中小学教育资源及组卷应用平台 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 ... ...
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