資源簡介

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信息科技 第6課 居家模式的門窗聯動報警裝置教學設計
課題 居家模式的門窗聯動報警裝置 單元 第二單元 學科 信息科技 年級 八年級下
教材分析 通過情景描述、實踐探究、知識拓展和鞏固練習等，將信息科技與新方法、新應用有機地結合在一起，幫助學生了解信息科技應用中的科學原理、思維方法、處理過程和工程實現。學生通過對本教材的學習逐步掌握信息科技的相關知識，具備一定的科學精神和科技倫理，提高創新能力，夯實信息社會責任，發揮信息科技課程的獨特育人價值，為數字強國培養優秀接班人和建設者。
教學目標 1、信息意識：觀察、探究、理解物聯網技術對社會各領域的影響。2、計算思維：能根據需求,設計和描述簡單的智能安防系統模型，搭建家庭局域網,體驗其中數據處理和應用的方法與過程。3、數字化學習與創新：選擇智能開發板設備完成智能安防知識的學習,改變學習方式,具備利用信息科技進行自主學習和合作學習的能力。4、信息社會責任：了解自主可控對國家安全以及物聯網未來發展的重要意義。
重點 1、掌握如何搭建家庭局域網2、掌握搭建門磁開關感應裝置3、掌握模擬報警系統預警設置
難點 1、能正確地設計自動化安防系統
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 隨著光電信息技術、微電子技術、微計算機技術與視頻圖像處理技術等的發展，傳統的安防系統也正由數字化、網絡化，而逐步走向智能化。這種智能化是指在不需要人為干預的情況下，系統能自動實現對監控畫面中的異常情況進行檢測、識別，在有異常時能及時做出預/報警。播放短片引出今天教學內容居家模式的門窗聯動報警裝置。 觀看視頻思考：家庭生活中會遇到哪些不安全的問題？ 激發學生對智能安防的學習興趣并快速進入學習狀態
講授新課 一、搭建家庭局域網1、網絡的分類根據網絡的地理位置，可以分為：（1）局域網（LAN）：一般限定在較小的區域內，小于10km的范圍，通常采用有線的方式連接起來。（2）城域網（MAN）：規模局限在一座城市的范圍內，10～100km的區域。（3）廣域網（WAN）：網絡跨越國界、洲界，甚至全球范圍。2、局域網的功能：（1）資源共享：包括硬件資源共享、文件共享和軟件清單數據共享。用戶可以共享網絡系統軟件和應用軟件。（2）數據傳輸：數據和網絡文件傳輸是現代LAN的重要功能，不僅可以傳輸文件，數據，信息，還可以發送語音，圖像。（3）分布式處理：利用網絡技術可以將多臺計算機連接到高性能計算機系統（Server）上，通過某種算法，將較大的全局問題指向另一臺計算機來完成。3、局域網的特點：（1）局域網覆蓋區域小，一般為幾公里。（2）在 局域網中，我們可以運行多個設備來共享一個傳輸介質。（3）局域網內通信質量較好，傳輸錯誤率低。（4）局域網支持各種通信傳輸介質。（5）局域網建設成本較低，安裝相對簡單，具有良好的可擴展性。4、局域網的連接方式（1）有線網：采用同軸電纜、雙絞線和光纖來連接的計算機網絡。（2）無線網：是指無需布線就能實現各種通信設備互聯的網絡。無線網絡技術涵蓋的范圍很廣，既包括允許用戶建立遠距離無線連接的全球語音和數據網絡，也包括為近距離無線連接進行優化的紅外線及射頻技術。PS：物聯網中主要采用近距離無線網。5、Wi-Fi的概念Wi-Fi在中文里又稱作“移動熱點”，是Wi-Fi聯盟制造商的商標作為產品的品牌認證，是IEEE 802.11標準的無線局域網技術。（1）Wi-Fi的名稱：可以給Wi-Fi信號定義一個容易記住的名字。（2）Wi-Fi的信道：也就是頻段，是以無線信號作為傳輸載體的數據信號傳送通道。