义教信息科技教学实施 | “物联网实践与探索”模块-物联网基本原理与功能

“物联网实践与探索”模块

物联网基本原理与功能

本期内容

1

课标理解

●既要创新，更要安全

——“物联网创新应用”与“物联网安全”的教学

2

教学课例+同步教学资源

●“物联网创新应用”教学实践研究

——以《给文物穿件“防潮衣”》一课为例

●初中物联网安全教学的特点与实施策略

——基于案例教学与分层实践的探索

1

课标理解

既要创新，更要安全

——“物联网创新应用”

与“物联网安全”的教学

本文从创新应用入手，引导读者认识物联网改变学习生活，其核心是创新，并在此基础上探讨物联网安全，引导读者认识到设备对虚拟身份的影响，增强隐私保护意识，理解自主可控技术的意义，最后阐述教学策略，强调要突出创新应用，落实安全教育，通过理论讲解、模拟演练等，来培养兼具创新与安全意识的人才。

物联网的应用场景十分丰富，它正以多种形式融入人们的生活。物联网的创新应用就是充分挖掘物联网在各领域的新的可能，探索新的方式与组合模式加以应用，满足社会与个人不断变化的需求。然而，其在带来便捷的同时也暗藏安全隐患：当学生用语音控制家电时，设备可能泄露对话信息；智能手环记录的运动数据若被窃取，会暴露个人行踪。因此，在教学过程中需同步培养创新思维与安全意识，让学生在体验智能校园、智慧学习等场景时，学会保护个人信息，理解技术“双刃剑”的特性。

物联网创新应用

物联网的应用就像给物品装上“智慧大脑”和“通信天线”，让普通的文具、书包、教室都能“感知环境”“传递信息”和“自动工作”。简单说，就是通过传感器收集温度、光照等数据，用网络把数据传到“云端大脑”，再让设备根据分析结果做出智能反应。如果注意挖掘应用可能，利用物联网的“智慧”功能，就能开发出更多的创新应用场景。

1.智能校园：会思考的学习空间

每天早上当你走进教室时，有没有想过教室其实能像贴心管家一样照顾你？物联网让这一设想成为现实！天花板上的光照传感器就像“光线管家”，当阴天光线不足时，它会自动把灯光调到500lux以保护视力；门口的红外传感器像“出勤小助手”，能悄悄统计班级人数并传到老师的平板上。最酷的是智能课桌椅系统：如果你低头写字太久，椅子会轻微震动提醒坐姿；当你用电子笔在桌面演算数学题时，解题过程会实时同步到小组讨论屏，方便大家一起纠错。这些创新应用让校园变成会思考的学习伙伴，提升课堂互动效率。

2.学习助手：物联网赋能智慧学习

书包可能藏着物联网的大秘密！智能书包通过GPS定位模块和压力传感器，能实现三重保护：当你放学后偏离回家路线时，它会震动提醒并给家长发送位置信息；当书包超重（超过15公斤）时，肩带会亮起红灯并语音建议“今天可以不带美术工具”；最实用的是作业提醒功能——当把课本放进书包时，RFID芯片会自动识别科目，如果晚上七点还没拿出数学课本，书包就会播放“数学作业时间到啦”。在实验课上，物联网更是神奇的“安全卫士”：化学实验室的有毒气体传感器能实时监测甲醛浓度，一旦超标就自动启动通风系统并亮起警示灯；物理实验台的电流过载保护器会在短路前0.5秒切断电源，保护大家安全。这些创新设计让学习既高效又安全，使用智能学习设备的学生，其作业完成质量有明显的提升。

