资源简介

课题名称 第3课 物联网系统的搭建
课时目标 1.知道常见的物联网平台，能够说出物联网系统的搭建流程。 2.知道MQTT物联网服务器，能够运行MQTT服务器并访问服务器的web管理端。 3.知道MQTT客户端编程，能够用Python实现消息的发送和订阅完成物联网终端的协同工作。
教学准备 网络计算机、有线网与无线网联通、开源硬件、USB数据线、软件mpython
导学过程 意图说明
知识探究 1.项目子问题或任务引入 ——学习物联网系统搭建的专业知识与工具，来为“智能农植园”作知识储备。 2.探究内容与要求 （1）方法引领：遵循“概念→结构→原理→......”认知规律 （2）主要内容： ①物联网系统的搭建流程有哪些？——物联网系统搭建流程 　　②如何搭建MQTT服务器？——MQTT服务器搭建 ③如何实现MQTT消息的发送和订阅？——MQTT客户端编程 3.知识习得 （1）自主阅读：以书本P58-63为主，网络知识作补充 （2）知识梳理： ①物联网平台为控制端和被控制端的通信提供了____、____、____及____等通信中转的服务，常见的物联网平台有____、____等，物联网系统的搭建流程为____、____、____。 ②基于MQTT协议开发的SIoT物联网平台，在启动MQTT服务之后，可以通过【IP地址：端口号】即可访问该Web服务器的网页管理端，其默认端口号为____。 ③MQTT客户端的消息发送和订阅可以通过Python语言编程实现，但需要安装第三方库siot，请填写安装siot库的pip命令：________________________。 4.核心素养培育 （1）学会分析:以“学校智能农植园”为例，如何通过物联网系统实现智能农植园中的远程控制？ 辅助分析支架：要实现“学校智能农植园”的物联网远程控制，需要了解物联网系统搭建的3个流程：____、____、____。 （2）学会解释:如何用python代码实现SIoT物联网平台的消息发送和订阅？ 辅助分析支架： ①IOT_pubTopic是消息的主题名称，请补充以下SIoT服务器消息发送代码，实现向’qh/001’主题发送消息： IOT_pubTopic = '________' IOT_UserName ='siot' IOT_PassWord ='dfrobot'
②以下是实现向SIoT服务器发送消息的核心代码，请将主题变量IOT_pubTopic和消息变量value，填写在相应位置。 while True: value=input("请输入要发送的消息:") siot.publish(________,____) time.sleep(1)
③SIoT服务器的消息订阅的核心代码如下所示，通过回调函数sub_cb实现消息的订阅，请将消息主题变量和回调函数sub_cb填写在相应位置。 def sub_cb(client, userdata, msg): print("\nTopic:" + str(msg.topic) + " Message:" + str(msg.payload)) siot.subscribe(________,____) siot.loop()
（3）学会求证：用实验结果去支持你解释的观点！ ——教师引领学会求证：用python编程，实现物联网系统的消息发送和订阅，完成物联网终端设备的协同工作。 ①求证技能：用python编程语言中的第三方库siot和pinpong，常用的软件有mind+或mpython。 ②求证活动：用pinpong库和siot库编写python代码实现物联网终端设备的协同工作。 （4）对学科方法、工具或作品进行评价反思 ①siot库和pinpong库帮我们解决了什么问题？ 习题测试 1.以下是某组学生完成的“学校智能农植园”项目的物联网系统的消息发送和订阅核心代码 siot.init(CLIENT_ID, SERVER, user=IOT_UserName, password=IOT_PassWord) siot.connect() while True: value=input("请输入要发送的消息:") siot.publish(IOT_pubTopic,value) time.sleep(1)
def sub_cb(client, userdata, msg): print("\nTopic:" + str(msg.topic) + " Message:" + str(msg.payload)) siot.init(CLIENT_ID, SERVER, user=IOT_UserName, password=IOT_PassWord) siot.connect() siot.subscribe(IOT_pubTopic, sub_cb) siot.loop()
（1）当订阅的消息内容为“on”时打开电磁阀1秒钟，当订阅的消息内容为“off”时关闭电磁阀，请补全以上代码中的内容①：________、②：________。 def sub_cb(client, userdata, msg): print("\nTopic:" + str(msg.topic) + " Message:" + str(msg.payload)) if msg.payload=="____①____": relay.write_digital(1) time.sleep(1) relay.write_digital(0) elif msg.payload=="____②____": relay.write_digital(0)
小结回顾 请同学按照下列提示进行总结回顾： 1.学到了哪些知识与技能？ 2.提升了哪些方面的能力？ 3.生成了怎样的观点？ 布置作业 1.项目实施作业 请各小组对项目探究的阶段成果进行整理并提交，整理内容： （1）搭建对象、项目方案与小组分工表 （2）物联网系统搭建、使用说明及其评价 （3）Python代码实现物联网系统消息发送和订阅 2.课后挑战作业（书本P64的“挑战”部分） 略 通过范例来帮助学生降低自主规划的难度(共15张PPT)
第2单元 物联网系统和反馈控制
第3节 物联网系统的搭建
八年级 上册
主要内容
知识探究
/01
/02
习题测试
/03
小节回顾
/04
作业布置
01 准备过程
02 整体结构
03 重点说明
04 名词解释
知识探究
项目子任务
学习物联网系统搭建的专业知识与工具，来为“智能农植园”作知识储备。
01 准备过程
02 整体结构
03 重点说明
04 名词解释
知识探究
探究内容与要求
（1）方法引导：遵循“概念→结构→原理→......”认知规律
（2）主要内容：
①物联网系统的搭建流程有哪些？——物联网系统搭建流程
②如何搭建MQTT服务器？——MQTT服务器搭建
③如何实现MQTT消息的发送和订阅？——MQTT客户端编程
01 准备过程
02 整体结构
03 重点说明
04 名词解释
知识探究
知识习得
（1）自主阅读：以书本P58-63为主，网络知识作补充
（2）知识梳理：
①物联网平台为控制端和被控制端的通信提供了____、____、____及____等通信中转的服务，常见的物联网平台有____、____等，物联网系统的搭建流程为____、____、____。
②基于MQTT协议开发的SIoT物联网平台，在启动MQTT服务之后，可以通过【IP地址：端口号】即可访问该Web服务器的网页管理端，其默认端口号为____。
③MQTT客户端的消息发送和订阅可以通过Python语言编程实现，但需要安装第三方库siot，请填写安装siot库的pip命令：________________________。
01 准备过程
02 整体结构
03 重点说明
04 名词解释
知识探究
核心素养培育
（1）学会分析:以“学校智能农植园”为例，如何通过物联网系统实现智能农植园中的远程控制？
辅助分析支架：要实现“学校智能农植园”的物联网远程控制，需要了解物联网系统搭建的3个流程：____、____、____。
01 准备过程
02 整体结构
03 重点说明
04 名词解释
知识探究
核心素养培育
（2）学会解释:如何用python代码实现SIoT物联网平台的消息发送和订阅？
辅助分析支架：
①IOT_pubTopic是消息的主题名称，请补充以下SIoT服务器消息发送代码，实现向’qh/001’主题发送消息：
IOT_pubTopic = '________'
IOT_UserName ='siot'
IOT_PassWord ='dfrobot'
01 准备过程
02 整体结构
03 重点说明
04 名词解释
知识探究
核心素养培育
（2）学会解释:如何用python代码实现SIoT物联网平台的消息发送和订阅？
辅助分析支架：
②以下是实现向SIoT服务器发送消息的核心代码，请将主题变量IOT_pubTopic和消息变量value，填写在相应位置。
while True:
value=input("请输入要发送的消息:")
siot.publish(________,____)
time.sleep(1)
01 准备过程
02 整体结构
03 重点说明
04 名词解释
知识探究
核心素养培育
（2）学会解释:如何用python代码实现SIoT物联网平台的消息发送和订阅？
辅助分析支架：
③SIoT服务器的消息订阅的核心代码如下所示，通过回调函数sub_cb实现消息的订阅，请将消息主题变量和回调函数sub_cb填写在相应位置。
def sub_cb(client, userdata, msg):
print("\nTopic:" + str(msg.topic) + " Message:" + str(msg.payload))
siot.subscribe(________,____)
siot.loop()
01 准备过程
02 整体结构
03 重点说明
04 名词解释
知识探究
核心素养培育
（3）学会求证：用实验结果去支持你解释的观点！
——教师引领学会求证：用python编程，实现物联网系统的消息发送和订阅，完成物联网终端设备的协同工作。
①求证技能：用python编程语言中的第三方库siot和pinpong，常用的软件有mind+或mpython。
②求证活动：用pinpong库和siot库编写python代码实现物联网终端设备的协同工作。
（4）对学科方法、工具或作品进行评价反思
①siot库和pinpong库帮我们解决了什么问题？
01 准备过程
02 整体结构
03 重点说明
04 名词解释
习题测试
1.以下是某组学生完成的“学校智能农植园”项目的物联网系统的消息发送和订阅核心代码
siot.init(CLIENT_ID, SERVER, user=IOT_UserName, password=IOT_PassWord)
siot.connect()

