資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
中學八年級信息科技教學設計
課題 第13課 門鈴通知即時到
核心素養目標 核心素養目標信息意識：使學生認識到門鈴遠程通知系統中數據傳輸與反饋信息的重要性，了解數據如何驅動系統的運行。計算思維：幫助學生理解門鈴遠程通知功能實現過程中的算法邏輯，包括數據采集、傳輸、處理與反饋的流程設計。數字化學習與創新：鼓勵學生利用網絡資源自主學習 MQTT 服務器搭建、物聯網編程等知識與技術，拓寬數字化學習渠道。信息社會責任：強調學生在開發和使用門鈴遠程通知系統時，遵循相關法律法規與道德規范，確保系統不侵犯他人權益。
教學重點 門鈴遠程通知系統的工作過程與反饋機制。利用 MQTT 服務器實現門鈴遠程通知功能的方法，包括輸入、計算和輸出模塊的協同工作。編寫代碼實現門鈴狀態數據的采集、發布、訂閱與顯示功能。
教學難點 理解 MQTT 服務器在門鈴遠程通知系統中的數據處理與控制邏輯。準確編寫代碼實現主控板與 MQTT 服務器之間的穩定連接與數據交互，以及不同主控板功能的協調。
教學方法 講解，演示
學習方法 探索，討論
教學用具 計算機，互聯網，傳感器
教 學 過 程
導入新課 傳統門鈴的按鈕位于門外，門鈴在門內，兩者通過線路連接。物聯門鎖（門鈴）要實現遠程通知，該如何連接呢？
教學過程 13.1 認識物聯系統中的反饋在物聯系統中，反饋是針對現實世界采取行動的過程，可用于反饋的設 備被稱為輸出設備。通過反饋，人們可以了解到物聯系統中的數 據是如何被利用的。從某種意義上看，物品的反饋能力決定了其價值。以門鈴遠程通知系統為例，當有人按門鈴時，屋內響鈴是一種反饋；物 聯門鈴實時將“門鈴被按下”的數據傳輸至用戶的智能終端，以消息或響鈴 的方式提醒，這也是一種反饋。工作過程：家中門鈴：門鈴按下 →獲取按鍵狀態數據 → 通過網絡發布至主題 用戶終端：從主題中接收數據→ 終端顯示“有人按門鈴”通知遠程通知可使用MQTT。門鈴按下是觸發條件。用戶終端是輸出設備，可以顯示通知內容。13.2 分析門鈴遠程通知功能門鈴遠程通知功能由輸入、計算和輸出三個模塊組成，如表 13.1 所示。模塊硬件實現思路輸入模塊主控板、按鍵傳感器采集門鈴狀態數據，并發布消息至 MQTT 服務器相應主題計算模塊具備移動熱點功能的計 算機搭建 MQTT 服務器，設置主題，實現 發布與訂閱功能輸出模塊主控板訂閱 MQTT 服務器相應主題，收到消 息后以通知方式提醒用戶輸入模塊是門鈴端，作為發布者；輸出模塊是用戶端，作為訂閱者；計 算模塊是 MQTT 服務器，作為連接兩者的橋梁，實現對輸入和輸出模塊的控 制。功能實現的基本過程如圖 13.2 所示。學習活動2模擬實現遠程通知功能本活動使用 2 個主控板、1 個按鍵傳感器和 1 臺具備移動熱點功能的計算機。在計算機中利用 SIoT 搭建本地 MQTT 服務器，并設置移動熱點。任務 1 將按門鈴信息發布至 MQTT 服務器使用 1 個主控板 A 和 1 個按鍵傳感器實現門鈴端。1. 把主控板 A 連接到服務器的 Wi-Fi。2. 建立主控板 A 與 MQTT 服務器的連接。3. 實現主控板讀取到按鍵傳感器被按下時，向 MQTT 服務器的主題 “Door/Bell”發送消息“有人按門鈴”，主要代碼如圖 13.3 所示。功能測試。將程序燒錄到主控板 A，連接按鍵傳感器和主控板，按下 按鍵傳感器，在 MQTT 服務器查看能否收到消息。MQTT 服務器收到“有人按門鈴”的消息后，開展任務 2。任務 2 從 MQTT 服務器訂閱按門鈴的信息并顯示可以使用主控板 B 作為用戶端，利用主控板自帶的屏幕顯示該消息。1. 讓主控板 B 連接服務器的 Wi-Fi。2. 建立主控板 B 與 MQTT 服務器的連接。3. 在 MQTT 服務器中訂閱主題“Door/Bell”。4. 當從主題“Door/Bell”收到消息時，屏幕顯示該消息。主要代碼如圖13.4 所示。5. 功能測試。將程序燒錄到主控板 B。按下主控板 A 連接的按鍵傳感 器，查看主控板 B 的屏幕是否顯示“有人按門鈴”。主控板 B 的屏幕顯示“有人按門鈴”后，表示要求的功能已經實現。
課堂小結 1．在物聯系統中，反饋就是針對現實世界采取行動的過程，可用于反饋的設備被稱為輸出設備。以通知的形式反饋是物聯門鎖中的一個重要功能。2．遠程通知功能由輸入、計算和輸出三個模塊組成，可以利用MQTT的訂閱與發布模擬實現。
分層作業 你認為還可以采用哪些方式實現對用戶的通知？分別使用哪些執行器？嘗試修改程序實現。
板書設計 第13課 門鈴通知即時到
課后反思 通過本節課的教學，學生對門鈴遠程通知系統有了深入的理解和實踐體驗。在教學過程中，學生對物聯網服務平臺（MQTT 服務器）的使用和代碼編寫部分表現出較大的興趣，但部分學生在理解服務器數據處理邏輯和多主控板協同工作時遇到困難。在今后的教學中，可增加更多的實例演示和小組討論環節，幫助學生更好地掌握相關知識與技能，同時進一步加強對學生實踐操作的指導和反饋，提高教學效果。注重培養學生的核心素養，引導學生從信息意識、計算思維、數字化學習與創新以及信息社會責任等多方面全面發展，以適應物聯網技術快速發展的需求。
組長審批、
簽字 年 月 日
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