1.2 班级智能养花服务平台 教案　2022—2023学年电子工业出版社（2022）初中信息技术第四册

信息科技 第2课 班级智能养花服务平台 教学设计 课题 班级智能养花服务平台 单元 第二单元 学科 信息科技 年级 八年级下 教材 分析 通过情景描述、实践探究、知识拓展和巩固练习等，将信息科技与新方法、新应用有机地结合在一起，帮助学生了解信息科技应用中的科学原理、思维方法、处理过程和工程实现。学生通过对本教材的学习逐步掌握信息科技的相关知识，具备一定的科学精神和科技伦理，提高创新能力，夯实信息社会责任，发挥信息科技课程的独特育人价值，为数字强国培养优秀接班人和建设者。 教学 目标 1、信息意识：体验物联网交互方式,感受物联网给人们的学习、生活和工作方式带来的改变。 2、计算思维：在实践应用中,熟悉网络平台中的技术工具、软件系统的功能与应用。 3、数字化学习与创新：在学习过程中,选择恰当的数字设备支持学习,改变学习方式。 4、信息社会责任：明确科技活动中应遵循的价值观念、道德责任和行为准则。 重点 1、了解MQTT的概念 2、了解MQTT的三种角色 3、了解MQTT的特性 4、了解消息的订阅与发送 难点 1、掌握向服务平台发送预警信号程序 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 养花服务系统是为方便用户管理花卉植物而开发的智能系统,此系统能够实现智能检测环境和土壤的温湿度,将数据返回的服务器,然后智能终端从服务器上获取到数据后进行相应处理。 播放短片引出今天教学内容班级智能养花服务系统。 观看视频 思考：MQTT协议和HTTP协议有什么异同。 激发学生对智能系统和服务系统的学习兴趣并快速进入学习状态 讲授新课 一、搭建MQTT服务器 1、MQTT是一种发布/订阅模式的消息传输协议。 MQTT的三种角色： （1）发布者 可以发布不同类型的消息，消息的类型叫作主题。 （2）订阅者 只有订阅了某个主题的订阅者才能收到关于该主题的消息。 （3）代理 它是云端的应用程序或一台设备，让发布者和订阅者不需要知道对方IP地址和端口，就可以发布或接收消息。 2、MQTT的特性： （1）使用发布/订阅消息模式，提供一对多的消息发布； （2）对负载内容屏蔽的消息传输； （3）使用 TCP/IP 提供网络连接； （4）有三种消息发布服务质量： （5）小型传输，开销很小，协议交换最小化，以降低网络流量； （6）通知有关各方客户端异常中断的机制。 3、MQTT搭建过程： （1）设定主题并启动； （2）Python模式下；点击“扩展”——“添加”按钮，加载“物联网服务器”中的“MQTT服务器端”模块。 （3）一键启动物联网服务器。 单击“MQTT服务器端”模块，单击指令上方的“启动物联网服务器”按钮，选择“启动”即可打开物联网平台。 二、消息的订阅与发送 1、以1号盆栽土壤湿度传感器为例，搭建MQTT服务器。 2、发送盆栽土壤湿度数据程序。 3、选择数量与数据范围，点“提交”按钮，就可以看到1号盆栽土壤湿度数据曲线图。 三、向服务平台发送预警信号 1、智能养花服务平台工作过程 （1）实时显示盆栽的环境数据曲线图 （2）在线监测感测系统中设备的运转情况 （3）消息交换的中心 （4）感测系统检测到盆栽缺水时发送预警信号 （5）推送到服务平台对应的主题中 2、缺水时向MQTT服务器发送预警信号的程序 3、缺水时向MQTT服务器发送预警信号的程序的不足： 当盆栽的土壤湿度小于30%RH时，会不断地向MQTT服务器发送数据，这样会一直占用资源，其他的盆栽无法与MQTT服务器正常通信。 4、解决方案：增加全局变量flag，通过变量flag的真假值切换，保证预警信号只发送一次，不会一直占用资源。 5、项目实施——班级智能养花系统之服务系统。 练一练 1、什么是MQTT中的主题？ 2、简述MQTT的特性。 3、简述智能养花服务平台工作过程。 4、简述缺水时向MQTT服务器发送预警信号的程序的不足和解决方案。 通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务。 通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务 通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务 学生小组间讨论，共同完成任务。 通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务 通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务 培养学生自主学习能力 布置作业 1、MQTT传输协议有三种角色（ ）、（ ）和（ ）构成的。在智能养花系统中，分别由（ ）、（ ）和（ ）充当这三个角色。 2、MQTT服务器中主题的作用是（ ）。 3、将家中的电脑设置成智能养花系统的服务平台，实现智能养花系统的远程监测。 4、