while True:
value=input("请输入要发送的消息:")
siot.publish(IOT_pubTopic,value)
time.sleep(1)
01 准备过程
02 整体结构
03 重点说明
04 名词解释
习题测试
1.以下是某组学生完成的“学校智能农植园”项目的物联网系统的消息发送和订阅核心代码
siot.init(CLIENT_ID, SERVER, user=IOT_UserName, password=IOT_PassWord)
siot.connect()

while True:
value=input("请输入要发送的消息:")
siot.publish(IOT_pubTopic,value)
time.sleep(1)
def sub_cb(client, userdata, msg):
print("\nTopic:" + str(msg.topic) + " Message:" + str(msg.payload))

siot.init(CLIENT_ID, SERVER, user=IOT_UserName, password=IOT_PassWord)
siot.connect()
siot.subscribe(IOT_pubTopic, sub_cb)
siot.loop()
01 准备过程
02 整体结构
03 重点说明
04 名词解释
习题测试
1.以下是某组学生完成的“学校智能农植园”项目的物联网系统的消息发送和订阅核心代码
（1）当订阅的消息内容为“on”时打开电磁阀1秒钟，当订阅的消息内容为“off”时关闭电磁阀，请补全以上代码中的内容①：________、②：________。
def sub_cb(client, userdata, msg):
print("\nTopic:" + str(msg.topic) + " Message:" + str(msg.payload))
if msg.payload=="____①____":
relay.write_digital(1)
time.sleep(1)
relay.write_digital(0)
elif msg.payload=="____②____":
relay.write_digital(0)

01 准备过程
02 整体结构
03 重点说明
04 名词解释
小结回顾
请同学按照下列提示进行总结回顾：
1.学到了哪些知识与技能？
2.提升了哪些方面的能力？
3.生成了怎样的观点？
01 准备过程
02 整体结构
03 重点说明
04 名词解释
作业布置
1.项目实施作业
请各小组对项目探究的阶段成果进行整理并提交，整理内容：
（1）搭建对象、项目方案与小组分工表
（2）物联网系统搭建、使用说明及其评价
（3）Python代码实现物联网系统消息发送和订阅
2.课后挑战作业（书本P64的“挑战”部分）

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