資源簡介

課題名稱 第3課 物聯網系統的搭建
課時目標 1.知道常見的物聯網平臺，能夠說出物聯網系統的搭建流程。 2.知道MQTT物聯網服務器，能夠運行MQTT服務器并訪問服務器的web管理端。 3.知道MQTT客戶端編程，能夠用Python實現消息的發送和訂閱完成物聯網終端的協同工作。
教學準備 網絡計算機、有線網與無線網聯通、開源硬件、USB數據線、軟件mpython
導學過程 意圖說明
知識探究 1.項目子問題或任務引入 ——學習物聯網系統搭建的專業知識與工具，來為“智能農植園”作知識儲備。 2.探究內容與要求 （1）方法引領：遵循“概念→結構→原理→......”認知規律 （2）主要內容： ①物聯網系統的搭建流程有哪些？——物聯網系統搭建流程 　　②如何搭建MQTT服務器？——MQTT服務器搭建 ③如何實現MQTT消息的發送和訂閱？——MQTT客戶端編程 3.知識習得 （1）自主閱讀：以書本P58-63為主，網絡知識作補充 （2）知識梳理： ①物聯網平臺為控制端和被控制端的通信提供了____、____、____及____等通信中轉的服務，常見的物聯網平臺有____、____等，物聯網系統的搭建流程為____、____、____。 ②基于MQTT協議開發的SIoT物聯網平臺，在啟動MQTT服務之后，可以通過【IP地址：端口號】即可訪問該Web服務器的網頁管理端，其默認端口號為____。 ③MQTT客戶端的消息發送和訂閱可以通過Python語言編程實現，但需要安裝第三方庫siot，請填寫安裝siot庫的pip命令：________________________。 4.核心素養培育 （1）學會分析:以“學校智能農植園”為例，如何通過物聯網系統實現智能農植園中的遠程控制？ 輔助分析支架：要實現“學校智能農植園”的物聯網遠程控制，需要了解物聯網系統搭建的3個流程：____、____、____。 （2）學會解釋:如何用python代碼實現SIoT物聯網平臺的消息發送和訂閱？ 輔助分析支架： ①IOT_pubTopic是消息的主題名稱，請補充以下SIoT服務器消息發送代碼，實現向’qh/001’主題發送消息： IOT_pubTopic = '________' IOT_UserName ='siot' IOT_PassWord ='dfrobot'
②以下是實現向SIoT服務器發送消息的核心代碼，請將主題變量IOT_pubTopic和消息變量value，填寫在相應位置。 while True: value=input("請輸入要發送的消息:") siot.publish(________,____) time.sleep(1)
③SIoT服務器的消息訂閱的核心代碼如下所示，通過回調函數sub_cb實現消息的訂閱，請將消息主題變量和回調函數sub_cb填寫在相應位置。 def sub_cb(client, userdata, msg): print("\nTopic:" + str(msg.topic) + " Message:" + str(msg.payload)) siot.subscribe(________,____) siot.loop()
（3）學會求證：用實驗結果去支持你解釋的觀點！ ——教師引領學會求證：用python編程，實現物聯網系統的消息發送和訂閱，完成物聯網終端設備的協同工作。 ①求證技能：用python編程語言中的第三方庫siot和pinpong，常用的軟件有mind+或mpython。 ②求證活動：用pinpong庫和siot庫編寫python代碼實現物聯網終端設備的協同工作。 （4）對學科方法、工具或作品進行評價反思 ①siot庫和pinpong庫幫我們解決了什么問題？ 習題測試 1.以下是某組學生完成的“學校智能農植園”項目的物聯網系統的消息發送和訂閱核心代碼 siot.init(CLIENT_ID, SERVER, user=IOT_UserName, password=IOT_PassWord) siot.connect() while True: value=input("請輸入要發送的消息:") siot.publish(IOT_pubTopic,value) time.sleep(1)
def sub_cb(client, userdata, msg): print("\nTopic:" + str(msg.topic) + " Message:" + str(msg.payload)) siot.init(CLIENT_ID, SERVER, user=IOT_UserName, password=IOT_PassWord) siot.connect() siot.subscribe(IOT_pubTopic, sub_cb) siot.loop()
（1）當訂閱的消息內容為“on”時打開電磁閥1秒鐘，當訂閱的消息內容為“off”時關閉電磁閥，請補全以上代碼中的內容①：________、②：________。 def sub_cb(client, userdata, msg): print("\nTopic:" + str(msg.topic) + " Message:" + str(msg.payload)) if msg.payload=="____①____": relay.write_digital(1) time.sleep(1) relay.write_digital(0) elif msg.payload=="____②____": relay.write_digital(0)
