第三单元 第13课 门铃通知即时到+教学设计 2025—2026学年人教版（2024）初中信息技术八年级全一册

《第 13 课 门铃通知即时到》详细教案 一、课程基本信息 1. 课程名称：第 13 课 门铃通知即时到 1. 所属单元：第三单元 简单物联功能实践 1. 课时安排：1 课时（约 45 分钟） 1. 授课对象：具备基础物联网概念认知的学生 二、教学目标 1. 知识与技能 3. 了解门铃远程通知的工作过程，认识物联系统中的反馈，知道反馈的作用。 3. 了解使用物联网服务平台存储和传输数据的方法，能够实现门铃远程通知功能。 1. 过程与方法 3. 通过小组讨论和实践操作，培养分析问题和解决问题的能力。 3. 在搭建门铃远程通知系统的过程中，提高动手实践能力和团队协作能力。 1. 情感态度与价值观 3. 感受物联网技术在生活中的应用，激发对物联网技术的兴趣和探索欲望。 3. 培养严谨的科学态度和创新精神。 三、教学重难点 1. 教学重点 3. 认识物联系统中的反馈及反馈的作用。 3. 掌握门铃远程通知功能的工作原理和实现方法。 1. 教学难点 3. 理解物联网服务平台在门铃远程通知功能中的作用。 3. 完成门铃远程通知系统的搭建和代码调试。 四、教学准备 1. 硬件设备：2 块掌控板（ESP32 主控）、2 根 Micro-USB 数据线、1 台安装 Mind + 软件的电脑、1 个 2.4GHz 频段的 WiFi 网络。 1. 软件资源：Mind + 软件、Easy loT 平台（需提前免费注册账号）。 1. 教学材料：PPT 课件、实验步骤指导单。 五、教学过程 （一）课堂导入（5 分钟） 1. 教师通过生动的语言提问：“同学们，在日常生活中，电子门铃是很常见的东西。那大家有没有想过，当有人按下门铃时，我们为什么能及时收到消息呢？它背后的工作奥秘是什么呢？” 1. 给予学生 2 分钟左右的时间自由发言，鼓励他们结合自己的生活经验，分享对电子门铃工作原理的理解。有的学生可能会说 “里面有电线连接”，有的可能会提到 “通过网络传输信号” 等。 1. 教师对学生的发言进行总结：“大家的想法都很有道理，电子门铃确实有其独特的工作方式。而今天我们要学习的，就是更先进的门铃远程通知功能，看看它是如何实现即使我们不在家，也能知道有人按门铃的。” 由此引出本节课的主题，激发学生的学习兴趣。 （二）学习新知（15 分钟） 1. 认识物联系统中的反馈 3. 教师进行讲解：“在物联系统中，反馈就像是系统的‘回应’，是针对现实世界的情况采取行动的过程。比如，当我们设定好空调的温度后，空调根据室内实际温度进行调节，这就是一种反馈。而那些能够实现反馈的设备，就被称为输出设备，像我们家里的灯泡、音响等都可以是输出设备。” 3. 展示相关图片（如智能家居中，当检测到室内光线较暗时，灯光自动亮起；当检测到有人靠近时，音响播放欢迎语等），让学生更直观地感受物联系统中的反馈。 3. 组织学生进行小组讨论，时间为 3 分钟，讨论主题是：“以通知的形式反馈是物联门锁的一个重要功能，结合生活实际，描述‘门铃按、通知到’的工作过程。” 3. 各小组派代表发言，教师认真倾听并进行点评。最后总结得出工作过程：家中门铃被按下→相关设备获取到按键状态数据→这些数据通过网络发布至特定的主题；用户的终端设备从该主题中接收数据→终端设备显示 “有人按门铃” 的通知。同时强调远程通知可使用 MQTT 协议，门铃被按下是触发这一系列过程的条件，用户终端就是输出设备。 1. 分析门铃远程通知功能 3. 教师介绍：“门铃远程通知功能主要由输入、计算和输出三个模块组成，它们相互配合，才能实现远程通知的效果。” 3. 分别详细讲解三个模块的作用： 16. 输入模块（门铃端）：它的主要任务是采集按键状态数据，当门铃被按下时，能及时捕捉到这一信息，并将其发布到对应的主题消息中，所使用的硬件是掌控版 A。 16. 输出模块（用户端）：负责订阅之前提到的主题消息，当有新的消息发布到该主题时，它能接收到，并以显示通知的方式告知用户，所使用的硬件是掌控版 B。 16. 计算模块（物联网服务平台）：相当于一个 “中转站”，它搭建了本地 MQTT 服务器，负责处理和转发数据，让输入模块和输出模块之间能够顺利通信，所使用的硬件是计算机。 3. 展示通信流程示意图，图中清晰标明输入模块、计算模块和输出模块之间的数据传输路径和方式，帮助学生理解三个模块之间的协作关系。 （三）实践操作（20 分钟） 1. 实践导入 3. 教师明确本次实践的目标：“我们要使用 Mind + 的积木编程来实现 MQTT 门铃系统，让两块掌控板通过 MQTT 进行通信，搭建一个即时门铃通知系统。