（3）Wi-Fi密碼：為了保證訪問的安全性和私密性可以在路由器中輸入至少8位的密碼。6、無線AP的概念無線AP（Access Point）：即無線接入點，它用于無線網絡的無線交換機，也是無線網絡的核心。無線AP是移動計算機用戶進入有線網絡的接入點，主要用于寬帶家庭、大樓內部以及園區內部，可以覆蓋幾十米至上百米。無線AP（又稱會話點或存取橋接器）是一個包含很廣的名稱，它不僅包含單純性無線接入點（無線AP），同樣也是無線路由器（含無線網關、無線網橋）等類設備的統稱。7、智能開發板接入無線局域網與無線橋接設置8、網絡拓撲結構網絡的拓撲結構圖是指由網絡節點設備和通信介質構成的網絡結構圖。（1）總線結構（2）星型結構（3）環形結構（4）樹狀結構（5）網狀結構練一練（1）描述無線AP和無線路由器的區別。二、搭建門磁開關感應裝置1、傳感器的概念和特點（1）傳感器是能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求的檢測裝置。（2）傳感器具有微型化、數字化、智能化、多功能化、系統化、網絡化等特點，它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。2、常用傳感器：（1）溫度傳感器（2）光敏傳感器（3）超聲波傳感器（4）生物傳感器（5）視覺傳感器（6）壓力傳感器3、門磁傳感器：用來探測門、窗、抽屜等是否被非法打開或移動。它由無線發射器和磁塊兩部分組成。三、模擬報警系統預警1、智能家居常見預警機制（1）燈光預警（2）聲音預警（3）短信報警（4）語音呼出報警2、智能開發板預警設置（1）開發板燈光預警（2）開發板聲音預警觀看視頻，了解燃氣泄漏報警器的重要性3、案例分析：燃氣泄漏預警裝置練一練（1）計算機網絡按照地理位置分為哪三類？（2）局域網的主要功能哪三個？（3）局域網的連接方式有哪兩種？（4）AP模式搭建局域網需要設置哪三項？（5）網絡的拓撲結構圖有哪些？（6）傳感器的特點有哪些？ 通過教師的講解，以小組合作的方式，開展探討交流，完成任務。通過教師的講解，以小組合作的方式，開展探討交流，完成任務通過教師的講解，以小組合作的方式，開展探討交流，完成任務學生小組間討論，共同完成任務。通過教師的講解，以小組合作的方式，開展探討交流，完成任務觀看視頻思考：燃氣泄漏報警器用到了哪些傳感器學生小組間討論，共同完成任務。 通過小組合作，加強學生組內團結、共同完成任務鍛煉學生的語言組織能力和表達的能力。培養學生自主學習能力培養學生的探究能力培養學生獨立完成練習的能力。
布置作業 1、智能家居的隱患有哪些？如何預防？2、描述常見的防盜措施的功能。3、為學校圖書館設計一個自動化安防系統，并畫出安全報警應用示意圖。 完成作業 培養學生查閱資料的能力，分析解決問題的能力
課堂小結 智能安防指的是服務的信息化、圖像的傳輸和存儲技術，智能安防與傳統安防的最大區別在于智能化，能夠通過機器實現智能判斷，從而盡可能實現人想做的事。本次課首先介紹了如何搭建家庭局域網，然后講解搭建門磁開關感應裝置，掌握模擬報警系統預警設置，最后學習掌握如何設計自動化安防系統。 分組總結歸納 鍛煉學生的總結能力，邏輯思維、語言表達能力。
板書 一、搭建家庭局域網1、網絡的分類2、局域網的功能、特點3、局域網的連接方式4、智能開發板接入局域網5、無線橋接6、網絡拓撲結構二、搭建門磁開關感測裝置1、傳感器的概念2、常用傳感器3、門磁傳感器的設置三、模擬報警系統預警1、智能家居常見預警機制2、開發板燈光、聲音預警設置3、案例分析：燃氣泄漏預警裝置 學習、記憶及勾畫知識點 明確教學內容及重點和難點