小結回顧 請同學按照下列提示進行總結回顧： 1.學到了哪些知識與技能？ 2.提升了哪些方面的能力？ 3.生成了怎樣的觀點？ 布置作業 1.項目實施作業 請各小組對項目探究的階段成果進行整理并提交，整理內容： （1）搭建對象、項目方案與小組分工表 （2）物聯網系統搭建、使用說明及其評價 （3）Python代碼實現物聯網系統消息發送和訂閱 2.課后挑戰作業（書本P64的“挑戰”部分） 略 通過范例來幫助學生降低自主規劃的難度(共15張PPT)
第2單元 物聯網系統和反饋控制
第3節 物聯網系統的搭建
八年級 上冊
主要內容
知識探究
/01
/02
習題測試
/03
小節回顧
/04
作業布置
01 準備過程
02 整體結構
03 重點說明
04 名詞解釋
知識探究
項目子任務
學習物聯網系統搭建的專業知識與工具，來為“智能農植園”作知識儲備。
01 準備過程
02 整體結構
03 重點說明
04 名詞解釋
知識探究
探究內容與要求
（1）方法引導：遵循“概念→結構→原理→......”認知規律
（2）主要內容：
①物聯網系統的搭建流程有哪些？——物聯網系統搭建流程
②如何搭建MQTT服務器？——MQTT服務器搭建
③如何實現MQTT消息的發送和訂閱？——MQTT客戶端編程
01 準備過程
02 整體結構
03 重點說明
04 名詞解釋
知識探究
知識習得
（1）自主閱讀：以書本P58-63為主，網絡知識作補充
（2）知識梳理：
①物聯網平臺為控制端和被控制端的通信提供了____、____、____及____等通信中轉的服務，常見的物聯網平臺有____、____等，物聯網系統的搭建流程為____、____、____。
②基于MQTT協議開發的SIoT物聯網平臺，在啟動MQTT服務之后，可以通過【IP地址：端口號】即可訪問該Web服務器的網頁管理端，其默認端口號為____。
③MQTT客戶端的消息發送和訂閱可以通過Python語言編程實現，但需要安裝第三方庫siot，請填寫安裝siot庫的pip命令：________________________。
01 準備過程
02 整體結構
03 重點說明
04 名詞解釋
知識探究
核心素養培育
（1）學會分析:以“學校智能農植園”為例，如何通過物聯網系統實現智能農植園中的遠程控制？
輔助分析支架：要實現“學校智能農植園”的物聯網遠程控制，需要了解物聯網系統搭建的3個流程：____、____、____。
01 準備過程
02 整體結構
03 重點說明
04 名詞解釋
知識探究
核心素養培育
（2）學會解釋:如何用python代碼實現SIoT物聯網平臺的消息發送和訂閱？
輔助分析支架：
①IOT_pubTopic是消息的主題名稱，請補充以下SIoT服務器消息發送代碼，實現向’qh/001’主題發送消息：
IOT_pubTopic = '________'
IOT_UserName ='siot'
IOT_PassWord ='dfrobot'
01 準備過程
02 整體結構
03 重點說明
04 名詞解釋
知識探究
核心素養培育
（2）學會解釋:如何用python代碼實現SIoT物聯網平臺的消息發送和訂閱？
輔助分析支架：
②以下是實現向SIoT服務器發送消息的核心代碼，請將主題變量IOT_pubTopic和消息變量value，填寫在相應位置。
while True:
value=input("請輸入要發送的消息:")
siot.publish(________,____)
time.sleep(1)
01 準備過程
02 整體結構
03 重點說明
04 名詞解釋
知識探究
核心素養培育
（2）學會解釋:如何用python代碼實現SIoT物聯網平臺的消息發送和訂閱？
輔助分析支架：
③SIoT服務器的消息訂閱的核心代碼如下所示，通過回調函數sub_cb實現消息的訂閱，請將消息主題變量和回調函數sub_cb填寫在相應位置。
def sub_cb(client, userdata, msg):
print("\nTopic:" + str(msg.topic) + " Message:" + str(msg.payload))
siot.subscribe(________,____)
siot.loop()
01 準備過程
02 整體結構
03 重點說明
04 名詞解釋
知識探究
核心素養培育
（3）學會求證：用實驗結果去支持你解釋的觀點！
——教師引領學會求證：用python編程，實現物聯網系統的消息發送和訂閱，完成物聯網終端設備的協同工作。
①求證技能：用python編程語言中的第三方庫siot和pinpong，常用的軟件有mind+或mpython。
②求證活動：用pinpong庫和siot庫編寫python代碼實現物聯網終端設備的協同工作。
（4）對學科方法、工具或作品進行評價反思
①siot庫和pinpong庫幫我們解決了什么問題？
01 準備過程
02 整體結構
03 重點說明
04 名詞解釋
習題測試
1.以下是某組學生完成的“學校智能農植園”項目的物聯網系統的消息發送和訂閱核心代碼
siot.init(CLIENT_ID, SERVER, user=IOT_UserName, password=IOT_PassWord)
siot.connect()

