资源简介

(共25张PPT)
（义务教育版）八年级
全一册
第10课
物物互通有新径
学习目标
激趣导入
学习活动
思考-讨论
实践探究
课堂小结
拓展-提升
单元主题
单元主题
单元名称 课名称 核心内容
第二单元 万物互联有协议 第6课　数据传输方式多 物联网数据传输方式，涉及多种协议
第7课　电子标签我揭秘 RFID的工作原理，读取电子标签编号实践探索
第8课　巧用蓝牙做工具 蓝牙的工作原理，近距离通信的特点，蓝牙翻页笔实践探索
第9课　互联协议仍沿用 HTTP的工作原理，互联网中天气数据实践探索
第10课　物物互通有新径 MQTT的工作原理，发布及订阅功能实践探索
学习目标
激趣导入
【问题情境】
上节课我们发现，用 HTTP 协议让传感器获取天气数据时，会遇到什么问题？
激趣导入
【建构】
生活中，智能手表要实时接收消息、土壤湿度传感器要定时发送数据，这些低功耗设备用 HTTP 通信根本行不通 —— 那有没有一种‘省电费、传得快’的通信方式呢？就像我们不用每次都打电话问朋友近况，而是关注他的朋友圈，他发动态我们就能及时看到，不用反复联系。这种‘关注 - 推送’的方式，就是物联网专用协议 MQTT 的核心逻辑！
今天我们就来学习‘物物互通有新径’，揭秘 MQTT 协议的通信机制，体验物联网服务平台，亲手实现设备间的‘发布 - 订阅’功能，看看它如何解决 HTTP 的痛点！
学习活动
学习活动
MQTT通信机制
一
学习活动
一、MQTT通信机制
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。
学习活动
一、MQTT通信机制
　　MQTT 采用发布订阅的通信机制，有三个角色：
（1）发布者
（2）服务器（中介）
（3）订阅者
学习活动
一、MQTT通信机制
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。
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。
实践探究
体验物联网服务平台
二
学习活动
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，也是信息的存储基地。在实践中，既可以选择在线的MQTT服务器，也可以搭建MQTT的本地服务器。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
二、体验物联网服务平台
实践任务：
登录在线 MQTT 服务器，通过订阅主题及接收 MQTT 服务器发送的消息，感受 MQTT的通信过程。
【利用MQTT实现订阅功能】
学习活动
二、体验物联网服务平台
1. 寻找适合的物联网服务平台，连接MQTT服务器（以 MQTTX Web 为例）。
学习活动
二、体验物联网服务平台
2. 实现订阅MQTT服务器的主题消息。
学习活动
二、体验物联网服务平台
3. 在MQTT服务器中发送消息。
学习活动
二、体验物联网服务平台
4. 验证接收成功。
学习活动
二、体验物联网服务平台
如果有多个订阅者都订阅了‘室内温湿度’主题，发布者发送一条消息，会有什么结果？
【思考-讨论】
思考：相比HTTP，MQTT有何优势？
学习活动
MQTT VS HTTP
三
学习探究
三、MQTT VS HTTP
对比维度 MQTT HTTP
头部开销 极小（2-5 字节） 较大（数十至数百字节）
通信模式 一对多 / 多对多 一对一
实时性 高（主动推送） 低（需轮询）
功耗表现 低功耗 功耗较高
适用场景 物联网设备、传感器通信、智能家居、远程监控 Web应用交互、客户端主动查询数据
课堂小结
拓展-提升
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。
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第10课 物物互通有新径 教学设计
课题 物物互通有新径 单元 第二单元 学科 信息科技 年级 八年级
