中小学教育资源及组卷应用平台 第 10 课《物物互通有新径》教案 课程名称：第 10 课 物物互通有新径 年级：八年级 课时：45分钟 一、教学目标分析 知识与技能 1.能够准确描述MQTT的通信机制，明确发布者、订阅者和服务器三者的角色及关系。 2.能够熟练使用物联网服务平台（如“掌控 IOT 中小学物联网实验平台”）完成订阅功能的操作，包括注册登录、添加项目与主题、设备配置及代码烧录。 过程与方法 1.通过类比邮政系统理解 MQTT 通信模型，培养抽象思维与跨学科联想能力。 2.通过实践操作在线 MQTT 服务器，提升数字化工具应用能力及问题解决能力。 情感态度价值观 1.激发对物联网技术的兴趣，感受现代通信协议在智能设备互联中的重要性。 2.培养严谨的逻辑思维和团队协作意识，在动手实践中体验科技的实用性与创新性。 二、教学内容及重点 教学重点 1.深入理解 MQTT 的发布 - 订阅机制，掌握发布者、服务器、订阅者的协同工作流程。 2.能独立完成在线 MQTT 服务器的订阅功能操作，包括硬件连接、平台配置及代码调试。 教学难点 1.从实际物联网场景中抽象出 MQTT 通信模型，理解不同协议（如 HTTP、MQTT）的适用场景差异。 2.调试 MQTT 订阅功能时的常见问题排查，如网络连接失败、主题订阅错误等。 三、教学过程设计 教学过程 教学内容 教学方法 情景导入 （5分钟 ） 师：同学们知道在物联网中，为什么需要专门的协议来处理设备的连接和数据的传输呢？ 师：在物联网里，设备类型繁杂，通信需求多样，不同设备硬件、传输能力差异大。专门协议能规范设备连接流程，让五花八门的设备顺利“握手” ；还能保障数据传输的准确性、安全性与高效性，应对物联网多场景、大数据量的传输需求，要是没有统一协议，设备间会像“语言不通”，无法协同工作，所以得靠专门协议打通物物互通的 “新径” ，让物联网高效运转。 师：本节课的学习内容包括：了解 MQTT 的通信机制、体验物联网服务平台。 师：我们将围绕下面两个问题展开今天的学习：MQTT的通信机制是什么？如何利用物联网服务平台实现订阅功能？ 问题导向学习法 知识点 1：了解 MQTT 通信机制（10 分钟） 师：首先，先来了解MQTT通信机制。MQTT 采用发布订阅的通信机制，在这个机制中有三个角色，分别是发布者、服务器和订阅者。发布者和订阅者并不直接向彼此发布或订阅消息，而是由发布消息的客户端向 MQTT 服务器管理的主题上传数据，服务器向订阅该主题的客户端发送消息。如图所示，订阅者 1 预先订阅了主题一，发布者 A 发布主题一后，MQTT 服务器就会把消息传递给订阅者 1 ；订阅者 2预先订阅了主题二，发布者 B 发布主题二后，MQTT 服务器就会把消息传递给订阅者 2 ；订阅者 3 也可以在发布者 A 发布主题一后，再订阅主题一。 师：为了更直观理解，把 MQTT 服务器理解为邮政局，订阅者理解为订报客户，发布者理解为报纸出版机构。报纸出版机构每天都会出版新报纸，并送至邮政局；如果客户订购了一年的报纸，邮政局会每天将新出版的报纸送到客户地址，而不需要客户每天重复订购。 师：现在请同学们思考，在不同的物联网场景中，你认为使用哪种协议更合适？为什么？ 生：分组讨论并回答（如智能农业用 MQTT，因设备多、需低功耗）。 师：HTTP 协议在智能办公场景中，易与办公系统集成，支持多种数据格式，开发调试轻松，助力办公自动化；于智能零售场景，能便捷对接电商、支付系统，通用性强，满足商业交互需求。 师：MQTT 协议在智能物流里，可应对大量设备连接，低功耗特性契合物流中众多传感器实时传输数据的要求；在环境监测方面，其数据包小，节省流量，还支持离线存储，保障数据完整连续，适合长期、不间断的环境数据采集。了解这些，能助我们按需选用协议，实现高效物 ... ...
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