資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
八年級信息科學教學設計
課題 第二單元 萬物互聯有協議 第10課 物物互通有新徑
主備人 Xinxijishu886
備課時間 月 日
授課時間 月 日 --- 月 日
教學內容及教材分析 今天所講的內容是物物互通有新徑。主要介紹物聯網中物物互通的方式和途徑。通過學習，學生將了解物聯網的基本概念、關鍵技術和應用場景，為進一步學習物聯網技術打下基礎。
核心素養目標 信息意識：學讓學生認識到物聯網在信息時代的重要性，培養對物聯網技術的敏感度。計算思維：引導學生分析物物互通的實現過程，培養邏輯思維和問題解決能力。數字化學習與創新：鼓勵學生探索物聯網技術的應用，培養創新意識和實踐能力。信息社會責任：培養學生在使用物聯網設備時的安全意識和責任意識。
教學重點 解MQTT的通信機制，認識發布者、訂閱者和服務器之間的關系
教學難點 關鍵技術和應用場景，為進一步學習物聯網技術打下基礎。
教學方法 講解法、練習法、演示法、問題驅動法。
學習方法 合作交流法，動手實踐
教學工具 多媒體網絡電腦教室、網線、物聯網設備演示道具（如智能傳感器）、教師自制課件。
教學過程教學過程 教 學 內 容
復習鞏固：播放一段關于智能家居的視頻，展示各種智能設備之間的互聯互通。提問學生：“大家在視頻中看到了哪些智能設備？它們是如何實現互聯互通的呢？”新課導入：引導學生觀看視頻，積極思考問題，舉手回答。通過視頻導入，激發學生的學習興趣，引出本節課的主題。新課教學：MQTT（消息隊列遙測傳輸）是目前物聯網中很流行的協議，具有開放、輕量、可靠、易實現的特點，能夠為大量硬件性能較低且處于互聯網中的遠程設備提供數據傳輸和監控服務。一、 了解MQTT通信機制MQTT采用發布訂閱的通信機制，在這個機制中有三個角色，分別是發布者、服務器和訂閱者。發布者和訂閱者并不直接向彼此發布或訂閱消息，而是由發布消息的客戶端向MQTT服務器管理的主題上傳數據，服務器向訂閱該主題的客戶端發送消息。如圖10.1所示，訂閱者1預先訂閱了主題一，發布者A發布主題一后，MQTT服務器就會把消息傳遞給訂閱者1 ；訂閱者2 預先訂閱了主題二，發布者B發布主題二后，MQTT服務器就會把消息傳遞給訂閱者2 ；訂閱者3也可以在發布者A發布主題一后，再訂閱主題一。對于學生而言，理解MQTT有一定的難度，教師可以通過一些適當的類比幫助學生理解?？梢杂蒙钪杏唸蠹垇眍惐取０袽QTT服務器理解為郵政局，訂閱者理解為訂報客戶，發布者理解為報紙出版機構。報紙出版機構每天都會出版新報紙，并送至郵政局；如果客戶訂購了一年的報紙，郵政局會每天將新出版的報紙送到客戶地址，而不需要客戶每天重復訂購。通過類似的例子幫助學生理解 MQTT。 介紹MQTT，重點在于讓學生理解發布者、服務器和訂閱者之間的關系，以及整個工作流程。此外，教師可以讓學生分析HTTP和MQTT的異同。這里可以提出問題讓學生思考：在不同的物聯網場景中，你認為使用哪種協議更合適？為什么？從而幫助學生進一步理解這兩種協議的工作原理、特點和應用場景。二、體驗物聯網服務平臺MQTT服務器是連接發布者和訂閱者之間的重要橋梁，是信息的存儲基地。在實踐中，既可以選擇在線MQTT服務器作為物聯網服務平臺，也可以搭建本地MQTT服務器。搭建本地MQTT服務器可以直觀感受MQTT讀取和交換數據的過程，而在線MQTT服務器使用比較方便，也會提供較多的 服務。學習活動1 利用MQTT實現訂閱功能本活動利用在線MQTT服務器，用戶在訂閱MQTT的主題后，可以接收MQTT服務器發送的消息。本活動用1個主控板作為訂閱端。任務1 熟悉在線MQTT服務器 1.注冊并登錄在線MQTT服務器。2.添加項目和主題。在MQTT服務器中建立一個項目，如“體驗MQTT”。然后添加主題，主題ID是由數字和字母組成的字符串。3.添加設備。記錄系統自動生成的設備ID、用戶名和密碼等。任務2 實現MQTT訂閱功能 1.啟動移動熱點，并設置網絡名稱和密碼。例如，設置網絡名稱為moewifi、密碼為Mqtt1601的移動熱點。2.實現連接MQTT服務器，主要代碼如圖10.2所示?；ヂ摼W中有很多平臺提供在線MQTT服務器，這些平臺提供的功能基本相同，可以根據實際情況選擇使用。學習活動 1 可以分為兩部分展開。1. 熟悉在線MQTT服務器。教師可以注冊免費的在線MQTT服務器，向學生演示該平臺的功能，如在 MQTT服務器建立項目、添加設備等。大多數MQTT服務器都有設備ID（client_id）、用戶名（user）和密碼（psd）等字段。設備ID用于識別連接到MQTT服務器的設備。每個設備連接目標服務器都必須具有唯一的標識符，以便服務器區分它們。MQTT 服務器需要驗證用戶身份，所以需要提供有效的用戶名和密碼，用戶名和密碼對于設備來說是唯一的。2. 學生自主活動。教師給出基本代碼，學生修改網絡名稱、MQTT 服務器地址、主題等字段。教師一一檢查后，讓學生把程序燒錄到主控板。通過實踐操作，讓學生體驗 MQTT 的訂閱服務，提升學生的實際操作能力，加深學生對協議的理解。在設置移動熱點時，教師可以向學生滲透信息安全方面的知識。例如，要設置復雜密碼，使用大寫字母、小寫字母、數字、特殊字符四種字符中的三種。本程序需要導入mqttclient、wifi、oled 類。程序中連接的Wi-Fi網絡的名稱和密碼是之前在計算機中設置的名稱和密碼，注意根據自己設置的情況進行修改。 3.實現訂閱MQTT服務器的主題消息，主要代碼如圖10.3所示。server表示服務器地址。使用不同的在線平臺，要輸入該平臺的服務器地址。 這里定義了receivedfunction( )，如果收到來自MQTT服務器的 消息，就將消息在顯示屏顯示出來。 mqttclient.received( )是綁定接收事件的函數，如果主題收到消息，就執行receivedfunction( )。
課堂練習 有一些軟件支持搭建本地的MQTT服務器。嘗試搭建本地MQTT服務器，實現訂閱功能。
課堂小結 1．MQTT的發布訂閱通信機制中有發布者、訂閱者和服務器三個角色。2．在線MQTT服務器的使用方法。3．利用物聯網服務平臺實現訂閱功能。
作業布置 做信息科技學生手冊69頁的任務單
板書設計 第10課 物物互通有新徑一、 了解MQTT通信機制二、體驗物聯網服務平臺
組長審批意見及簽字 簽字： 年 月 日
教學反思
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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