資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第4單元 《物聯網的數據處理》教學設計
課題 物聯網的數據處理（第四課時） 學科 信息科技 年級 八年級下
學習目標 知識與技能：掌握多設備物聯網系統的架構設計，能區分不同傳感器的數據來源。學會使用MQTT協議實現多設備數據采集與集中控制。能通過實驗平臺（如SIoT）發布全局或分組控制指令。過程與方法：通過多設備協同實驗，理解物聯網系統的分布式與集中式管理邏輯。通過問題探究，培養技術方案設計與優化能力。情感態度與價值觀：認識物聯網規模化應用的復雜性，樹立系統化工程思維。理解技術方案需權衡成本、效率與可靠性。
重點 多設備數據區分（紅色與藍色開發板傳感器數據接收）。實驗平臺集中控制命令的下發與執行。
難點 MQTT協議、編程軟件與SIoT操作。多設備通信的穩定性保障。
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 1、展示“校園路燈系統”場景圖，提問：“如何遠程管理校園內的大量路燈？”2、物聯網系統架構感知層：通過紅色和藍色開發板的光敏傳感器實時采集環境光線數據。網絡層：利用MQTT協議實現設備與實驗平臺（SIoT服務器）的通信。應用層：實驗平臺發布控制指令，遠程管理多盞路燈的開關與亮度。 觀看視頻，思考問題 引出問題：集中控制與分布式傳感的協同設計。
講授新課 規劃智能開發板向實驗平臺訂閱的主題：Znld/gz001（主題1）：用于接收來自紅色智能開發板光線傳感器的數據。紅色開發板（傳感器A） → 發布數據 → SIoT服務器 → 實驗平臺（控制端）Znld/gz002（主題2）：用于接收來自藍色智能開發板光線傳感器的數據。藍色開發板（傳感器B） → 發布數據 → SIoT服務器 → 實驗平臺（控制端）Znld/gz002（主題3）：用于實驗平臺發布路燈開關控制命令。實驗平臺 → 下發指令 → SIoT服務器 → 所有路燈（執行器）將光線傳感器的數據發送至相應主題。編寫程序，訂閱相關主題。將藍色智能開發板的光線傳感器數據發送至“znld/gz002”主題。利用智能開發板接受消息。編寫程序，使兩塊智能開發板都可以接受到3個主題的消息，從而控制不同路燈的亮滅。4、測試效果。將程序分別下載至兩塊智能開發板中并運行，觀察OLED屏幕能否顯示兩個光線傳感器采集的數據。思考交流：1、實驗平臺能集中控制整個校園的路燈嗎？答案：可以。理由：通過統一主題發布指令，所有訂閱設備均可接收，適合大規模管理。條件：需穩定網絡覆蓋和服務器性能支持。所有受控的路燈都必須安裝光線傳感器嗎？答案：不需要。理由：成本優化：關鍵區域（如主干道）安裝傳感器，次要區域（如停車場）采用定時或聯動控制。維護簡化：減少傳感器數量可降低故障率。應如何取舍？請說明理由。取舍方案：核心區域安裝傳感器：如主干道、廣場，依賴實時環境數據調節亮度。次要區域集中控制：如停車場、花園，采用定時開關或聯動核心區域傳感器數據。理由：平衡成本與效率：在保證關鍵區域功能的前提下降低整體成本。靈活管理：通過分組控制兼顧個性化需求與系統穩定性。課后拓展思考：如何實現動態亮度調節？例如根據人流量自動調整亮度等級。能否集成其他傳感器？如溫度傳感器觸發雨天增強亮度。 讓學生明確要求，理清思路。
課堂小結 教師活動：同學們不僅理解了物聯網系統的核心原理，還通過動手實踐掌握了遠程控制多設備的實現方法。未來可進一步探索復雜場景下的物聯網應用，如智慧校園的全面管理！ 回顧并總結自己在本節課中學到的知識和技能。
教學后記
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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