3.生活场景：物联网创造便捷体验

周末去科技馆参观，你可能已经体验过物联网的神奇！智能导览机器人通过超声波传感器避开人群，红外测距仪保持与你的安全距离；互动展厅的“魔法镜子”其实是带人脸识别的物联网终端，当你站在镜前时，它会显示你已经在物理展区停留了不少时间，并推荐去你隔壁的AI实验室体验。就连体育锻炼都变得智能：操场跑道的压力传感器能自动记录你的跑步步数和步频，终点大屏幕实时显示“×年级3班×××同学，本次800米步频160步/分钟，比上次提升5%”。更创新的是“共享雨伞”系统——在教学楼门口的雨伞架上，每个伞柄都有NFC芯片，借伞时用校园卡一碰就解锁，归还时系统会自动检测雨伞是否干燥，潮湿的话还会启动烘干功能。这些贴近生活的应用，让物联网从课本概念变成每天都能接触的智能伙伴。

从会提醒坐姿的智能课桌到能保护植物的花盆管家，物联网创新应用正悄悄改变我们的学习和生活。它的核心不是复杂的技术，而是“让物品懂你所需”的创新思维。当你发现教室灯太亮时，能不能设计一个光照自动调节系统？当体育器材总是丢失时，你会不会想到给篮球装上定位芯片？物联网就像给青少年的创新梦想插上翅膀，只要有“让生活更智能”的想法，就能用传感器、控制器和执行器搭建属于自己的智能系统。

物联网安全

随着物联网的广泛应用，安全问题也日益凸显。对于初中学生而言，了解并注意物联网安全至关重要，这不仅关系到个人隐私的保护，还与国家安全紧密相连。根据课标要求，可从以下几个方面探讨八年级学生应如何注意物联网的安全。

1.认识身边的物联设备及其对网络虚拟身份的影响

物联网设备种类繁多，在我们身边随处可见。例如，智能家居领域的智能摄像头、智能门锁、智能音箱等，这些设备通过网络连接，实现数据的交互和远程控制。智能摄像头可以让我们远程查看家中情况，智能门锁方便我们无需钥匙就能开门，智能音箱则能通过语音指令为我们提供各种信息和服务。

不可忽视的是，这些物联设备也与我们的网络虚拟身份息息相关。以智能摄像头为例，它可能会采集到我们家中的各种信息，包括家庭成员的活动、生活习惯等。如果这些设备被不法分子入侵，我们的生活细节将完全暴露，进而影响到我们在网络虚拟空间中的身份安全。智能音箱通过语音交互收集我们的兴趣爱好、日常问题等数据，这些数据一旦泄露，可能会被用于精准的网络诈骗，进一步威胁到我们的网络虚拟身份。

要让学生明白，每一次与物联设备的交互都可能留下数据痕迹，这些痕迹构成了我们网络虚拟身份的一部分。因此，在使用这些设备时，要保持警惕，意识到它们对个人隐私可能产生的潜在影响。

2.增强个人隐私保护和安全防护意识

（1）谨慎选择和使用物联设备

初中学生在面对市场上琳琅满目的物联设备时，要学会甄别，优先选择有良好口碑、知名品牌的产品，因为这些产品通常在安全方面有更可靠的保障。在购买前，可以查阅相关产品的安全评测和用户反馈，了解其是否存在安全漏洞。对于一些来源不明、价格过低的设备，要谨慎购买，因为它们可能存在较大的安全隐患。

（2）设置强密码并定期更换

很多物联设备都需要设置账户和密码来进行登录和管理。初中学生要养成设置强密码的习惯，密码应包含字母、数字和特殊字符，长度足够长。例如，不要使用简单的生日、电话号码作为密码。同时，要定期更换密码，建议每3～6个月更换一次，以降低密码被破解的风险。

（3）注意设备权限设置

在使用物联设备时，要仔细查看设备的权限设置。例如，智能摄像头，可能会请求获取摄像头、麦克风、存储等权限。对于不必要的权限，要拒绝授予。如果智能音箱要求获取过多与功能无关的个人信息权限，如通讯录、短信读取权限等，要谨慎考虑是否继续使用该设备，避免个人隐私信息被过度收集。

