资源简介

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中学八年级信息科技教学设计
课题 第13课 门铃通知即时到
核心素养目标 核心素养目标信息意识：使学生认识到门铃远程通知系统中数据传输与反馈信息的重要性，了解数据如何驱动系统的运行。计算思维：帮助学生理解门铃远程通知功能实现过程中的算法逻辑，包括数据采集、传输、处理与反馈的流程设计。数字化学习与创新：鼓励学生利用网络资源自主学习 MQTT 服务器搭建、物联网编程等知识与技术，拓宽数字化学习渠道。信息社会责任：强调学生在开发和使用门铃远程通知系统时，遵循相关法律法规与道德规范，确保系统不侵犯他人权益。
教学重点 门铃远程通知系统的工作过程与反馈机制。利用 MQTT 服务器实现门铃远程通知功能的方法，包括输入、计算和输出模块的协同工作。编写代码实现门铃状态数据的采集、发布、订阅与显示功能。
教学难点 理解 MQTT 服务器在门铃远程通知系统中的数据处理与控制逻辑。准确编写代码实现主控板与 MQTT 服务器之间的稳定连接与数据交互，以及不同主控板功能的协调。
教学方法 讲解，演示
学习方法 探索，讨论
教学用具 计算机，互联网，传感器
教 学 过 程
导入新课 传统门铃的按钮位于门外，门铃在门内，两者通过线路连接。物联门锁（门铃）要实现远程通知，该如何连接呢？
教学过程 13.1 认识物联系统中的反馈在物联系统中，反馈是针对现实世界采取行动的过程，可用于反馈的设 备被称为输出设备。通过反馈，人们可以了解到物联系统中的数 据是如何被利用的。从某种意义上看，物品的反馈能力决定了其价值。以门铃远程通知系统为例，当有人按门铃时，屋内响铃是一种反馈；物 联门铃实时将“门铃被按下”的数据传输至用户的智能终端，以消息或响铃 的方式提醒，这也是一种反馈。工作过程：家中门铃：门铃按下 →获取按键状态数据 → 通过网络发布至主题 用户终端：从主题中接收数据→ 终端显示“有人按门铃”通知远程通知可使用MQTT。门铃按下是触发条件。用户终端是输出设备，可以显示通知内容。13.2 分析门铃远程通知功能门铃远程通知功能由输入、计算和输出三个模块组成，如表 13.1 所示。模块硬件实现思路输入模块主控板、按键传感器采集门铃状态数据，并发布消息至 MQTT 服务器相应主题计算模块具备移动热点功能的计 算机搭建 MQTT 服务器，设置主题，实现 发布与订阅功能输出模块主控板订阅 MQTT 服务器相应主题，收到消 息后以通知方式提醒用户输入模块是门铃端，作为发布者；输出模块是用户端，作为订阅者；计 算模块是 MQTT 服务器，作为连接两者的桥梁，实现对输入和输出模块的控 制。功能实现的基本过程如图 13.2 所示。学习活动2模拟实现远程通知功能本活动使用 2 个主控板、1 个按键传感器和 1 台具备移动热点功能的计算机。在计算机中利用 SIoT 搭建本地 MQTT 服务器，并设置移动热点。任务 1 将按门铃信息发布至 MQTT 服务器使用 1 个主控板 A 和 1 个按键传感器实现门铃端。1. 把主控板 A 连接到服务器的 Wi-Fi。2. 建立主控板 A 与 MQTT 服务器的连接。3. 实现主控板读取到按键传感器被按下时，向 MQTT 服务器的主题 “Door/Bell”发送消息“有人按门铃”，主要代码如图 13.3 所示。功能测试。将程序烧录到主控板 A，连接按键传感器和主控板，按下 按键传感器，在 MQTT 服务器查看能否收到消息。MQTT 服务器收到“有人按门铃”的消息后，开展任务 2。任务 2 从 MQTT 服务器订阅按门铃的信息并显示可以使用主控板 B 作为用户端，利用主控板自带的屏幕显示该消息。1. 让主控板 B 连接服务器的 Wi-Fi。2. 建立主控板 B 与 MQTT 服务器的连接。3. 在 MQTT 服务器中订阅主题“Door/Bell”。4. 当从主题“Door/Bell”收到消息时，屏幕显示该消息。主要代码如图13.4 所示。5. 功能测试。将程序烧录到主控板 B。按下主控板 A 连接的按键传感 器，查看主控板 B 的屏幕是否显示“有人按门铃”。主控板 B 的屏幕显示“有人按门铃”后，表示要求的功能已经实现。
课堂小结 1．在物联系统中，反馈就是针对现实世界采取行动的过程，可用于反馈的设备被称为输出设备。以通知的形式反馈是物联门锁中的一个重要功能。2．远程通知功能由输入、计算和输出三个模块组成，可以利用MQTT的订阅与发布模拟实现。
分层作业 你认为还可以采用哪些方式实现对用户的通知？分别使用哪些执行器？尝试修改程序实现。
板书设计 第13课 门铃通知即时到
课后反思 通过本节课的教学，学生对门铃远程通知系统有了深入的理解和实践体验。在教学过程中，学生对物联网服务平台（MQTT 服务器）的使用和代码编写部分表现出较大的兴趣，但部分学生在理解服务器数据处理逻辑和多主控板协同工作时遇到困难。在今后的教学中，可增加更多的实例演示和小组讨论环节，帮助学生更好地掌握相关知识与技能，同时进一步加强对学生实践操作的指导和反馈，提高教学效果。注重培养学生的核心素养，引导学生从信息意识、计算思维、数字化学习与创新以及信息社会责任等多方面全面发展，以适应物联网技术快速发展的需求。
组长审批、
签字 年 月 日
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