中小学教育资源及组卷应用平台 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 单元 第二单元 学科 信息技术 年级 八年级 学习目标 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，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。 重点 1.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ID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 导入新课 展示问题情境中HTTP与MQTT的对比，提问学生MQTT有何独特之处以及为何在物联网领域广泛应用，引发学生思考，引出本节课的主题———MQTT通信协议，激发学生的学习兴趣，学生明确本节课将深入探究MQTT协议的通信机制及其应用。 倾听老师引入相关问题 激发学生的学习兴趣，让从问题中进行思考，从而引出本节课的学习内容 讲授新课 一、了解MQTT通信机制1.讲解MQTT协议的特点，强调其是目前物联网中流行的协议，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 ... ...
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