（4）及时更新设备固件

物联设备的制造商通常会发布固件更新，这些更新不仅可以提升设备的性能，还会修复已知的安全漏洞。学生要养成定期检查设备是否有固件更新的习惯，并及时进行更新。例如，智能路由器，及时更新固件可以防止黑客利用已知漏洞入侵家庭网络，保护连接到该网络的所有物联设备和个人信息安全。

3.理解物联网中自主可控技术的意义

（1）保障国家信息安全

物联网涉及大量的数据传输和存储，其中不乏国家关键基础设施的数据以及公民个人的敏感信息。如果物联网技术不具备自主可控性，一旦受到外部势力的攻击或控制，国家信息安全将面临严重威胁。例如，交通、能源等关键领域的物联网系统如果被恶意操控，可能导致交通瘫痪、能源供应中断等严重后果，影响国家的正常运转。

（2）促进产业发展

自主可控的物联网技术可以推动国内相关产业的发展。当我国拥有自主研发的核心物联网技术时，就能够摆脱对国外技术的依赖，降低产业发展的风险。这不仅有利于提高国内物联网企业的竞争力，还能创造更多的就业机会和经济价值。例如，在芯片、操作系统等关键领域实现自主可控，能够为物联网产业的发展提供坚实的基础。

（3）维护国家安全

自主可控的物联网生态体系对维护国家安全具有重要意义。它可以确保国家在物联网领域的战略自主性，避免在国际竞争中受制于人。从国防安全角度来看，军事物联网系统的自主可控能够保障军事信息的保密性、完整性和可用性，防止军事行动信息被敌方窃取或篡改，从而提升国家的整体安全防御能力。

4.培养对自主可控生态体系重要性的认识

（1）树立国家安全意识

初中学生要明白，自主可控的物联网生态体系是国家安全的重要组成部分，并通过课堂学习、课外阅读、参与国家安全宣传活动等方式，了解国家安全的内涵和物联网安全在其中的地位，认识到个人在物联网使用中的行为，既关系到自身隐私安全，也间接影响着国家的安全稳定。

（2）积极传播正确理念

在学校和家庭中，初中学生可以发挥积极的传播作用。初中学生要将学到的关于物联网自主可控技术和生态体系对国家安全重要性的知识，分享给同学和家人，并通过主题班会、家庭讨论等形式，提高身边人对这一问题的认识，共同营造重视物联网安全和国家自主可控发展的良好氛围。

（3）努力学习，为未来贡献力量

作为国家未来的建设者，初中学生要努力学习科学文化知识，尤其是信息科技相关课程，培养对物联网科技的兴趣，积极参加科技创新活动，为将来投身于物联网自主可控技术的研发和应用打下坚实的基础，并通过自身的努力，为构建更加安全、可靠的物联网自主可控生态体系贡献自己的一份力量。

教学策略

在物联网与人工智能技术迅猛发展的时代，“物联网创新应用”与“物联网安全”相关内容的教学具有至关重要的意义。其基本的教学策略就是“既要创新，更要安全”，鱼和熊掌都要兼得。具体的教学思路就是突出物联网的创新应用，重视物联网的安全教育。

1.突出创新应用

（1）引入前沿案例

在“物联网创新应用”教学中，教师要实时关注行业动态，引入最新、最具创新性的案例。例如，在智能家居领域，讲解一些能够通过手势、语音等交互方式控制家居设备的创新应用，分析其创新点在于打破传统操作模式，提供更便捷的生活体验。通过这些案例激发学生对创新的兴趣，拓宽他们的思维视野，让学生明白创新并非遥不可及，而是基于对生活需求的洞察和技术的合理运用。

（2）开展项目式学习

组织学生开展物联网创新应用项目。例如，给定主题“校园智能环境监测”，学生分组进行项目设计。从确定监测指标（如空气质量、噪音等），到选择合适的传感器、搭建网络架构，再到开发应用程序展示监测数据，让学生亲身体验创新应用的实现流程。在项目进行过程中，鼓励学生突破常规，尝试新的技术组合和设计理念。同时，教师提供必要的技术支持和引导，帮助学生解决遇到的难题，培养学生的创新实践能力。

