第十课物物互通有新径教学设计 人教版信息科技八年级全一册

八年级信息技术义务教育版教学设计课题物物互通有新径单兀第一单兀学科信息技术年级八年级1,理解MQTT通信机制，掌握MQTT协议中发布者、订阅者和服务器（中介）三个角色的功能和相互关系，能够清晰阐述MQTT发布订阅通信模式的工作原理

2.学会利用物联网服务平台实现发布与订阅功能，包括能够找到并注册适合的在线MQTT服务器，学习熟练掌握在平台上创建项目、主题、添加设备的操作，准确配置主控板连接MQTT服务器的参数，以目标及编写代码实现订阅主题消息并接收处理

3.了解在线MQTT服务器和本地MQTT服务器的特点，能够对比分析在不同应用场景下选择合适的服务器类型，理解使用不同服务器的优缺点重卢L MQTT通信机制的理解，使学生深入掌握发布订阅模式下数据传输的原理，明确三个角色（发布者、订阅者、服务器）在通信过程中的作用和交互方式，这是运用MQTT协议进行物联网开发的基础

2.利用物联网服务平台实现订阅功能的操作步骤，包括在线MQTT服务器的使用（平台注册、项目创建、主题设置、设备添加）、主控板连接服务器的参数配置（网络连接、服务器地址、端口、设备II）等）以及订阅功能的代码实现（连接服务器、订阅主题、接收消息处理），确保学生能够成功实现订阅功能，体验MQTT通信过程

3.对比分析在线MQTT服务器和本地MQTT服务器的使用场景，让学生了解两种服务器类型的特点，能够根据实际需求做出合理选择，提高学生在实际项目中的决策能力难点1,深入理解MQTT通信机制中消息的发布、订阅和传递过程，特别是服务器如何管理主题和消息分发，涉及到一定的异步通信和消息队列概念，学生理解起来可能有难度

2.在实践操作中，正确配置主控板连接MQTT服务器的各项参数，理解每个参数的含义和作用，以及根据服务器返回信息调试连接问题，需要学生具备一定的网络知识和调试经验，对学生来说可能是一个挑战

3.理解本地MQTT服务器搭建的过程和原理，涉及到服务器软件的安装、配置和网络设置等方面，对于八年级学生来说，这些操作较为复杂，需要教师详细讲解和指导，学生才能掌握教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图展示问题情境中HTTP与MQTT的对比，提问学生导入新课倾听老师引入MQTT有何独特之处以及为何在物联网领域广泛应用，引激发学生的学习兴相关问题发学生思考，引出本节课的主题一一MQTT通信协议，激趣，让从问题中进发学生的学习兴趣，学生明确本节课将深入探究MQTT协议的通信机制及其应用行思考，从而引出本节课的学习内容讲授新课

一、了解MQTT通信机制深入了解并掌握通过几个学习活动MQTT通信机制让学习开始掌握本1•讲解MQTT协议的特点，强调其是目前物联网中流行等相关的知识节课的重点及难点的协议，具有开放、轻量、可靠、易实现等特点，能够为资源受限的远程设备提供数据传输和监控服务，让学生对MQTT协议有初步的认识2•详细介绍MQTT的发布订阅通信机制，通过图示（如发布者、订阅者和服务器之间的关系图）和简单比喻（如报社、订报人和报社发行站的关系，报社是发布者，订报人是订阅者，发行站是服务器，报社通过发行站将报纸发送给订报人）帮助学生理解三个角色的功能和交互方式发布者负责发布消息到指定主题订阅者预先订阅感兴趣的主题，接收服务器推送的相关消息服务器（中介）管理主题和消息队列，接收发布者的消息并推送给订阅相应主题的订阅者

3.组织学生分组讨论生活中类似MQTT通信机制的场景，如快递配送（快递公司是发布者，收件人是订阅者，快递站是服务器）、社交媒体消息推送（用户发布内容是发布者，关注者是订阅者，社交媒体平台是服务器）等，每个小组推选一名代表发言，分享小组讨论结果，教师进行总结和点评，加深学生对MQTT通信机制的理解，培养学生的抽象思维和类比能力

