義教信息科技教學實施 | “物聯網實踐與探索”模塊-物聯網基本原理與功能

“物聯網實踐與探索”模塊

物聯網基本原理與功能

本期內容

1

課標理解

●既要創新，更要安全

——“物聯網創新應用”與“物聯網安全”的教學

2

教學課例+同步教學資源

●“物聯網創新應用”教學實踐研究

——以《給文物穿件“防潮衣”》一課為例

●初中物聯網安全教學的特點與實施策略

——基于案例教學與分層實踐的探索

1

課標理解

既要創新，更要安全

——“物聯網創新應用”

與“物聯網安全”的教學

本文從創新應用入手，引導讀者認識物聯網改變學習生活，其核心是創新，并在此基礎上探討物聯網安全，引導讀者認識到設備對虛擬身份的影響，增強隱私保護意識，理解自主可控技術的意義，最后闡述教學策略，強調要突出創新應用，落實安全教育，通過理論講解、模擬演練等，來培養兼具創新與安全意識的人才。

物聯網的應用場景十分豐富，它正以多種形式融入人們的生活。物聯網的創新應用就是充分挖掘物聯網在各領域的新的可能，探索新的方式與組合模式加以應用，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：當學生用語音控制家電時，設備可能泄露對話信息；智能手環記錄的運動數據若被竊取，會暴露個人行蹤。因此，在教學過程中需同步培養創新思維與安全意識，讓學生在體驗智能校園、智慧學習等場景時，學會保護個人信息，理解技術“雙刃劍”的特性。

物聯網創新應用

物聯網的應用就像給物品裝上“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、光照等數據，用網絡把數據傳到“云端大腦”，再讓設備根據分析結果做出智能反應。如果注意挖掘應用可能，利用物聯網的“智慧”功能，就能開發出更多的創新應用場景。

1.智能校園：會思考的學習空間

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

2.學習助手：物聯網賦能智慧學習

書包可能藏著物聯網的大秘密！智能書包通過GPS定位模塊和壓力傳感器，能實現三重保護：當你放學后偏離回家路線時，它會震動提醒并給家長發送位置信息；當書包超重（超過15公斤）時，肩帶會亮起紅燈并語音建議“今天可以不帶美術工具”；最實用的是作業提醒功能——當把課本放進書包時，RFID芯片會自動識別科目，如果晚上七點還沒拿出數學課本，書包就會播放“數學作業時間到啦”。在實驗課上，物聯網更是神奇的“安全衛士”：化學實驗室的有毒氣體傳感器能實時監測甲醛濃度，一旦超標就自動啟動通風系統并亮起警示燈；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。這些創新設計讓學習既高效又安全，使用智能學習設備的學生，其作業完成質量有明顯的提升。

3.生活場景：物聯網創造便捷體驗

周末去科技館參觀，你可能已經體驗過物聯網的神奇！智能導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網終端，當你站在鏡前時，它會顯示你已經在物理展區停留了不少時間，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和步頻，終點大屏幕實時顯示“×年級3班×××同學，本次800米步頻160步/分鐘，比上次提升5%”。更創新的是“共享雨傘”系統——在教學樓門口的雨傘架上，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。這些貼近生活的應用，讓物聯網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，物聯網創新應用正悄悄改變我們的學習和生活。它的核心不是復雜的技術，而是“讓物品懂你所需”的創新思維。當你發現教室燈太亮時，能不能設計一個光照自動調節系統？當體育器材總是丟失時，你會不會想到給籃球裝上定位芯片？物聯網就像給青少年的創新夢想插上翅膀，只要有“讓生活更智能”的想法，就能用傳感器、控制器和執行器搭建屬于自己的智能系統。

物聯網安全

隨著物聯網的廣泛應用，安全問題也日益凸顯。對于初中學生而言，了解并注意物聯網安全至關重要，這不僅關系到個人隱私的保護，還與國家安全緊密相連。根據課標要求，可從以下幾個方面探討八年級學生應如何注意物聯網的安全。

1.認識身邊的物聯設備及其對網絡虛擬身份的影響

物聯網設備種類繁多，在我們身邊隨處可見。例如，智能家居領域的智能攝像頭、智能門鎖、智能音箱等，這些設備通過網絡連接，實現數據的交互和遠程控制。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。

