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14課 遠程控制更便捷
核心素養目標 核心素養目標信息意識：使學生認識到遠程控制開鎖系統中數據傳輸、反饋與控制信息的重要性，了解數據如何在控制過程中流轉與作用計算思維：讓學生學會運用編程思維構建 MQTT 服務器連接、數據發布與訂閱以及控制舵機轉動的代碼框架，實現系統功能，培養學生的代碼優化與算法改進能力。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、硬件控制等知識與技術，拓寬數字化學習渠道與自主學習能力。信息社會責任：引導學生思考物聯網智能安防系統廣泛應用對社會生活、公共安全等方面的影響，培養學生的社會責任感與安全意識，如考慮遠程控制開鎖可能帶來的非法入侵風險及防范措施。。
教學重點 1.物聯系統中控制實現的過程以及反饋與控制的關系，利用 MQTT 服務器實現遠程控制開鎖功能的方法，包括輸入、計算和輸出模塊的協同工作，編寫代碼實現按鍵狀態數據的采集、發布、訂閱以及控制舵機轉動的功能。
教學難點 理解 MQTT 服務器在遠程控制開鎖系統中的數據處理與控制邏輯，尤其是多模塊之間的數據交互與協調。
教學方法 講解，演示
學習方法 講授法、實踐法、小組合作法、任務驅動法、案例分析法
教學用具 計算機，互聯網，傳感器
教 學 過 程
導入新課 物聯系統中的反饋與控制密不可分，控制是基于反饋的數據調整設備或 者系統的工作狀態。以火車站的驗票系統為例，當乘客在閘機上刷身份證并 注視攝像頭時，系統采集乘客的身份數據，通過網絡傳輸到驗票服務器；驗 票服務器進行分析后，作出是否允許乘客通過閘機的決策，反饋給閘機系 統；閘機系統根據反饋數據判斷是否打開閘機（圖 14.1）。
教學過程 在物聯系統中，控制通常分為人工控制和自動控制。人工控制是由人直 接或間接利用計算機、智能終端等聯網設備發送指令，實現對遠程設備的控制。自動控制是指物聯系統對采集到的數據進行分析和處理，根據設定的控 制規則將決策反饋給設備，無須人直接干預就能控制設備的運轉。學習活動 1你見過或聽說過哪些遠程控制的案例？它們是如何實現控制的？遠程控制開鎖功能由輸入、計算和輸出三個模塊組成，如表 14.1 所示。模塊硬件實現思路輸入模塊主控板、按鍵傳感器采集按鍵狀態數據，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、舵機訂閱 MQTT 服務器相應主題，收到消 息后控制舵機轉動學習活動2模擬實現遠程控制開鎖功能本活動使用 2 個主控板、1 個按鍵傳感器、1 個舵機和 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。任務 1 將控制信息發布至 MQTT 服務器跟上節課相似，可以自定義主題“Door/Lock”，當系統獲取門鈴被按下 的數據后，按規定向該主題發送消息“open”。1. 當主 控 板 A 獲 取 到 按 鍵 被 按 下 的 數 據 時， 向 MQTT 服 務 器 的 主 題 “Door/Lock”發送消息“open”，主要代碼如圖 14.3 所示。2. 把程序燒錄到主控板 A。按下與主控板 A 相連的按鍵傳感器，觀察 MQTT 服務器是否收到消息。任務 2 利用訂閱控制舵機1. 在 MQTT 服務器中訂閱主題“Door/Lock”，如果收到的消息是“open”， 控制舵機執行旋轉動作模擬門鎖的打開過程，主要代碼如圖 14.4 所示。2. 把程序燒錄到主控板 B。3. 按下與主控板 A 相連的按鍵傳感器，觀察舵機是否轉動。
課堂小結 1．物聯系統中的反饋與控制密不可分，控制是基于反饋的數據調整設備或者系統的工作狀態。控制通常分為人工控制和自動控制。 2．遠程控制開鎖功能由輸入、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 思考問題：當前系統存在哪些安全隱患？
板書設計 第14課 遠程控制更便捷
課后反思 通過本節課的教學，學生對遠程控制開鎖系統有了較為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）的應用和硬件控制部分表現出較高的積極性，但部分學生在理解復雜的控制邏輯和代碼編寫時仍存在困難。在今后的教學中，可進一步增加實例演示和小組討論環節，加強對學生代碼編寫和邏輯思維能力的培養，同時注重信息安全意識的貫穿式教育，提高學生的核心素養和綜合能力，以更好地適應物聯網技術在智能安防領域的發展需求。
組長審批、
簽字 年 月 日
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