神奇的“安全衛(wèi)士”：化學(xué)實驗室的有毒氣體傳感器能實時監(jiān)測甲醛濃度，一旦超標(biāo)就自動啟動通風(fēng)系統(tǒng)并亮起警示燈；物理實驗臺的電流過載保護器會在短路前0.5秒切斷電源，保護大家安全。這些創(chuàng)新設(shè)計讓學(xué)習(xí)既高效又安全，使用智能學(xué)習(xí)設(shè)備的學(xué)生，其作業(yè)完成質(zhì)量有明顯的提升。

3.生活場景：物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)造便捷體驗

周末去科技館參觀，你可能已經(jīng)體驗過物聯(lián)網(wǎng)的神奇！智能導(dǎo)覽機器人通過超聲波傳感器避開人群，紅外測距儀保持與你的安全距離；互動展廳的“魔法鏡子”其實是帶人臉識別的物聯(lián)網(wǎng)終端，當(dāng)你站在鏡前時，它會顯示你已經(jīng)在物理展區(qū)停留了不少時間，并推薦去你隔壁的AI實驗室體驗。就連體育鍛煉都變得智能：操場跑道的壓力傳感器能自動記錄你的跑步步數(shù)和步頻，終點大屏幕實時顯示“×年級3班×××同學(xué)，本次800米步頻160步/分鐘，比上次提升5%”。更創(chuàng)新的是“共享雨傘”系統(tǒng)——在教學(xué)樓門口的雨傘架上，每個傘柄都有NFC芯片，借傘時用校園卡一碰就解鎖，歸還時系統(tǒng)會自動檢測雨傘是否干燥，潮濕的話還會啟動烘干功能。這些貼近生活的應(yīng)用，讓物聯(lián)網(wǎng)從課本概念變成每天都能接觸的智能伙伴。

從會提醒坐姿的智能課桌到能保護植物的花盆管家，物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用正悄悄改變我們的學(xué)習(xí)和生活。它的核心不是復(fù)雜的技術(shù)，而是“讓物品懂你所需”的創(chuàng)新思維。當(dāng)你發(fā)現(xiàn)教室燈太亮?xí)r，能不能設(shè)計一個光照自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)？當(dāng)體育器材總是丟失時，你會不會想到給籃球裝上定位芯片？物聯(lián)網(wǎng)就像給青少年的創(chuàng)新夢想插上翅膀，只要有“讓生活更智能”的想法，就能用傳感器、控制器和執(zhí)行器搭建屬于自己的智能系統(tǒng)。

物聯(lián)網(wǎng)安全

隨著物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，安全問題也日益凸顯。對于初中學(xué)生而言，了解并注意物聯(lián)網(wǎng)安全至關(guān)重要，這不僅關(guān)系到個人隱私的保護，還與國家安全緊密相連。根據(jù)課標(biāo)要求，可從以下幾個方面探討八年級學(xué)生應(yīng)如何注意物聯(lián)網(wǎng)的安全。

1.認識身邊的物聯(lián)設(shè)備及其對網(wǎng)絡(luò)虛擬身份的影響

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備種類繁多，在我們身邊隨處可見。例如，智能家居領(lǐng)域的智能攝像頭、智能門鎖、智能音箱等，這些設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互和遠程控制。智能攝像頭可以讓我們遠程查看家中情況，智能門鎖方便我們無需鑰匙就能開門，智能音箱則能通過語音指令為我們提供各種信息和服務(wù)。

不可忽視的是，這些物聯(lián)設(shè)備也與我們的網(wǎng)絡(luò)虛擬身份息息相關(guān)。以智能攝像頭為例，它可能會采集到我們家中的各種信息，包括家庭成員的活動、生活習(xí)慣等。如果這些設(shè)備被不法分子入侵，我們的生活細節(jié)將完全暴露，進而影響到我們在網(wǎng)絡(luò)虛擬空間中的身份安全。智能音箱通過語音交互收集我們的興趣愛好、日常問題等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)一旦泄露，可能會被用于精準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)詐騙，進一步威脅到我們的網(wǎng)絡(luò)虛擬身份。

要讓學(xué)生明白，每一次與物聯(lián)設(shè)備的交互都可能留下數(shù)據(jù)痕跡，這些痕跡構(gòu)成了我們網(wǎng)絡(luò)虛擬身份的一部分。因此，在使用這些設(shè)備時，要保持警惕，意識到它們對個人隱私可能產(chǎn)生的潛在影響。

