掌握基本概念，認(rèn)識(shí)深刻影響

李維明，教育部普通高中信息技術(shù)課標(biāo)修訂組核心成員，正高級(jí)教師（教授）

主持人語(yǔ)：自2019年9月采用新課標(biāo)新教材開展教學(xué)以來，北京、天津、山東、海南、遼寧等5個(gè)省（市）大多完成了必修模塊的教學(xué)，部分?。ㄊ校┻€進(jìn)行了學(xué)業(yè)水平合格考試，取得了良好的成效。2020年，教育部又組織專家對(duì)課標(biāo)進(jìn)行了修訂，頒布了最新版的《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020修訂）》，更加明晰了學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵和內(nèi)容模塊的結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了教學(xué)應(yīng)用的方向感。當(dāng)下，新課標(biāo)新教材的教學(xué)實(shí)踐已經(jīng)進(jìn)入到選擇性必修模塊教學(xué)的新階段，怎么選擇、怎么教學(xué)是必須面對(duì)的重要問題。為配合選擇性必修課程的教學(xué)，本期繼續(xù)“普通高中信息技術(shù)新課程實(shí)施”之選擇性必修模塊的教學(xué)等系列專題的研討，以饗讀者。同時(shí)，也希望廣大信息技術(shù)教師、教研人員積極參與，獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策，共同促進(jìn)學(xué)科新課標(biāo)新課程的順利實(shí)施、健康發(fā)展。歡迎大家不吝賜稿（358211798@qq.com）。

“物聯(lián)網(wǎng)”是“選擇性必修模塊2：網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)”的第三個(gè)教學(xué)單元，也是本模塊中最后的一個(gè)教學(xué)單元。在教學(xué)中如何引導(dǎo)學(xué)生掌握物聯(lián)網(wǎng)的概念及其發(fā)展歷程，了解與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的設(shè)備及其功能是本模塊教學(xué)切入的關(guān)鍵所在。

● 物聯(lián)網(wǎng)的概念及其發(fā)展趨勢(shì)

物聯(lián)網(wǎng)是通過使用傳感器、定位系統(tǒng)、掃描器等信息采集設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把各種物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控、管理的網(wǎng)絡(luò)，也就是將各種物體連接起來組成實(shí)現(xiàn)“萬(wàn)物互聯(lián)”的網(wǎng)絡(luò)。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)呈現(xiàn)多樣性和系統(tǒng)性發(fā)展。它從一開始的無(wú)線自組織網(wǎng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)等單一的無(wú)線通信技術(shù)，發(fā)展到RFID、傳感器、NB-IoT、Lora、物聯(lián)網(wǎng)芯片、操作系統(tǒng)、邊緣計(jì)算等感知關(guān)鍵技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)和支撐技術(shù)的融合，特別是物聯(lián)網(wǎng)與新興技術(shù)的融合，如“物聯(lián)網(wǎng)+5G”“物聯(lián)網(wǎng)+邊緣計(jì)算”“物聯(lián)網(wǎng)+區(qū)塊鏈”更是方興未艾。5G是新一代的移動(dòng)通信技術(shù)，其三大應(yīng)用場(chǎng)景分別是增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶、海量物聯(lián)和高可靠超低延時(shí)連接。5G的高速率、低延時(shí)、廣覆蓋、海量接入的特點(diǎn)能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，特別是在智慧農(nóng)業(yè)、智慧物流等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方面的需求。隨著智能設(shè)備的增加，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)日益增多，對(duì)數(shù)據(jù)分析和處理能力的需求也日益增加。在這種情況下，邊緣計(jì)算作為分析和處理更靠近生成數(shù)據(jù)源的技術(shù)，能夠解決物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)和延遲性問題。而如何保障物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的安全性和隱私性就成為物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模實(shí)施的關(guān)鍵問題之一，區(qū)塊鏈的關(guān)鍵特征是其高數(shù)據(jù)加密能力，進(jìn)入鏈的數(shù)據(jù)都無(wú)法以任何方式進(jìn)行修改。物聯(lián)網(wǎng)與區(qū)塊鏈融合能夠增強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的安全性和隱私性，也能夠促進(jìn)區(qū)塊鏈在更多的應(yīng)用場(chǎng)景落地。