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2.2 居家模式的門窗
聯動報警裝置
電子工業版八年級下冊
教學目標
1、了解自動化的智能家居應用
2、掌握如何搭建家庭局域網
3、掌握搭建門磁開關感應裝置
4、掌握模擬報警系統預警設置
5、能設計自動化安防系統
新知導入
大家先看一個短片，了解物聯網在智能家居安防系統中的應用。
2.2.1 搭建家庭局域網
新知講解
我們經常聽到Internet網、星形網等名詞，它們表示什么？是怎樣分類的？
根據網絡的地理位置，可以分為：
（1）局域網
（2）廣域網
（3）城域網
新知講解
（1）局域網（LAN）：一般限定在較小的區域內，小于10km的范圍，通常采用有線的方式連接起來。
（2）城域網（MAN）：規模局限在一座城市的范圍內，10～100km的區域。
（3）廣域網（WAN）：網絡跨越國界、洲界，甚至全球范圍。
新知講解
局域網的功能：
（1）資源共享：包括硬件資源共享、文件共享和軟件清單數據共享。用戶可以共享網絡系統軟件和應用軟件。
（2）數據傳輸：數據和網絡文件傳輸是現代LAN的重要功能，不僅可以傳輸文件，數據，信息，還可以發送語音，圖像。
（3）分布式處理：利用網絡技術可以將多臺計算機連接到高性能計算機系統（Server）上，通過某種算法，將較大的全局問題指向另一臺計算機來完成。
新知講解
局域網的特點：
（1）局域網覆蓋區域小，一般為幾公里。
（2）在局域網中，我們可以運行多個設備來共享一個傳輸介質。
（3）局域網內通信質量較好，傳輸錯誤率低。
（4）局域網支持各種通信傳輸介質。
（5）局域網建設成本較低，安裝相對簡單，具有良好的可擴展性。
新知講解
局域網的連接方式
（1）有線網：采用同軸電纜、雙絞線和光纖來連接的計算機網絡。
（2）無線網：是指無需布線就能實現各種通信設備互聯的網絡。無線網絡技術涵蓋的范圍很廣，既包括允許用戶建立遠距離無線連接的全球語音和數據網絡，也包括為近距離無線連接進行優化的紅外線及射頻技術。
PS：物聯網中主要采用近距離無線網。
新知講解
Wi-Fi的概念
Wi-Fi在中文里又稱作“移動熱點”，是Wi-Fi聯盟制造商的商標作為產品的品牌認證，是IEEE 802.11標準的無線局域網技術。
新知講解
（1）Wi-Fi的名稱：可以給Wi-Fi信號定義一個容易記住的名字。
（2）Wi-Fi的信道：也就是頻段，是以無線信號作為傳輸載體的數據信號傳送通道。
（3）Wi-Fi密碼：為了保證訪問的安全性和私密性可以在路由器中輸入至少8位的密碼。
新知講解
無線路由器名稱、信道和密碼的設置
新知講解
智能家居家庭局域網示意圖
新知講解
無線AP（Access Point）：即無線接入點，它用于無線網絡的無線交換機，也是無線網絡的核心。無線AP是移動計算機用戶進入有線網絡的接入點，主要用于寬帶家庭、大樓內部以及園區內部，可以覆蓋幾十米至上百米。
無線AP（又稱會話點或存取橋接器）是一個包含很廣的名稱，它不僅包含單純性無線接入點（無線AP），同樣也是無線路由器（含無線網關、無線網橋）等類設備的統稱。
新知講解
無線AP
無線路由器
新知講解
智能開發板接入無線局域網
智能開發板搭建無線局域網
智能開發板AP模式設置
Wi-Fi接入信號
新知講解
無線橋接
無線路由器或者無線AP橋接是把兩個不同物理位置的，不方便布線的用戶連接到同一局域網，可以起到信號放大的作用。
新知講解
開發板AP無線橋接
新知講解
網絡的拓撲結構圖是指由網絡節點設備和通信介質構成的網絡結構圖。
（1）總線結構
（2）星型結構
（3）環形結構
（4）樹狀結構
（5）網狀結構
新知講解
（1）總線結構
（2）星型結構
（3）環形結構