2.增強個人隱私保護和安全防護意識

（1）謹慎選擇和使用物聯(lián)設(shè)備

初中學(xué)生在面對市場上琳瑯滿目的物聯(lián)設(shè)備時，要學(xué)會甄別，優(yōu)先選擇有良好口碑、知名品牌的產(chǎn)品，因為這些產(chǎn)品通常在安全方面有更可靠的保障。在購買前，可以查閱相關(guān)產(chǎn)品的安全評測和用戶反饋，了解其是否存在安全漏洞。對于一些來源不明、價格過低的設(shè)備，要謹慎購買，因為它們可能存在較大的安全隱患。

（2）設(shè)置強密碼并定期更換

很多物聯(lián)設(shè)備都需要設(shè)置賬戶和密碼來進行登錄和管理。初中學(xué)生要養(yǎng)成設(shè)置強密碼的習(xí)慣，密碼應(yīng)包含字母、數(shù)字和特殊字符，長度足夠長。例如，不要使用簡單的生日、電話號碼作為密碼。同時，要定期更換密碼，建議每3～6個月更換一次，以降低密碼被破解的風(fēng)險。

（3）注意設(shè)備權(quán)限設(shè)置

在使用物聯(lián)設(shè)備時，要仔細查看設(shè)備的權(quán)限設(shè)置。例如，智能攝像頭，可能會請求獲取攝像頭、麥克風(fēng)、存儲等權(quán)限。對于不必要的權(quán)限，要拒絕授予。如果智能音箱要求獲取過多與功能無關(guān)的個人信息權(quán)限，如通訊錄、短信讀取權(quán)限等，要謹慎考慮是否繼續(xù)使用該設(shè)備，避免個人隱私信息被過度收集。

（4）及時更新設(shè)備固件

物聯(lián)設(shè)備的制造商通常會發(fā)布固件更新，這些更新不僅可以提升設(shè)備的性能，還會修復(fù)已知的安全漏洞。學(xué)生要養(yǎng)成定期檢查設(shè)備是否有固件更新的習(xí)慣，并及時進行更新。例如，智能路由器，及時更新固件可以防止黑客利用已知漏洞入侵家庭網(wǎng)絡(luò)，保護連接到該網(wǎng)絡(luò)的所有物聯(lián)設(shè)備和個人信息安全。

3.理解物聯(lián)網(wǎng)中自主可控技術(shù)的意義

（1）保障國家信息安全

物聯(lián)網(wǎng)涉及大量的數(shù)據(jù)傳輸和存儲，其中不乏國家關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)以及公民個人的敏感信息。如果物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不具備自主可控性，一旦受到外部勢力的攻擊或控制，國家信息安全將面臨嚴重威脅。例如，交通、能源等關(guān)鍵領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)如果被惡意操控，可能導(dǎo)致交通癱瘓、能源供應(yīng)中斷等嚴重后果，影響國家的正常運轉(zhuǎn)。

（2）促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展

自主可控的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以推動國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。當(dāng)我國擁有自主研發(fā)的核心物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)時，就能夠擺脫對國外技術(shù)的依賴，降低產(chǎn)業(yè)發(fā)展的風(fēng)險。這不僅有利于提高國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的競爭力，還能創(chuàng)造更多的就業(yè)機會和經(jīng)濟價值。例如，在芯片、操作系統(tǒng)等關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自主可控，能夠為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供堅實的基礎(chǔ)。

（3）維護國家安全

自主可控的物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)體系對維護國家安全具有重要意義。它可以確保國家在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的戰(zhàn)略自主性，避免在國際競爭中受制于人。從國防安全角度來看，軍事物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的自主可控能夠保障軍事信息的保密性、完整性和可用性，防止軍事行動信息被敵方竊取或篡改，從而提升國家的整體安全防御能力。

4.培養(yǎng)對自主可控生態(tài)體系重要性的認識

（1）樹立國家安全意識

初中學(xué)生要明白，自主可控的物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)體系是國家安全的重要組成部分，并通過課堂學(xué)習(xí)、課外閱讀、參與國家安全宣傳活動等方式，了解國家安全的內(nèi)涵和物聯(lián)網(wǎng)安全在其中的地位，認識到個人在物聯(lián)網(wǎng)使用中的行為，既關(guān)系到自身隱私安全，也間接影響著國家的安全穩(wěn)定。

