【核心素养目标】第2单元 第3课《物联网系统和反馈控制--物联网系统的搭建》教案-【清华大学版2024】《信息科技》八上

中小学教育资源及组卷应用平台 第2.3课《物联网系统和反馈控制--物联网系统的搭建》教学设计 课题 物联网系统和反馈控制--物联网系统的搭建 单元 第二单元 学科 信息科技 年级 八年级 核心素养目标 信息意识：能够了解物联网系统搭建流程，以及理解数据在物联网中的重要性，能够识别和获取有用的数据。计算思维：能将复杂的物联网系统问题分解为更小的可管理部分，理解MQTT 服务器搭建、物联网系统搭建流程等的操作原理。数字化学习与创新：可以在学习完物联网系统搭建流程、MQTT 服务器、MQTT 客户端编程后结合所学进行简单的物联网应用搭建。信息社会责任：在设计和实施物联网系统时，能够考虑其对社会和环境的影响并确保技术的公平使用，避免数字鸿沟和不平等现象。 教学重点 认识数据如何获取信息并了解数据在生活中的应用。 教学难点 掌握获取数据背后信息的方式并能有效地帮助更好的生活等。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 第2.3课 《物联网系统和反馈控制--物联网系统的搭建》板书课题。1.本课中你将学习：物联网系统搭建的流程是什么如何设置 MOTT服务器如何对 MOTT 客户端进行编程2.前面我们已经学习了很多的物联网知识，是时候大显身手真正动手搭建一个完整的物联网应用了。这一课将从搭建物联网服务器开始，选择合适的物联网终端、传感器和执行器，搭建一个简单而又完整的物联网应用系统模型。3.播放视频 学习新知引入观看教学视频。 初步明确本课所有知识点。将学生的注意吸引到课堂。 讲授新课 新知讲解：板书课题。物联网系统搭建流程搭建一个物联网系统，需要经历物联网服务平台选择、智能终端选择编程语言选择三个阶段，如图 2.3.1所示。1.物联网服务平台的选择 通过对“MQTT通信机制”的学习，我们知道控制端与被控制端的通信需要服务器进行中转。这个中转站统称为“物联网服务平台”，它可以提供设备管理、数据存储、数据处理及数据分析等服务。作为个人用户，我们可以直接使用网络上已经搭建好的物联网服务平台，以实现智能终端与网络甚至是手机端的连接。除了网络平台，我们还可以选择在本地建立服务器，将数据存储在本地。常见的物联网服务平台有OneNET、阿里云等，我们也可以在本地自建MQTT服务器。某物联网服务平台的产品管理界面如图2.3.2所示。用户登录这些平台后便可以设置物联网项目，将各种智能终端采集到的数据上传到该项目中，通过软、硬件结合，搭建一套物联网信息收集系统。OneNET和阿里云虽然功能强大，但其用户主要是企业，不适合为中小学的物联网教学提供服务。SIoT是一个开源MQTT服务器，它拥有数据接收、存储和导出等功能，支持多种操作系统，无须部署、一键运行，尤其适用于中小学的物联网教学。 SIoT的使用方法非常简单。软件运行后，不需要任何注册和设置，利用特定“Topic”的名称(“项目名称/设备名称”)，就能自动在数据库中添加项目和设备名称，并将消息数据存入数据库。2.智能终端的选择 如果仅仅需要完成简单的数据采集工作，大部分开源硬件都能胜任。在将数据上传至物联网时，有的开源硬件需要外接联网模块，而有的开源硬件则自带了Wi-Fi功能，如ESP32、ESP8266等芯片都已经提供了联网功能，使用很方便。但如果想要实现更加复杂的语音、录像功能，则需要选择功能更丰富的智能终端。3.编程语言的选择 我们一般使用功能强大且较为主流的Python语言进行编程，对于部分基于C语言进行编程的智能终端，可以借助pinpong库直接在计算机端运行 Python 代码，通过串口进行通信，便可实现感知和控制。知识拓展1、搭建物联网时，对物联网服务平台选择、智能终端选择、编程语言选择有哪些要求和注意事项？MQTT 服务器搭建MQTT是物联网应用的核心协议，之前介绍的 ... ...