while True:
value=input("請輸入要發送的消息:")
siot.publish(IOT_pubTopic,value)
time.sleep(1)
01 準備過程
02 整體結構
03 重點說明
04 名詞解釋
習題測試
1.以下是某組學生完成的“學校智能農植園”項目的物聯網系統的消息發送和訂閱核心代碼
siot.init(CLIENT_ID, SERVER, user=IOT_UserName, password=IOT_PassWord)
siot.connect()

while True:
value=input("請輸入要發送的消息:")
siot.publish(IOT_pubTopic,value)
time.sleep(1)
def sub_cb(client, userdata, msg):
print("\nTopic:" + str(msg.topic) + " Message:" + str(msg.payload))

siot.init(CLIENT_ID, SERVER, user=IOT_UserName, password=IOT_PassWord)
siot.connect()
siot.subscribe(IOT_pubTopic, sub_cb)
siot.loop()
01 準備過程
02 整體結構
03 重點說明
04 名詞解釋
習題測試
1.以下是某組學生完成的“學校智能農植園”項目的物聯網系統的消息發送和訂閱核心代碼
（1）當訂閱的消息內容為“on”時打開電磁閥1秒鐘，當訂閱的消息內容為“off”時關閉電磁閥，請補全以上代碼中的內容①：________、②：________。
def sub_cb(client, userdata, msg):
print("\nTopic:" + str(msg.topic) + " Message:" + str(msg.payload))
if msg.payload=="____①____":
relay.write_digital(1)
time.sleep(1)
relay.write_digital(0)
elif msg.payload=="____②____":
relay.write_digital(0)

01 準備過程
02 整體結構
03 重點說明
04 名詞解釋
小結回顧
請同學按照下列提示進行總結回顧：
1.學到了哪些知識與技能？
2.提升了哪些方面的能力？
3.生成了怎樣的觀點？
01 準備過程
02 整體結構
03 重點說明
04 名詞解釋
作業布置
1.項目實施作業
請各小組對項目探究的階段成果進行整理并提交，整理內容：
（1）搭建對象、項目方案與小組分工表
（2）物聯網系統搭建、使用說明及其評價
（3）Python代碼實現物聯網系統消息發送和訂閱
2.課后挑戰作業（書本P64的“挑戰”部分）

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