二、体验物联网服务平台

1.介绍MQTT服务器在通信中的重要性，它是连接发布者和订阅者的桥梁和信息存储基地，引出在线MQTT服务器和本地MQTT服务器的概念,引导学生思考在实践中选择哪种服务器更合适

2.实践操作环节-利用MQTT实现订阅功能实践导入讲解实践要求，即登录在线MQTT服务器，通过订阅主题接收消息感受MQTT通信过程，介绍实验设备（主控板作为订阅端）任务1-熟悉在线MQTT服务器教师演示寻找适合的物联网服务平台的方法（如通过搜索引擎查找知名平台），注册并登录平台的步骤，以及在平台中创建项目、主题和添加设备的操作流程，强调不同平台操作方法可能略有差异，提醒学生注意记录重要信息（如平台生成的设备ID、用户名、密码等），让学生直观学习在线MQTT服务器的使用方法学生分组进行操作，选择一个在线MQTT服务器，完成注册登录、项目创建等操作，教师巡视各小组，及时帮助学生解决遇到的问题（如注册失败、平台界面不熟悉等），确保每个学生都能顺利进入到下一步操作，培养学生的自主操作能力任务2-实现MQTT订阅功能:教师讲解主控板连接MQTT服务器的代码逻辑，逐行解释代码含义（如连接Wi-Fi网络、配置MQTT服务器连接参数、判断连接状态并显示提示信息），让学生理解代码如何实现与服务器的连接，重点强调修改网络名称、MQTT服务器地址、设备ID、用户名和密码等字段的重要性和方法，确保连接参数的正确性学生根据教师讲解和平台提供的信息，修改代码中的连接参数，将程序烧录到主控板，教师检查学生代码修改情况，确保无误后进行下一步操作，培养学生的代码理解和修改能力教师演示订阅MQTT服务器主题消息的代码编写，讲解接收消息处理函数的作用（如定义函数读取主题消息并在主控板显示）和绑定接收事件的方式（将函数与主题关联，当主题收到消息时执行该函数），让学生理解如何实现订阅功能并处理接收到的消息学生编写订阅主题消息的代码，烧录到主控板后，在MQTT服务器中发送消息，观察主控板是否能止确接收并显示消息，教师巡视各小组，帮助学生调试代码和解决问题（如消息接收不到、显示异常等），确保每个学生都能成功实现订阅功能，体验MQTT通信过程，培养学生的实践动手能力和问题解决能力课堂练习进一步拓展本节提出相关问题，提出问题“在利用物联网服务平台实现订阅功能学生之间进行课的学习知识的过程中，你遇到了哪些困难？如何解决的？你认为讨论与思考，进MQTT协议在物联网应用中有哪些优势和潜在问题？”一步扩展所学组织学生分组讨论，鼓励学生分享实践中的经验和问题，知识如服务器连接超时的解决方法、消息丢失的可能原因等，引导学生思考MQTT协议的优势（如轻量级适用于资源受限设备、异步通信提高效率等）和潜在问题（如安全性、可靠性在大规模应用中的挑战等），培养学生的问题解决能力和批判性思维每个小组推选一名代表发言，分享小组讨论结果，其他小组可以进行补充和提问，教师进行总结和点评，强调在物联网应用中不断优化和解决问题的重要性，鼓励学生在今后的学习和实践中深入研究MQTT协议课堂小结对本节课的学习1,与学生一起回顾本节课的重点内容，包括MQTT引导学生总结进行总结通信机制（发布者、订阅者、服务器角色及关系）、在自己本节课的线MQTT服务器的使用方法，强调MQTT协议在物联网数学习收获据通信中的重要性和特点2•提问学生“通过本节课的学习，你对MQTT协议有了哪些新的认识？在生活中你能想到哪些场景可以应用MQTT协议？”引导学生总结自己的学习收获，加深对知识的理解和应用能力，同时培养学生对物联网技术在生活中应用的观察力。