基于生活场景的初中物联网实践课程与实施

引言

当下，数字化浪潮席卷全球，物联网技术作为新一代信息技术核心，正快速融入社会各领域。初中是学生认知发展和兴趣培养的关键期，基于新课标和教学指南下开展物联网实践课程意义重大。基于此，本文提出基于生活场景的初中物联网实践课程与实施方案，将物联网知识与生活场景结合，激发学生学习兴趣，提升其实践能力与创新思维，为培养适应未来社会的科技人才奠基。

索欲

一、以 “信息意识” 为基础，激活学生对物联网的认知与探

信息意识是学生感知、获取、运用物联网信息的前提，课程需围绕教学指南内容，引导学生从生活场景出发，建立对物联网的系统认知，增强主动探索物联网技术的意识。

感知物联网的现实价值：结合教学指南中 “从感知到物联” 单元内容，通过分析共享单车、物联公交站牌、智能家居等生活实例，让学生认识物联网 “感知 - 采集 - 传输 - 反馈 - 控制” 的核心流程。例如，拆解共享单车物联系统中位置数据的采集（北斗车载定位终端）、传输（NB - IoT 技术）与应用（用户查看车辆分布）过程，让学生直观感受物联网如何解决现实问题，理解万物互联对信息社会发展的作用，激发对物联网技术的好奇心。

强化数据安全与身份识别意识：依据教学指南 “物联网安全” 单元相关内容，在课程中融入虚拟身份认知环节。通过讲解共享单车上的二维码标识、主控板唯一 UUID 等案例，让学生理解物联网中设备与用户虚拟身份的重要性；结合非法涉外气象探测站点泄露数据的安全事件，引导学生认识数据安全对个人隐私与国家安全的意义，培养主动保护物联数据、识别安全风险的意识，如在使用物联设备时检查二维码真实性、设置复杂密码等。

二、以 “计算思维” 为核心，培养学生分析与解决物联网问题的能力

计算思维是学生运用逻辑分析、算法设计等方法解决物联网实践问题的关键，课程需依托教学指南中的物联系统实践案例，引导学生经历 “问题拆解 - 模块设计 - 算法实现” 的过程，提升系统化解决问题的能力。

拆解物联系统，建立分层思维：参考教学指南 “简单物联功能实践” 单元中物联系统 “感知层 - 网络层 - 应用层” 的三层结构，以物联门锁系统为例，引导学生将刷卡开锁功能拆解为输入模块（RFID读卡器、电子标签采集数据）、计算模块（主控板判断标签合法性）、输出模块（舵机模拟开锁），让学生掌握从系统层面拆解复杂问题的方法，理解各模块间的逻辑关系，如感知层采集的数据需通过网络层传输至应用层处理，再通过执行器实现反馈控制。

设计算法流程，提升逻辑推理能力：结合教学指南 “简易物联系统实践” 单元中物联花盆自动灌溉系统的案例，引导学生基于土壤湿度、光照强度、天气预报等数据设计灌溉算法。例如，通过分析“土壤湿度＞上限值不灌溉”“土壤湿度＜下限值灌溉”“介于上下限且预报下雨不灌溉” 等条件，绘制算法流程图，并用代码实现逻辑判断（如 if hum > hum_max: oled.print(" 不灌溉 ")）。在此过程中，让学生体会算法如何将现实需求转化为可执行的步骤，培养抽象建模与逻辑推理能力。

三、以 “数字化学习与创新” 为驱动，提升学生物联网实践与创新能力

数字化学习与创新强调学生运用数字工具开展自主学习、合作探究与创新实践，课程需结合教学指南中的实验设备与实践项目，为学生提供多元化的数字化学习场景，鼓励学生创新物联网应用。

依托数字工具开展实践探究：依据教学指南中 “物联数据需采集”“数据呈现可视化” 等内容，指导学生使用主控板、传感器（温湿度、光敏、超声波等）、MQTT 服务器等数字设备与平台，完成数据采集、传输、分析与可视化任务。例如，在 “探究热水降温规律”实验中，学生利用温度传感器采集不同材质水杯的水温数据，通过MQTT 服务器存储数据，再用 Python 的 matplotlib 库绘制水温变化折线图，直观分析降温规律，掌握数字化工具在数据处理中的应用方法，提升自主学习能力。

鼓励跨场景创新物联网应用：参考教学指南 “物联网应用探索”单元中文物保护、医疗监测、农业生产等领域的案例，引导学生结合生活需求创新物联网应用。例如，基于 “博物馆环境监测系统” 的设计思路，鼓励学生设计校园环境监测系统，通过整合温湿度传感器、PM2.5 传感器与蜂鸣器，实现校园空气质量异常时自动报警；或基于 “身高记录仪” 的原理，设计包含人脸识别功能的校园考勤系统，将学生人脸数据与学号关联，通过 MQTT 服务器实时推送考勤信息至教师端，培养学生的创新思维与跨学科应用能力。

四、以 “信息社会责任” 为导向，树立学生正确的物联网伦理与安全观

信息社会责任是学生在物联网实践中需遵循的道德准则与责任担当，课程需融入教学指南中的安全知识与自主可控理念，引导学生在技术实践中兼顾个人隐私保护、国家安全与伦理规范。

重视隐私保护与安全防范：结合教学指南 “安全事件与风险”“安全防范讲策略” 等内容，通过分析隐私数据泄露事件（如某玩具公司开放用户数据库）、物联设备被攻击案例（如摄像头被控制发起拒绝服务攻击），让学生认识物联网各层（感知层：传感器数据被篡改；网络层：数据传输被劫持；应用层：弱密码导致非法访问）的安全风险。指导学生在实践中采取安全策略，如为物联门锁增加摄像头活体检测（识别眨眼、张嘴动作）、对传输数据进行加密（如使用对称加密算法处理用户名与密码），培养学生保护个人隐私、防范数据泄露的责任意识。

理解自主可控与国家战略意义：依据教学指南 “自主可控意义大” 单元内容，通过讲解我国自主研发的北斗导航系统、龙芯芯片、鸿蒙操作系统等案例，对比国外技术垄断风险（如芯片禁售对物联网产业的影响），让学生理解自主可控技术对国家安全与物联网产业发展的重要性。引导学生在实践中优先选择国产物联设备（如国产主控板、传感器），支持本土技术发展；鼓励学生关注我国在物联网协议标准制定中的贡献（如 NFC 非对称实体鉴别技术成为国际标准），树立科技自立自强的意识，明确在物联网领域需承担的国家发展责任。

五、结语

基于生活场景的初中物联网实践课程与实施，能够有效激发学生的学习兴趣，提升学生的实践能力和创新思维，符合初中信息科技教育的发展需求。在今后的工作中，我们将进一步完善课程体系，加大实验设备投入，加强教师培训，不断提高课程质量。同时，我们还将积极探索与其他学科的融合，拓展物联网课程的应用领域，为培养更多高素质的科技人才做出贡献。

参考文献

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