（4）樹狀結構
（5）網狀結構
課堂練習
1、描述無線AP和無線路由器的區別。
答：從外觀上來看，兩者長的基本相似，但是它們的接口不同。單純型無線AP通常有一個接有線的RJ45網口、一個電源接口、配置口（USB口或通過WEB界面配置），并且指示燈較少；而無線路由則多了四個有線網口，除了一個WAN口用于上聯上級網絡設備，四個LAN口可以有線連接內網中計算機，而指示燈自然也多了一些。
2.2.2 搭建門磁開關感應裝置
新知講解
傳感器是能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求的檢測裝置。
傳感器具有微型化、數字化、智能化、多功能化、系統化、網絡化等特點，它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。
新知講解
常用傳感器：
（1）溫度傳感器
（2）光敏傳感器
（3）超聲波傳感器
（4）生物傳感器
（5）視覺傳感器
（6）壓力傳感器
新知講解
智能家居常用傳感器
新知講解
門磁傳感器：用來探測門、窗、抽屜等是否被非法打開或移動。它由無線發射器和磁塊兩部分組成。
新知講解
智能板中門磁傳感器的設置
2.2.3 模擬報警系統預警
新知講解
智能家居常見預警機制
（1）燈光預警
（2）聲音預警
（3）短信報警
（4）語音呼出報警
新知講解
開發板燈光預警
新知講解
開發板聲音預警
新知講解
燃氣泄漏報警器的重要性
新知講解
案例分析：燃氣泄漏預警裝置
燃氣泄漏預警工作原理
新知講解
案例分析：燃氣泄漏預警裝置
燃氣泄漏報警器
一氧化碳傳感器
二氧化氮傳感器
新知講解
案例分析：燃氣泄漏預警裝置
燃氣泄漏報警裝置部分示意圖
課堂練習
1、計算機網絡按照地理位置劃分： 、 、
和 。
2、局域網的主要功能： 、 、和 等。
3、局域網的連接方式： 和 。
4、智能開發板AP模式搭建局域網需要設置： 、 、和 。
5、網絡的拓撲結構圖有哪些？
6、傳感器的特點有哪些？
課堂練習
1、計算機網絡按照地理位置劃分： 、 、
和 。
2、局域網的主要功能： 、 、和 等。
3、局域網的連接方式： 和 。
4、智能開發板AP模式搭建局域網需要設置： 、 、和 。
廣域網
城域網
局域網
數據通信
資源共享
分布式處理
有線連接
無線連接
AP名稱
AP密碼
AP信道
課堂練習
5、網絡的拓撲結構圖有哪些？
答：總線結構、星型結構、環形結構、樹狀結構、網狀結構。
6、傳感器的特點有哪些？
答：有微型化、數字化、智能化、多功能化、系統化、網絡化等特點。
課堂總結
智能安防指的是服務的信息化、圖像的傳輸和存儲技術，智能安防與傳統安防的最大區別在于智能化，能夠通過機器實現智能判斷，從而盡可能實現人想做的事。本次課首先介紹了如何搭建家庭局域網，然后講解搭建門磁開關感應裝置，掌握模擬報警系統預警設置，最后學習掌握如何設計自動化安防系統。
板書設計
居家模式的門窗聯動報警裝置
一、搭建家庭局域網
1、網絡的分類
2、局域網的功能、特點
3、局域網的連接方式
4、智能開發板接入局域網
5、無線橋接
6、網絡拓撲結構
二、搭建門磁開關感測裝置
1、傳感器的概念
2、常用傳感器
3、門磁傳感器的設置
三、模擬報警系統預警
1、智能家居常見預警機制
2、開發板燈光、聲音預警設置
3、案例分析：燃氣泄漏預警裝置
課后作業：
1、智能家居的隱患有哪些？如何預防？
2、描述常見的自動化防盜措施的功能。
3、為學校圖書館設計一個自動化安防系統，并畫出安全報警應用示意圖。
作業布置
1、智能家居的隱患有哪些？如何預防？
2、描述下列自動化防盜措施的功能。
3、為學校圖書館設計一個自動化安防系統，并畫出安全報警應用示意圖。
