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14课 远程控制更便捷 核心素养目标 核心素养目标信息意识：使学生认识到远程控制开锁系统中数据传输、反馈与控制信息的重要性，了解数据如何在控制过程中流转与作用计算思维：让学生学会运用编程思维构建 MQTT 服务器连接、数据发布与订阅以及控制舵机转动的代码框架，实现系统功能，培养学生的代码优化与算法改进能力。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、硬件控制等知识与技术，拓宽数字化学习渠道与自主学习能力。信息社会责任：引导学生思考物联网智能安防系统广泛应用对社会生活、公共安全等方面的影响，培养学生的社会责任感与安全意识，如考虑远程控制开锁可能带来的非法入侵风险及防范措施。。 教学重点 1.物联系统中控制实现的过程以及反馈与控制的关系，利用 MQTT 服务器实现远程控制开锁功能的方法，包括输入、计算和输出模块的协同工作，编写代码实现按键状态数据的采集、发布、订阅以及控制舵机转动的功能。 教学难点 理解 MQTT 服务器在远程控制开锁系统中的数据处理与控制逻辑，尤其是多模块之间的数据交互与协调。 教学方法 讲解，演示 学习方法 讲授法、实践法、小组合作法、任务驱动法、案例分析法 教学用具 计算机，互联网，传感器 教 学 过 程 导入新课 物联系统中的反馈与控制密不可分，控制是基于反馈的数据调整设备或 者系统的工作状态。以火车站的验票系统为例，当乘客在闸机上刷身份证并 注视摄像头时，系统采集乘客的身份数据，通过网络传输到验票服务器；验 票服务器进行分析后，作出是否允许乘客通过闸机的决策，反馈给闸机系 统；闸机系统根据反馈数据判断是否打开闸机（图 14.1）。 教学过程 在物联系统中，控制通常分为人工控制和自动控制。人工控制是由人直 接或间接利用计算机、智能终端等联网设备发送指令，实现对远程设备的控制。自动控制是指物联系统对采集到的数据进行分析和处理，根据设定的控 制规则将决策反馈给设备，无须人直接干预就能控制设备的运转。学习活动 1你见过或听说过哪些远程控制的案例？它们是如何实现控制的？远程控制开锁功能由输入、计算和输出三个模块组成，如表 14.1 所示。模块硬件实现思路输入模块主控板、按键传感器采集按键状态数据，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、舵机订阅 MQTT 服务器相应主题，收到消 息后控制舵机转动学习活动2模拟实现远程控制开锁功能本活动使用 2 个主控板、1 个按键传感器、1 个舵机和 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。任务 1 将控制信息发布至 MQTT 服务器跟上节课相似，可以自定义主题“Door/Lock”，当系统获取门铃被按下 的数据后，按规定向该主题发送消息“open”。1. 当主 控 板 A 获 取 到 按 键 被 按 下 的 数 据 时， 向 MQTT 服 务 器 的 主 题 “Door/Lock”发送消息“open”，主要代码如图 14.3 所示。2. 把程序烧录到主控板 A。按下与主控板 A 相连的按键传感器，观察 MQTT 服务器是否收到消息。任务 2 利用订阅控制舵机1. 在 MQTT 服务器中订阅主题“Door/Lock”，如果收到的消息是“open”， 控制舵机执行旋转动作模拟门锁的打开过程，主要代码如图 14.4 所示。2. 把程序烧录到主控板 B。3. 按下与主控板 A 相连的按键传感器，观察舵机是否转动。 课堂小结 1．物联系统中的反馈与控制密不可分，控制是基于反馈的数据调整设备或者系统的工作状态。控制通常分为人工控制和自动控制。 2．远程控制开锁功能由输入、计算和输出三个模块组成，可以利用MQTT的 ... ...
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