不可忽視的是，這些物聯設備也與我們的網絡虛擬身份息息相關。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、生活習慣等。如果這些設備被不法分子入侵，我們的生活細節將完全暴露，進而影響到我們在網絡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、日常問題等數據，這些數據一旦泄露，可能會被用于精準的網絡詐騙，進一步威脅到我們的網絡虛擬身份。

要讓學生明白，每一次與物聯設備的交互都可能留下數據痕跡，這些痕跡構成了我們網絡虛擬身份的一部分。因此，在使用這些設備時，要保持警惕，意識到它們對個人隱私可能產生的潛在影響。

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設備

初中學生在面對市場上琳瑯滿目的物聯設備時，要學會甄別，優先選擇有良好口碑、知名品牌的產品，因為這些產品通常在安全方面有更可靠的保障。在購買前，可以查閱相關產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、價格過低的設備，要謹慎購買，因為它們可能存在較大的安全隱患。

（2）設置強密碼并定期更換

很多物聯設備都需要設置賬戶和密碼來進行登錄和管理。初中學生要養成設置強密碼的習慣，密碼應包含字母、數字和特殊字符，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險。

（3）注意設備權限設置

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

（4）及時更新設備固件

物聯設備的制造商通常會發布固件更新，這些更新不僅可以提升設備的性能，還會修復已知的安全漏洞。學生要養成定期檢查設備是否有固件更新的習慣，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絡，保護連接到該網絡的所有物聯設備和個人信息安全。

3.理解物聯網中自主可控技術的意義

（1）保障國家信息安全

物聯網涉及大量的數據傳輸和存儲，其中不乏國家關鍵基礎設施的數據以及公民個人的敏感信息。如果物聯網技術不具備自主可控性，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、能源等關鍵領域的物聯網系統如果被惡意操控，可能導致交通癱瘓、能源供應中斷等嚴重后果，影響國家的正常運轉。

（2）促進產業發展

自主可控的物聯網技術可以推動國內相關產業的發展。當我國擁有自主研發的核心物聯網技術時，就能夠擺脫對國外技術的依賴，降低產業發展的風險。這不僅有利于提高國內物聯網企業的競爭力，還能創造更多的就業機會和經濟價值。例如，在芯片、操作系統等關鍵領域實現自主可控，能夠為物聯網產業的發展提供堅實的基礎。

（3）維護國家安全

自主可控的物聯網生態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網領域的戰略自主性，避免在國際競爭中受制于人。從國防安全角度來看，軍事物聯網系統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.培養對自主可控生態體系重要性的認識

（1）樹立國家安全意識

初中學生要明白，自主可控的物聯網生態體系是國家安全的重要組成部分，并通過課堂學習、課外閱讀、參與國家安全宣傳活動等方式，了解國家安全的內涵和物聯網安全在其中的地位，認識到個人在物聯網使用中的行為，既關系到自身隱私安全，也間接影響著國家的安全穩定。

（2）積極傳播正確理念

在學校和家庭中，初中學生可以發揮積極的傳播作用。初中學生要將學到的關于物聯網自主可控技術和生態體系對國家安全重要性的知識，分享給同學和家人，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，共同營造重視物聯網安全和國家自主可控發展的良好氛圍。

（3）努力學習，為未來貢獻力量

作為國家未來的建設者，初中學生要努力學習科學文化知識，尤其是信息科技相關課程，培養對物聯網科技的興趣，積極參加科技創新活動，為將來投身于物聯網自主可控技術的研發和應用打下堅實的基礎，并通過自身的努力，為構建更加安全、可靠的物聯網自主可控生態體系貢獻自己的一份力量。

教學策略

在物聯網與人工智能技術迅猛發展的時代，“物聯網創新應用”與“物聯網安全”相關內容的教學具有至關重要的意義。其基本的教學策略就是“既要創新，更要安全”，魚和熊掌都要兼得。具體的教學思路就是突出物聯網的創新應用，重視物聯網的安全教育。