防盜措施 描述
作業布置
1、智能家居的隱患有哪些？如何預防？
答：智能家居的隱患有：
（1）身份盜用。
（2）間諜和監控。
（3）位置追蹤。
（4）數據處理。
（5）第三方應用失敗。
作業布置
1、智能家居的隱患有哪些？如何預防？
答：
（1）如何防止身份盜用。防止身份盜用始于保護您的個人信息并密切關注您的計費周期。大多數智能家居設備都是在手機上控制的。激活手機上的安全功能以防止未經授權的訪問。如果您連接到公共 Wi-Fi，請使用虛擬專用網絡 (VPN)并在您的計算機上安裝病毒檢測軟件和防火墻。
作業布置
1、智能家居的隱患有哪些？如何預防？
答：
（2）如何防止間諜和監控。為了防止入侵者通過智能家居設備監視和監視，必須注意使用它們的方式。首先刪除對話，以免它們被盜。考慮不在家或需要絕對隱私時關閉 Wi-Fi，系統就不會記錄任何內容。使用安全的 Wi-Fi 路由器保護互聯網連接。
作業布置
1、智能家居的隱患有哪些？如何預防？
答：
（3）如何防止位置跟蹤。當黑客未經授權訪問 GPS 時，他們可以跟蹤位置。因此，阻止任何人訪問位置的最佳方法是關閉 GPS。為智能家居設備使用專用網絡——當黑客與您共享同一個網絡時，很容易造成安全漏洞。
作業布置
1、智能家居的隱患有哪些？如何預防？
答：
（4）如何防止數據操縱。防止數據操縱的一個好方法是使用帶有文件完整性監控 (FIM) 的高級安全系統。系統會自動為鏡頭生成備份，并在檢測到數據操縱時發出即時警報。您可以通過將其與備份進行比較來驗證系統上素材的完整性。
作業布置
1、智能家居的隱患有哪些？如何預防？
答：
（5）如何防止第三方應用程序失敗。記下您在安裝期間授予第三方應用程序的權限。僅啟用您需要的訪問功能。激活兩步驗證以進一步加強對您帳戶的訪問。仔細檢查所有彈出的鏈接。如果您無法驗證鏈接的真實性，請不要單擊它。
作業布置
2、描述下列自動化防盜措施的功能。
防盜措施 描述
緊急呼叫 由于是人在緊急情形下的求助信號，其誤報的可能性小，在網絡變量傳輸中，它具有最高的優先級別。
報警記錄 報警鍵盤會記錄并顯示發生報警的防區。用戶可在事后查看報警發生的位置。
顯示布撤防 通過LED顯示布撤防、報警、旁路及相應的防區號，以及報警鍵盤與報警主機、報警主機與控制總線的連通狀態。
脅持報警 當主機或者鍵盤受破壞或非法打開時自動發出報警。
報警信息顯示 發生警情時，管理主機上會準確列出每個報警點的詳細內容，并發出報警信號提醒管理人員。
布撤防狀態查詢 在管理主機端可直接查詢用戶的布撤防及旁路情況。
作業布置
3、為學校圖書館設計一個自動化安防系統，并畫出安全報警應用示意圖。
答：
圖書館自動化安防系統是一套基于GSM無線通信技術和計算機通信技術的安全防盜報警系統，當圖書館有人非法入侵，或者發生火災等緊急情況時，這套防盜報警系統會發出報警信息來提醒和通知管理員或現場人員。監控報警中心的作用是接收、處理和管理各個報警子系統（報警主機）發來的報警信息，并對報警信息進行存儲記錄；報警主機用來接收和處理探測器發來的信號，做出分析判斷后再發給報警監控中心處理。探測器就是防盜報警系統的眼睛和耳朵，用來收集監控區域的一切不正常的情況，當被探測器探測到非正常情況后就會傳遞一個報警信號給報警主機。
作業布置
3、為學校圖書館設計一個自動化安防系統，并畫出安全報警應用示意圖。
答：
圖書館安全報警應用示意圖
作業布置
圖書館局域網端的程序設計如下圖所示。
門禁的檢測端程序如下圖所示。
作業布置
管理員的報警端程序設計如下圖所示。
謝謝
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