具体来说，当门铃端（A 板）检测到按钮被按下时，会发送 MQTT 通知；而用户端（B 板）接收到通知后，会触发声光报警，也就是灯光闪烁并且发出声音提示。” 1. 探究实践一：搭建实验环境 3. 连接无线网络：教师指导学生确保电脑和掌控板都连接 WiFi 网络。可以先让学生检查自己电脑的 WiFi 连接情况，再演示如何将掌控板连接到指定的 WiFi，提醒学生注意输入正确的 WiFi 名称和密码。 3. 搭建本地 MQTT 服务器：指导学生登录 Easy loT 平台，在平台上找到并获取服务器地址、端口号、用户名和密码。教师可以一步步演示登录过程和查找这些信息的位置，让学生做好记录。 1. 探究实践二：编写代码并调试 3. 门铃端（A 板）代码编写：教师展示主要代码示例，并详细讲解各部分的作用。例如，当 A 按钮被按下时，掌控板 A 的屏幕会显示 “发送中...”，同时通过 MQTT 发送消息 “ring” 至 Topic_0，并且会播放一段音乐，相应的指示灯也会亮起。讲解完成后，给学生 5 分钟时间，让他们按照示例进行代码编写。 3. 用户端（B 板）代码编写：同样展示代码示例并讲解，当掌控板 B 接收到 Topic_0 的 MQTT 消息时，会清除屏幕第 4 行的内容，并在该位置显示 “有人按门铃！”，同时可能会有灯光闪烁等提示。再给学生 5 分钟时间编写代码。 3. 小组合作：学生以小组为单位，相互检查代码编写情况，共同解决遇到的问题。教师在教室中巡回指导，对于学生提出的疑问，如代码积木的拼接错误、参数设置不当等，及时给予帮助。 3. 运行验证功能：学生将编写好的代码分别烧录到对应的掌控板中，然后进行功能测试。按下掌控板 A 的按钮，观察掌控板 B 是否有相应的通知显示和声光提示。如果出现问题，如无法发送或接收消息，引导学生检查 WiFi 连接、服务器信息是否正确、代码是否有误等，并进行调试。 1. 实践总结 3. 各小组派代表展示实践成果，描述测试过程和结果。 3. 教师对各小组的实践情况进行总结，指出在实践过程中出现的常见问题，如服务器连接失败、消息发送或接收延迟等，并讲解解决这些问题的方法。 （三）课堂总结（3 分钟） 1. 教师带领学生一起回顾本节课的主要内容：物联系统中的反馈及其作用、门铃远程通知功能的组成和工作原理、实践操作的步骤和要点。 1. 再次强调反馈在物联系统中的重要性，它使得物联系统能够根据实际情况做出相应的调整和回应；同时强调 MQTT 协议在远程通知中的关键应用，它为数据的传输提供了可靠的方式。 1. 鼓励学生在生活中多观察和思考物联网技术的应用，比如智能手环如何监测我们的运动数据并反馈给我们，培养他们的创新意识。 （四）安全注意事项（2 分钟） 1. 在使用电源时，必须使用 5V/1A 电源适配器供电，避免使用不符合规格的电源，以防损坏设备。 1. 掌控板属于电子设备，要避免接触水源，防止短路损坏。 1. 在进行物理按钮接线操作时，一定要先断开电源，确保操作安全。 1. Iot_id 和 Iot_pwd 是用于连接物联网平台的重要信息，不能公开分享给他人，以免造成信息泄露和设备被非法控制。 六、板书设计 第13课 门铃通知即时到 一、实现门铃远程通知功能 1. 定义：针对现实世界采取行动的过程 2. 输出设备：可用于反馈的设备 3. “门铃按、通知到”工作过程 二、门铃远程通知功能 1. 输入模块：采集数据，发布消息（掌控板A） 2. 计算模块：搭建MQTT服务器（计算机） 3. 输出模块：订阅消息，显示通知（掌控板B） 三、实验操作与分享 七、教学反思 1. 本节课通过创设问题情境进行导入，有效地激发了学生的学习兴趣，让学生能够主动参与到课堂讨论中，积极表达自己的想法，课堂氛围较为活跃。 1. 在讲解物联系统中的反馈和门铃远程通知功能时，结合了丰富的图片和生活实例，将抽象的概念变得直观易懂，有助于学生理解和掌握相关知识。 1. 实践操作环节，学生的积极性很高，通过小组合作完成任务，不仅培养了学生的团队协作能力和动手能力，还让他们在实践中加深了对知识的理解。但在代码调试过程中，部分学生遇到了较多困难，需要教师花费较多时间进行指导。 1. 下次教学可以提前准备一些常见的代码错误案例，如积木拼接顺序错误、参数设置错误等，在实践操作前进行讲解，让学生了解这些错误的表现和解决方法，帮助他们减少调试时间，提高实践效率。同时，增加一些拓展性问题，如 “如何实现门铃远程视频通话功能”“除了门铃，还有哪些设备可以应用这种远程通知技术” 等，引导学生进一步思考物联网技术的其他应用。 学科网（北京）股份有限公司 $$