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八年级信息科学教学设计
课题 第二单元 万物互联有协议 第10课 物物互通有新径
主备人 Xinxijishu886
备课时间 月 日
授课时间 月 日 --- 月 日
教学内容及教材分析 今天所讲的内容是物物互通有新径。主要介绍物联网中物物互通的方式和途径。通过学习，学生将了解物联网的基本概念、关键技术和应用场景，为进一步学习物联网技术打下基础。
核心素养目标 信息意识：学让学生认识到物联网在信息时代的重要性，培养对物联网技术的敏感度。计算思维：引导学生分析物物互通的实现过程，培养逻辑思维和问题解决能力。数字化学习与创新：鼓励学生探索物联网技术的应用，培养创新意识和实践能力。信息社会责任：培养学生在使用物联网设备时的安全意识和责任意识。
教学重点 解MQTT的通信机制，认识发布者、订阅者和服务器之间的关系
教学难点 关键技术和应用场景，为进一步学习物联网技术打下基础。
教学方法 讲解法、练习法、演示法、问题驱动法。
学习方法 合作交流法，动手实践
教学工具 多媒体网络电脑教室、网线、物联网设备演示道具（如智能传感器）、教师自制课件。
教学过程教学过程 教 学 内 容
复习巩固：播放一段关于智能家居的视频，展示各种智能设备之间的互联互通。提问学生：“大家在视频中看到了哪些智能设备？它们是如何实现互联互通的呢？”新课导入：引导学生观看视频，积极思考问题，举手回答。通过视频导入，激发学生的学习兴趣，引出本节课的主题。新课教学：MQTT（消息队列遥测传输）是目前物联网中很流行的协议，具有开放、轻量、可靠、易实现的特点，能够为大量硬件性能较低且处于互联网中的远程设备提供数据传输和监控服务。一、 了解MQTT通信机制MQTT采用发布订阅的通信机制，在这个机制中有三个角色，分别是发布者、服务器和订阅者。发布者和订阅者并不直接向彼此发布或订阅消息，而是由发布消息的客户端向MQTT服务器管理的主题上传数据，服务器向订阅该主题的客户端发送消息。如图10.1所示，订阅者1预先订阅了主题一，发布者A发布主题一后，MQTT服务器就会把消息传递给订阅者1 ；订阅者2 预先订阅了主题二，发布者B发布主题二后，MQTT服务器就会把消息传递给订阅者2 ；订阅者3也可以在发布者A发布主题一后，再订阅主题一。对于学生而言，理解MQTT有一定的难度，教师可以通过一些适当的类比帮助学生理解。可以用生活中订报纸来类比。把MQTT服务器理解为邮政局，订阅者理解为订报客户，发布者理解为报纸出版机构。报纸出版机构每天都会出版新报纸，并送至邮政局；如果客户订购了一年的报纸，邮政局会每天将新出版的报纸送到客户地址，而不需要客户每天重复订购。通过类似的例子帮助学生理解 MQTT。 介绍MQTT，重点在于让学生理解发布者、服务器和订阅者之间的关系，以及整个工作流程。此外，教师可以让学生分析HTTP和MQTT的异同。这里可以提出问题让学生思考：在不同的物联网场景中，你认为使用哪种协议更合适？为什么？从而帮助学生进一步理解这两种协议的工作原理、特点和应用场景。二、体验物联网服务平台MQTT服务器是连接发布者和订阅者之间的重要桥梁，是信息的存储基地。在实践中，既可以选择在线MQTT服务器作为物联网服务平台，也可以搭建本地MQTT服务器。搭建本地MQTT服务器可以直观感受MQTT读取和交换数据的过程，而在线MQTT服务器使用比较方便，也会提供较多的 服务。学习活动1 利用MQTT实现订阅功能本活动利用在线MQTT服务器，用户在订阅MQTT的主题后，可以接收MQTT服务器发送的消息。本活动用1个主控板作为订阅端。任务1 熟悉在线MQTT服务器 1.注册并登录在线MQTT服务器。2.添加项目和主题。在MQTT服务器中建立一个项目，如“体验MQTT”。然后添加主题，主题ID是由数字和字母组成的字符串。3.添加设备。记录系统自动生成的设备ID、用户名和密码等。任务2 实现MQTT订阅功能 1.启动移动热点，并设置网络名称和密码。例如，设置网络名称为moewifi、密码为Mqtt1601的移动热点。2.实现连接MQTT服务器，主要代码如图10.2所示。互联网中有很多平台提供在线MQTT服务器，这些平台提供的功能基本相同，可以根据实际情况选择使用。学习活动 1 可以分为两部分展开。1. 熟悉在线MQTT服务器。教师可以注册免费的在线MQTT服务器，向学生演示该平台的功能，如在 MQTT服务器建立项目、添加设备等。大多数MQTT服务器都有设备ID（client_id）、用户名（user）和密码（psd）等字段。设备ID用于识别连接到MQTT服务器的设备。每个设备连接目标服务器都必须具有唯一的标识符，以便服务器区分它们。MQTT 服务器需要验证用户身份，所以需要提供有效的用户名和密码，用户名和密码对于设备来说是唯一的。2. 学生自主活动。教师给出基本代码，学生修改网络名称、MQTT 服务器地址、主题等字段。教师一一检查后，让学生把程序烧录到主控板。通过实践操作，让学生体验 MQTT 的订阅服务，提升学生的实际操作能力，加深学生对协议的理解。在设置移动热点时，教师可以向学生渗透信息安全方面的知识。例如，要设置复杂密码，使用大写字母、小写字母、数字、特殊字符四种字符中的三种。本程序需要导入mqttclient、wifi、oled 类。程序中连接的Wi-Fi网络的名称和密码是之前在计算机中设置的名称和密码，注意根据自己设置的情况进行修改。 3.实现订阅MQTT服务器的主题消息，主要代码如图10.3所示。server表示服务器地址。使用不同的在线平台，要输入该平台的服务器地址。 这里定义了receivedfunction( )，如果收到来自MQTT服务器的 消息，就将消息在显示屏显示出来。 mqttclient.received( )是绑定接收事件的函数，如果主题收到消息，就执行receivedfunction( )。
课堂练习 有一些软件支持搭建本地的MQTT服务器。尝试搭建本地MQTT服务器，实现订阅功能。
课堂小结 1．MQTT的发布订阅通信机制中有发布者、订阅者和服务器三个角色。2．在线MQTT服务器的使用方法。3．利用物联网服务平台实现订阅功能。
作业布置 做信息科技学生手册69页的任务单
板书设计 第10课 物物互通有新径一、 了解MQTT通信机制二、体验物联网服务平台
组长审批意见及签字 签字： 年 月 日
教学反思
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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