● 物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的設(shè)備及其功能

既然物聯(lián)網(wǎng)是一種將“各種物體連接起來組成實(shí)現(xiàn)‘萬(wàn)物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)”，那么，物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的設(shè)備必然涉及與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的終端設(shè)備、網(wǎng)關(guān)、服務(wù)器等。

終端設(shè)備是實(shí)現(xiàn)感測(cè)和反饋的設(shè)備，如煙霧傳感器、WIFI攝像頭等。這些終端設(shè)備可以通過傳感器感測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的聲音、光線、空氣、運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，并通過網(wǎng)絡(luò)上傳到物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng);同時(shí)接收物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)對(duì)指令，采取相應(yīng)的行動(dòng)。終端設(shè)備可以根據(jù)其功能分為輸入設(shè)備和輸出設(shè)備，其中兼具輸入、輸出功能且能進(jìn)行較復(fù)雜的信息處理的終端設(shè)備，常常被冠之以“智能終端”的稱謂，如智能手機(jī)、平板電腦等。

網(wǎng)關(guān)的作用在于實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備與服務(wù)器的連接，在感測(cè)的過程中連接設(shè)備和收發(fā)數(shù)據(jù)，在反饋的過程中向終端設(shè)備傳達(dá)來自服務(wù)器的指令。

服務(wù)器的概念與之前學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器類似，通常具備收發(fā)數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)這三大功能。但是，由于物聯(lián)網(wǎng)在使用環(huán)境、反應(yīng)速度、數(shù)據(jù)類型及數(shù)量等方面要求更高，所以，運(yùn)行性能要求更好一些，數(shù)據(jù)處理功能更強(qiáng)一些。

● 本單元內(nèi)容的教學(xué)

對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容的教學(xué)，《標(biāo)準(zhǔn)》中并未專門提及，但可以借鑒與網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的教學(xué)。

首先，要讓學(xué)生了解物聯(lián)網(wǎng)的概念及其發(fā)展歷程。這部分內(nèi)容以識(shí)記內(nèi)容為主，可以提供若干參考資源，讓學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)等渠道搜索、學(xué)習(xí)，通過具體案例體驗(yàn)、感受。

其次，要讓學(xué)生了解物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的設(shè)備及其功能。物聯(lián)網(wǎng)的主要設(shè)備，即終端設(shè)備、網(wǎng)關(guān)、服務(wù)器這三大塊中，學(xué)生能直接接觸的是終端設(shè)備。通常，商品化的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備都會(huì)提供操作的平臺(tái)：或是APP，或是小程序，也有的提供計(jì)算機(jī)操作的平臺(tái)。教學(xué)時(shí)可以讓學(xué)生借助平臺(tái)，積極體驗(yàn)，以親歷物與物的互連，觀察萬(wàn)物互聯(lián)的效果，感受物聯(lián)網(wǎng)帶來的變化。

最后，要了解感測(cè)技術(shù)及聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，包括傳感技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)、二維碼技術(shù)、WIFI技術(shù)等。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的聽、看、嗅、觸碰等感覺均來自傳感器，而將這些感覺傳遞到系統(tǒng)就需要用到各種網(wǎng)絡(luò)，所以，感測(cè)技術(shù)及聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也是本單元教學(xué)的重要內(nèi)容。對(duì)該部分內(nèi)容的教學(xué)，不可能涵蓋各種傳感器和網(wǎng)絡(luò)類別，必須抓住主要內(nèi)容，以點(diǎn)帶面，舉一反三地開展教學(xué)，重點(diǎn)在于了解傳感器在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的作用。

本單元教學(xué)活動(dòng)中最為重要的是實(shí)際體驗(yàn)和實(shí)踐操作。教師可以帶領(lǐng)學(xué)生到真實(shí)的環(huán)境中去體驗(yàn)，實(shí)際感受物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。除此之外，教師還應(yīng)創(chuàng)造條件，讓學(xué)生利用開放的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，設(shè)計(jì)、制作簡(jiǎn)單的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用裝置，讓學(xué)生真正感受到物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，深刻認(rèn)識(shí)到物聯(lián)網(wǎng)給當(dāng)今社會(huì)帶來的影響。