1.突出創新應用

（1）引入前沿案例

在“物聯網創新應用”教學中，教師要實時關注行業動態，引入最新、最具創新性的案例。例如，在智能家居領域，講解一些能夠通過手勢、語音等交互方式控制家居設備的創新應用，分析其創新點在于打破傳統操作模式，提供更便捷的生活體驗。通過這些案例激發學生對創新的興趣，拓寬他們的思維視野，讓學生明白創新并非遙不可及，而是基于對生活需求的洞察和技術的合理運用。

（2）開展項目式學習

組織學生開展物聯網創新應用項目。例如，給定主題“校園智能環境監測”，學生分組進行項目設計。從確定監測指標（如空氣質量、噪音等），到選擇合適的傳感器、搭建網絡架構，再到開發應用程序展示監測數據，讓學生親身體驗創新應用的實現流程。在項目進行過程中，鼓勵學生突破常規，嘗試新的技術組合和設計理念。同時，教師提供必要的技術支持和引導，幫助學生解決遇到的難題，培養學生的創新實踐能力。

（3）實施跨界融合教學

物聯網創新應用往往涉及多個領域，可將計算機科學、電子工程、通信技術與其他學科如生物學、社會學等進行跨界融合教學。例如，在講解農業物聯網創新應用時，結合生物學知識，探討如何利用物聯網技術精準監測土壤肥力、農作物生長狀況，實現智能灌溉和施肥。這種跨界教學能讓學生從不同角度思考問題，發現更多創新機會，培養學生的綜合素養和創新思維。

2.落實安全教育

（1）理論知識系統講解

在“物聯網安全”教學中，首先要系統地講解物聯網安全的理論知識，其中包括物聯網面臨的各類安全威脅，如設備安全漏洞、數據傳輸泄露風險、網絡攻擊等，以及相應的安全防護技術，如加密算法、身份認證、訪問控制等。通過詳細的理論講解，讓學生深入理解物聯網安全的重要性和復雜性，為后續的實踐操作打下堅實的理論基礎。

（2）模擬安全實景演練

搭建物聯網安全實驗環境，模擬各種安全攻擊場景，如DDoS攻擊、惡意代碼注入等，讓學生親身體驗安全威脅對物聯網系統造成的破壞。然后，引導學生運用所學的安全技術進行防御和修復，如配置防火墻、更新系統補丁、檢測和清除惡意代碼等。通過模擬演練，學生不僅能更好地掌握安全技術的實際應用，還能提高應對安全事件的能力和應急處理思維。

（3）真實案例深入分析

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

在教學過程中，要將創新與安全有機結合。例如，在創新項目實踐中，從項目規劃階段就融入安全設計理念，讓學生在追求創新的同時，注重安全保障。只有通過這樣的教學思路，才能培養出既具有創新能力又高度重視安全的物聯網未來人才。

本文作者：

李維明

四川省教育科學研究院

文章刊登于《中國信息技術教育》2025年第20期

引用請注明參考文獻：

李維明.既要創新，更要安全——“物聯網創新應用”與“物聯網安全”的教學[J].中國信息技術教育，2025（20）：18-21.

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教學課例+同步教學資源

“物聯網創新應用”

教學實踐研究

——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研究院

陶鑫榮 廣東省深圳市龍華區外國語學校教育集團

資源：

（1）教學論文： “物聯網創新應用”教學實踐研究 ——以《給文物穿件“防潮衣”》一課為例點擊閱讀

（2）教學設計：《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，思考如何利用物聯網技術解決問題，通過分析、設計、實踐等過程搭建物聯系統原型，掌握利用物聯網解決問題的方法。

提示：在線兌換完雜志后自動解鎖本期目錄、原貌預覽、教學資源（可下載使用）。

初中物聯網安全教學

的特點與實施策略

——基于案例教學與分層實踐的探索

作者：趙春芝 遼寧教育學院

崔永剛 遼寧省撫順市第一中學

呂俊玲 遼寧省撫順市教師進修學院

資源：

（1）教學論文：初中物聯網安全教學的特點與實施策略——基于案例教學與分層實踐的探索點擊閱讀

（2）教學設計：初中物聯網安全教學的特點與實施策略（3課時）點擊下載

課例介紹： 包括《物聯網“安全事件與風險”》《物聯網“系統安全需升級”》《“自主可控意義大”》3課時的教學設計和PPT。

提示：在線兌換完雜志后自動解鎖本期目錄、原貌預覽、教學資源（可下載使用）。

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