（2）積極傳播正確理念

在學(xué)校和家庭中，初中學(xué)生可以發(fā)揮積極的傳播作用。初中學(xué)生要將學(xué)到的關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)自主可控技術(shù)和生態(tài)體系對國家安全重要性的知識，分享給同學(xué)和家人，并通過主題班會、家庭討論等形式，提高身邊人對這一問題的認識，共同營造重視物聯(lián)網(wǎng)安全和國家自主可控發(fā)展的良好氛圍。

（3）努力學(xué)習(xí)，為未來貢獻力量

作為國家未來的建設(shè)者，初中學(xué)生要努力學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識，尤其是信息科技相關(guān)課程，培養(yǎng)對物聯(lián)網(wǎng)科技的興趣，積極參加科技創(chuàng)新活動，為將來投身于物聯(lián)網(wǎng)自主可控技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ)，并通過自身的努力，為構(gòu)建更加安全、可靠的物聯(lián)網(wǎng)自主可控生態(tài)體系貢獻自己的一份力量。

教學(xué)策略

在物聯(lián)網(wǎng)與人工智能技術(shù)迅猛發(fā)展的時代，“物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用”與“物聯(lián)網(wǎng)安全”相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)具有至關(guān)重要的意義。其基本的教學(xué)策略就是“既要創(chuàng)新，更要安全”，魚和熊掌都要兼得。具體的教學(xué)思路就是突出物聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新應(yīng)用，重視物聯(lián)網(wǎng)的安全教育。

1.突出創(chuàng)新應(yīng)用

（1）引入前沿案例

在“物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用”教學(xué)中，教師要實時關(guān)注行業(yè)動態(tài)，引入最新、最具創(chuàng)新性的案例。例如，在智能家居領(lǐng)域，講解一些能夠通過手勢、語音等交互方式控制家居設(shè)備的創(chuàng)新應(yīng)用，分析其創(chuàng)新點在于打破傳統(tǒng)操作模式，提供更便捷的生活體驗。通過這些案例激發(fā)學(xué)生對創(chuàng)新的興趣，拓寬他們的思維視野，讓學(xué)生明白創(chuàng)新并非遙不可及，而是基于對生活需求的洞察和技術(shù)的合理運用。

（2）開展項目式學(xué)習(xí)

組織學(xué)生開展物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用項目。例如，給定主題“校園智能環(huán)境監(jiān)測”，學(xué)生分組進行項目設(shè)計。從確定監(jiān)測指標(biāo)（如空氣質(zhì)量、噪音等），到選擇合適的傳感器、搭建網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，再到開發(fā)應(yīng)用程序展示監(jiān)測數(shù)據(jù)，讓學(xué)生親身體驗創(chuàng)新應(yīng)用的實現(xiàn)流程。在項目進行過程中，鼓勵學(xué)生突破常規(guī)，嘗試新的技術(shù)組合和設(shè)計理念。同時，教師提供必要的技術(shù)支持和引導(dǎo)，幫助學(xué)生解決遇到的難題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。

（3）實施跨界融合教學(xué)

物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用往往涉及多個領(lǐng)域，可將計算機科學(xué)、電子工程、通信技術(shù)與其他學(xué)科如生物學(xué)、社會學(xué)等進行跨界融合教學(xué)。例如，在講解農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用時，結(jié)合生物學(xué)知識，探討如何利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)精準(zhǔn)監(jiān)測土壤肥力、農(nóng)作物生長狀況，實現(xiàn)智能灌溉和施肥。這種跨界教學(xué)能讓學(xué)生從不同角度思考問題，發(fā)現(xiàn)更多創(chuàng)新機會，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)和創(chuàng)新思維。

2.落實安全教育

（1）理論知識系統(tǒng)講解

在“物聯(lián)網(wǎng)安全”教學(xué)中，首先要系統(tǒng)地講解物聯(lián)網(wǎng)安全的理論知識，其中包括物聯(lián)網(wǎng)面臨的各類安全威脅，如設(shè)備安全漏洞、數(shù)據(jù)傳輸泄露風(fēng)險、網(wǎng)絡(luò)攻擊等，以及相應(yīng)的安全防護技術(shù)，如加密算法、身份認證、訪問控制等。通過詳細的理論講解，讓學(xué)生深入理解物聯(lián)網(wǎng)安全的重要性和復(fù)雜性，為后續(xù)的實踐操作打下堅實的理論基礎(chǔ)。

