中小学教育资源及组卷应用平台 第4单元 《物联网的数据处理》教学设计 课题 物联网的数据处理（第四课时） 学科 信息科技 年级 八年级下 学习目标 知识与技能：掌握多设备物联网系统的架构设计，能区分不同传感器的数据来源。学会使用MQTT协议实现多设备数据采集与集中控制。能通过实验平台（如SIoT）发布全局或分组控制指令。过程与方法：通过多设备协同实验，理解物联网系统的分布式与集中式管理逻辑。通过问题探究，培养技术方案设计与优化能力。情感态度与价值观：认识物联网规模化应用的复杂性，树立系统化工程思维。理解技术方案需权衡成本、效率与可靠性。 重点 多设备数据区分（红色与蓝色开发板传感器数据接收）。实验平台集中控制命令的下发与执行。 难点 MQTT协议、编程软件与SIoT操作。多设备通信的稳定性保障。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 1、展示“校园路灯系统”场景图，提问：“如何远程管理校园内的大量路灯？”2、物联网系统架构感知层：通过红色和蓝色开发板的光敏传感器实时采集环境光线数据。网络层：利用MQTT协议实现设备与实验平台（SIoT服务器）的通信。应用层：实验平台发布控制指令，远程管理多盏路灯的开关与亮度。 观看视频，思考问题 引出问题：集中控制与分布式传感的协同设计。 讲授新课 规划智能开发板向实验平台订阅的主题：Znld/gz001（主题1）：用于接收来自红色智能开发板光线传感器的数据。红色开发板（传感器A） → 发布数据 → SIoT服务器 → 实验平台（控制端）Znld/gz002（主题2）：用于接收来自蓝色智能开发板光线传感器的数据。蓝色开发板（传感器B） → 发布数据 → SIoT服务器 → 实验平台（控制端）Znld/gz002（主题3）：用于实验平台发布路灯开关控制命令。实验平台 → 下发指令 → SIoT服务器 → 所有路灯（执行器）将光线传感器的数据发送至相应主题。编写程序，订阅相关主题。将蓝色智能开发板的光线传感器数据发送至“znld/gz002”主题。利用智能开发板接受消息。编写程序，使两块智能开发板都可以接受到3个主题的消息，从而控制不同路灯的亮灭。4、测试效果。将程序分别下载至两块智能开发板中并运行，观察OLED屏幕能否显示两个光线传感器采集的数据。思考交流：1、实验平台能集中控制整个校园的路灯吗？答案：可以。理由：通过统一主题发布指令，所有订阅设备均可接收，适合大规模管理。条件：需稳定网络覆盖和服务器性能支持。所有受控的路灯都必须安装光线传感器吗？答案：不需要。理由：成本优化：关键区域（如主干道）安装传感器，次要区域（如停车场）采用定时或联动控制。维护简化：减少传感器数量可降低故障率。应如何取舍？请说明理由。取舍方案：核心区域安装传感器：如主干道、广场，依赖实时环境数据调节亮度。次要区域集中控制：如停车场、花园，采用定时开关或联动核心区域传感器数据。理由：平衡成本与效率：在保证关键区域功能的前提下降低整体成本。灵活管理：通过分组控制兼顾个性化需求与系统稳定性。课后拓展思考：如何实现动态亮度调节？例如根据人流量自动调整亮度等级。能否集成其他传感器？如温度传感器触发雨天增强亮度。 让学生明确要求，理清思路。 课堂小结 教师活动：同学们不仅理解了物联网系统的核心原理，还通过动手实践掌握了远程控制多设备的实现方法。未来可进一步探索复杂场景下的物联网应用，如智慧校园的全面管理！ 回顾并总结自己在本节课中学到的知识和技能。 教学后记 21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页） HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com) " 21世纪教育网(www.21cnjy.com) ... ...
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