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八年级“物联网实践与探索”教学指南设计思路解读

摘要：八年级“物联网实践与探索”教学指南主要包括从感知到物联、万物互联有协议、简单物联功能实践、简易物联系统实践、物联网应用探索和物联网安全六个单元，围绕数据、算法、网络、信息处理、信息安全和人工智能六条逻辑主线，构建了螺旋上升的学习路径。其主要特点包括基于项目式学习、注重实践探索、强化安全意识和体现真实情境。为了有效实施教学，建议教师根据学生实际情况对课程内容进行二次开发，合理利用配套的数字资源，并选择合适的教学平台和硬件。

关键词：信息科技；教学指南；物联网；设计思路；数字化

《义务教育信息科技课程教学指南物联网实践与探索八年级全一册》（以下简称“八年级教学指南”）围绕物联网的基本思想、原理、方法与过程，概述物联网的“感知—采集—传输—反馈—控制”流程，并以简易物联系统为抓手，从微观层面呈现大部分技术性内容，力求通过分析真实、复杂的应用场景以及动手实践，引导学生在积极探索和理性思考中发展数字素养与技能。

一、总体结构和各单元主要内容

《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称“课标”）中的“物联网实践与探索”模块包括“从互联网到物联网”“物联网基本原理与功能”“物联网创新应用”“物联网安全”四部分内容[1]。基于课标内容要求，八年级教学指南设计了从感知到物联、万物互联有协议、简单物联功能实践、简易物联系统实践、物联网应用探索和物联网安全六个单元，每个单元包含五课内容，如表1所示。

第一单元主要引导学生从互联网过渡到物联网，了解物联网的基本知识和重要作用，认识传感器这一感知层重要的设备，了解传感器采集数据的方法。第二单元以物联系统中的数据传输为线索，逐步过渡到对网络层的认识，主要引导学生了解常见的近距离通信协议，了解从互联网中获取数据的方法，体验应用物联网服务平台实现发布与订阅。第三单元体现物联网“大场景”“小应用”的特点，引导学生逐步过渡到应用功能实现上。该单元还以“功能分析—硬件搭建—编程实现—测试验证”的功能实现流程，逐步引导学生形成运用物联网技术解决问题的路径。第四单元以解决真实问题为导向，通过综合性的主题项目实践，引导学生在了解物联系统的工作环节和功能需求分析的基础上，选择恰当的数据处理方式，借助设计算法实现反馈与控制，最后完成简易物联系统的搭建。第五单元旨在引导学生综合利用前四个单元所学的知识与方法，按照“发现真实问题—剖析问题成因—提出解决方案—开展实践验证”的流程开展项目实践，在此过程中进一步探索物联网中数据采集、处理、反馈控制等基本功能，学会选择合适的数字设备开展实践创新探究。第六单元从大安全观的视角阐述，从探讨物联网虚拟身份出发，引导学生了解物联网安全现状、安全防范策略及外部依赖风险，进一步增强个人信息保护意识，深刻认识自主可控对国家安全的重要意义。

二、六条逻辑主线的体现及递进设计

数据、算法、网络、信息处理、信息安全和人工智能六条逻辑主线在八年级教学指南中都有充分的体现。八年级教学指南还构建了螺旋上升的学习路径，引导学生在不同单元和课时内容中逐步深化理解，并将其应用于实践。

（一）关于数据

物联网与互联网最大的不同在于，物联网增加了自动获取数据的能力。可以说，数据是物联系统的基础，对现代社会具有重要意义。因此，数据的教学贯穿八年级教学指南的始终。第一单元讲述了数据是怎么来的，即如何通过传感器采集数据；第二单元讲述了数据是怎么传输的，即如何通过常见的物联协议实现数据的传输；第三单元讲述了数据怎么用，即如何利用数据实现应用的功能；第四单元讲述了如何从数据的角度对物联系统进行功能模块划分，以及如何分析处理数据和实现数据可视化，即如何更好地发挥数据的价值；第五单元讲述了数据在不同领域中的作用，即如何用数据解决问题；第六单元探讨了与数据相关的安全事件和安全风险，即如何提升数据的安全性。

（二）关于算法

在物联系统中，反馈与控制是基于算法实现的。考虑到学生的认知特点，八年级教学指南主要围绕顺序、分支和循环三种基本控制结构设计算法，旨在让学生掌握解决问题的策略或方法。例如，在第一单元使用循环与顺序相结合的简单代码获取环境声音数据，主要阐述利用物联实验设备获取声音数据的方法；第二单元进一步提高了算法的复杂度，学生需要使用循环与分支嵌套的方式，以实现蓝牙翻页笔功能；第四单元第20课“反馈控制有算法”中涉及更为复杂的循环与分支嵌套的算法。随着学生学习的不断深入，算法逐渐变得复杂，所使用的传感器和执行器也从板载逐步过渡到外接。以这样的方式引入算法，能够逐步发展学生的计算思维。

（三）关于网络

物联网本身就是一种“网络”，万物互联有多种途径，既有近距离通信，也有远距离通信。八年级教学指南从身边联网的物品出发，引导学生分析物联网中多样的数据传输方式（协议），并通过