（2）模擬安全實景演練

搭建物聯(lián)網(wǎng)安全實驗環(huán)境，模擬各種安全攻擊場景，如DDoS攻擊、惡意代碼注入等，讓學(xué)生親身體驗安全威脅對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)造成的破壞。然后，引導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)的安全技術(shù)進行防御和修復(fù)，如配置防火墻、更新系統(tǒng)補丁、檢測和清除惡意代碼等。通過模擬演練，學(xué)生不僅能更好地掌握安全技術(shù)的實際應(yīng)用，還能提高應(yīng)對安全事件的能力和應(yīng)急處理思維。

（3）真實案例深入分析

收集并分析現(xiàn)實中的物聯(lián)網(wǎng)安全事件，如某智能家居系統(tǒng)被黑客入侵，導(dǎo)致用戶隱私泄露。在課堂上，教師要詳細剖析事件發(fā)生的原因、造成的后果以及從中應(yīng)吸取的教訓(xùn)。通過真實案例分析，讓學(xué)生明白物聯(lián)網(wǎng)安全問題并非虛構(gòu)，而是切實存在且可能帶來嚴重影響的，從而增強學(xué)生的安全意識和責(zé)任感，使其在今后的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)中時刻將安全放在首位。

在教學(xué)過程中，要將創(chuàng)新與安全有機結(jié)合。例如，在創(chuàng)新項目實踐中，從項目規(guī)劃階段就融入安全設(shè)計理念，讓學(xué)生在追求創(chuàng)新的同時，注重安全保障。只有通過這樣的教學(xué)思路，才能培養(yǎng)出既具有創(chuàng)新能力又高度重視安全的物聯(lián)網(wǎng)未來人才。

本文作者：

李維明

四川省教育科學(xué)研究院

文章刊登于《中國信息技術(shù)教育》2025年第20期

引用請注明參考文獻：

李維明.既要創(chuàng)新，更要安全——“物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用”與“物聯(lián)網(wǎng)安全”的教學(xué)[J].中國信息技術(shù)教育，2025（20）：18-21.

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教學(xué)課例+同步教學(xué)資源

“物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用”

教學(xué)實踐研究

——以《給文物穿件“防潮衣”》

一課為例

作者：吳良輝 廣東省深圳市教育科學(xué)研究院

陶鑫榮 廣東省深圳市龍華區(qū)外國語學(xué)校教育集團

資源：

（1）教學(xué)論文： “物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用”教學(xué)實踐研究 ——以《給文物穿件“防潮衣”》一課為例點擊閱讀

（2）教學(xué)設(shè)計：《給文物穿件“防潮衣”——“回南天”里的文物保護》點擊下載

課例介紹： 本節(jié)課以文物保護為情境主線，通過分析情境中的問題，思考如何利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決問題，通過分析、設(shè)計、實踐等過程搭建物聯(lián)系統(tǒng)原型，掌握利用物聯(lián)網(wǎng)解決問題的方法。

提示：在線兌換完雜志后自動解鎖本期目錄、原貌預(yù)覽、教學(xué)資源（可下載使用）。

初中物聯(lián)網(wǎng)安全教學(xué)

的特點與實施策略

——基于案例教學(xué)與分層實踐的探索

作者：趙春芝 遼寧教育學(xué)院

崔永剛 遼寧省撫順市第一中學(xué)

呂俊玲 遼寧省撫順市教師進修學(xué)院

資源：

（1）教學(xué)論文：初中物聯(lián)網(wǎng)安全教學(xué)的特點與實施策略——基于案例教學(xué)與分層實踐的探索點擊閱讀

（2）教學(xué)設(shè)計：初中物聯(lián)網(wǎng)安全教學(xué)的特點與實施策略（3課時）點擊下載

課例介紹： 包括《物聯(lián)網(wǎng)“安全事件與風(fēng)險”》《物聯(lián)網(wǎng)“系統(tǒng)安全需升級”》《“自主可控意義大”》3課時的教學(xué)設(shè)計和PPT。

提示：在線兌換完雜志后自動解鎖本期目錄、原貌預(yù)覽、教學(xué)資源（可下載使用）。

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