（3）实施跨界融合教学

物联网创新应用往往涉及多个领域，可将计算机科学、电子工程、通信技术与其他学科如生物学、社会学等进行跨界融合教学。例如，在讲解农业物联网创新应用时，结合生物学知识，探讨如何利用物联网技术精准监测土壤肥力、农作物生长状况，实现智能灌溉和施肥。这种跨界教学能让学生从不同角度思考问题，发现更多创新机会，培养学生的综合素养和创新思维。

2.落实安全教育

（1）理论知识系统讲解

在“物联网安全”教学中，首先要系统地讲解物联网安全的理论知识，其中包括物联网面临的各类安全威胁，如设备安全漏洞、数据传输泄露风险、网络攻击等，以及相应的安全防护技术，如加密算法、身份认证、访问控制等。通过详细的理论讲解，让学生深入理解物联网安全的重要性和复杂性，为后续的实践操作打下坚实的理论基础。

（2）模拟安全实景演练

搭建物联网安全实验环境，模拟各种安全攻击场景，如DDoS攻击、恶意代码注入等，让学生亲身体验安全威胁对物联网系统造成的破坏。然后，引导学生运用所学的安全技术进行防御和修复，如配置防火墙、更新系统补丁、检测和清除恶意代码等。通过模拟演练，学生不仅能更好地掌握安全技术的实际应用，还能提高应对安全事件的能力和应急处理思维。

（3）真实案例深入分析

收集并分析现实中的物联网安全事件，如某智能家居系统被黑客入侵，导致用户隐私泄露。在课堂上，教师要详细剖析事件发生的原因、造成的后果以及从中应吸取的教训。通过真实案例分析，让学生明白物联网安全问题并非虚构，而是切实存在且可能带来严重影响的，从而增强学生的安全意识和责任感，使其在今后的物联网应用开发中时刻将安全放在首位。

在教学过程中，要将创新与安全有机结合。例如，在创新项目实践中，从项目规划阶段就融入安全设计理念，让学生在追求创新的同时，注重安全保障。只有通过这样的教学思路，才能培养出既具有创新能力又高度重视安全的物联网未来人才。

本文作者：

李维明

四川省教育科学研究院

文章刊登于《中国信息技术教育》2025年第20期

引用请注明参考文献：

李维明.既要创新，更要安全——“物联网创新应用”与“物联网安全”的教学[J].中国信息技术教育，2025（20）：18-21.

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教学课例+同步教学资源

“物联网创新应用”

教学实践研究

——以《给文物穿件“防潮衣”》

一课为例

作者：吴良辉 广东省深圳市教育科学研究院

陶鑫荣 广东省深圳市龙华区外国语学校教育集团

资源：

（1）教学论文： “物联网创新应用”教学实践研究 ——以《给文物穿件“防潮衣”》一课为例点击阅读

（2）教学设计：《给文物穿件“防潮衣”——“回南天”里的文物保护》点击下载

课例介绍： 本节课以文物保护为情境主线，通过分析情境中的问题，思考如何利用物联网技术解决问题，通过分析、设计、实践等过程搭建物联系统原型，掌握利用物联网解决问题的方法。

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初中物联网安全教学

的特点与实施策略

——基于案例教学与分层实践的探索

作者：赵春芝 辽宁教育学院

崔永刚 辽宁省抚顺市第一中学

吕俊玲 辽宁省抚顺市教师进修学院

资源：

（1）教学论文：初中物联网安全教学的特点与实施策略——基于案例教学与分层实践的探索点击阅读

（2）教学设计：初中物联网安全教学的特点与实施策略（3课时）点击下载

课例介绍： 包括《物联网“安全事件与风险”》《物联网“系统安全需升级”》《“自主可控意义大”》3课时的教学设计和PPT。

提示：在线兑换完杂志后自动解锁本期目录、原貌预览、教学资源（可下载使用）。

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