义务教育版（2024）八年级全一册信息科技 第13课 门铃通知即时到 教案.docxVIP

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