单元主题 【学情分析】在互联网应用与创新模块中，学生已经学习了互联网的一些协议。而在物联网中，物与物之间的“交流”也需要遵循一定的通信规则，这种通信规则就是物联协议。如果说传感器是物联网的“感官”，那么物联协议就是将遍布各处的传感器连接起来的“神经系统”，为各类物联设备之间进行数据交换和资源共享提供保障。物联协议比较多，还处于规范和发展中，本单元主要介绍几种常见的物联协议。本单元围绕“万物互联有协议”主题，从探讨物联数据的传输方式开始，通过介绍物联网中的通信协议，开展 RFID、蓝牙、HTTP 和 MQTT 等实践探索，让学生真正体会物联协议的功能和特征，理解协议的重要作用。【内容结构】
学习目标 1. 信息意识：通过体验物联网的数据交互方式，了解万物互联和智能感知对信息社会发展的作用，感受物联网给人们的学习、生活和工作方式带来的改变。2. 计算思维：在实践应用中，熟悉数字平台中技术工具、软件系统的功能与应用，知道数字设备获取数据的方法，理解网络中数据编码、传输和呈现的原理。3. 数字化学习与创新：在学习过程中，了解物联网“大场景”“小应用”的特点，选择恰当的数字设备和数字平台支持学习。4. 信息社会责任：在物联网应用中，了解网络空间中物品标识和虚拟身份的意义，知道数据安全防护的常用方法和策略，保护个人隐私，尊重他人隐私。
重点 MQTT的通信机制；利用物联网服务平台实现发布与订阅功能。
难点 利用物联网服务平台实现发布与订阅功能。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
激趣导入 【问题情境】上节课我们发现，用 HTTP 协议让传感器获取天气数据时，会遇到什么问题？【建构】生活中，智能手表要实时接收消息、土壤湿度传感器要定时发送数据，这些低功耗设备用 HTTP 通信根本行不通 —— 那有没有一种‘省电费、传得快’的通信方式呢？就像我们不用每次都打电话问朋友近况，而是关注他的朋友圈，他发动态我们就能及时看到，不用反复联系。这种‘关注 - 推送’的方式，就是物联网专用协议 MQTT 的核心逻辑！今天我们就来学习‘物物互通有新径’，揭秘 MQTT 协议的通信机制，体验物联网服务平台，亲手实现设备间的‘发布 - 订阅’功能，看看它如何解决 HTTP 的痛点！ 注意、思考、讨论 吸引学生的注意力，启发学生思考。
学习活动 【学习活动】一、MQTT通信机制【学习探究】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。　　MQTT 采用发布订阅的通信机制，有三个角色： （1）发布者 （2）服务器（中介） （3）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。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。【学习活动】二、体验物联网服务平台【实践探究】MQTT 服务器是连接发布者和订阅者之间的重要桥梁，也是信息的存储基地。在实践中，既可以选择在线的MQTT服务器，也可以搭建MQTT的本地服务器。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。【利用MQTT实现订阅功能】实践任务：登录在线 MQTT 服务器，通过订阅主题及接收 MQTT 服务器发送的消息，感受 MQTT的通信过程。寻找适合的物联网服务平台，连接MQTT服务器（以 MQTTX Web 为例）。实现订阅MQTT服务器的主题消息。在MQTT服务器中发送消息。4. 验证接收成功。【思考-讨论】如果有多个订阅者都订阅了‘室内温湿度’主题，发布者发送一条消息，会有什么结果？思考：相比HTTP，MQTT有何优势？【学习活动】三、MQTT VS HTTP【实践探究】 听讲、思考、讨论 教师通过引领学生学习课程内容，促进学生学习知识。学生通过认真听讲、合作探究等方式，积极学习基础知识和相关技能。另外，通过提问的方式引发学生思考，培养其思考和解决问题的能力。
课堂小结 知识回顾 对课堂知识进行总结和梳理，帮助学生更好地理解和掌握所学内容。
拓展-提升 【拓展-提升】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。 自主探究 通过拓展建立 “本地服务 + 终端通信” 的基础认知，为后续物联网多设备接入、数据传输等复杂应用学习铺垫实践基础，深化对 MQTT 协议轻量化应用价值的理解。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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