第三单元第 5 课 制作简易电子班牌 学历案 2025-2026学年青岛版初中信息技科技第五册

该初中信息科技学历案以“制作简易电子班牌”为核心任务，引导学生理解MQTT协议、掌握Easy IoT平台操作及掌控板与平台交互。学习支架包括课前微课《MQTT协议通俗讲解》、在线流程图工具ProcessOn、编程模板，通过任务单分层预习及小组合作探究，达成物联网设备交互技术的学习目标。 特色在于项目式学习贯穿始终，情境导入通过远程控制灯激发兴趣，任务链（认识协议-平台体验-远程控灯-创新实践）培养计算思维与数字化学习能力。评价任务与目标对应，安全操作要点强调账号保护与编程保存，体现信息意识与责任，学生在“做中学”中提升系统分析与问题解决能力。

第 5 课 制作简易电子班牌 【课题与课时】 课题：制作简易电子班牌 课时：1 课时 【课标要求】 《义务教育信息科技课程标准 (2022 版)》课程内容要求学生能利用在 线平台和工具体验身边数字模拟的控制系统，理解控制系统的工作过程（输 入 - 计算 - 输出）；能通过实践探究活动，学会自顶向下的系统分析、设 计方法，树立系统性思维；能运用物联网协议实现设备与平台的交互，提升 数字化学习与创新能力。 【学习目标】 1.理解 MQTT 协议，能够通过互联网将掌控板连接到Easy IoT 平台上，掌握 Easy IoT 平台的数据显示以及指令的发送。 2.通过研究制作简易电子班牌，了解技术与生活的关联，并从中运用新知识 改造周边物品，提高查阅资料和适应新知识的能力。 3.通过电子班牌项目，提高实际操作能力，体验物联网的乐趣。 【评价任务】 1.完成任务一、二检测目标一。 2.完成任务三检测目标二。 3.完成任务三、学以致用实践创新，检测目标二、三。 【资源、前备知识提示】 硬件资源包： 资源类型 具体内容 安全操作要点 硬件资源 掌控板（1 块 / 组）、USB Type-C 线（1 根 / 组）、RGB 灯（板载， 无需额外接线） USB 线插紧，避免上传程序时断 开；编程时保存程序，避免丢失 软件资源 Mind + 编程软件、Easy IoT 平 台 （https://iot.dfrobot.com.cn /）、在线流程图工具（ProcessOn， Easy IoT 仅注册学生账号，不泄 露账号密码；流程图工具仅本小 组编辑 25 学科网（北京）股份有限公司 资源类型 具体内容 安全操作要点 画 MQTT 流程） 数字资源 微课《MQTT 协议通俗讲解》、 《Easy IoT 添加设备步骤图》、 MQTT 数据收发编程模板 步骤图打印分发给小组，方便对 照操作；编程模板仅作参考，不 直接复制 【课前预习】 任务单：物联网平台准备 必做任务（全员完成）： 访问 Easy IoT 平台（https://iot.dfrobot.com.cn/），用学生邮箱或手机 号注册账号； 尝试 “添加新设备 ”，记录操作步骤（如 “登录→工作间→添加新设备→ 命名→查看 IoT_id ”）； 选做任务（二选一）： 基础组：观看微课《MQTT 协议通俗讲解》，用 “邮局送信 ” 类比，描述 MQTT 的工作过程（如 “发布者 = 寄信人，代理 = 邮局，订阅者 = 收信人 ”）； 挑战组：在 Mind + 中提前添加 “MQTT ” 扩展，找到 “MQTT 初始化参数” “MQTT 发送消息 ” 积木的位置。 【学习过程】 （一）创设情境 激趣导入 在办公室登录 Easy IoT 平台，向教室的掌控板发送 “open ” 指令， 掌控板 RGB 灯点亮；发送 “close ” 指令，RGB 灯熄灭；同时，掌控板将 教室内的光线数据实时上传到平台，老师没在教室，怎么控制灯？掌控板的 光线数据怎么传到平台？今天我们制作 “简易电子班牌 ”，学习物联网设备 与平台交互的核心技术 ——MQTT 协议和 Easy IoT 平台。 （二） 自主合作 探究新知 任务一：认识 MQTT 协议 1.阅读资料结合知识窗回答问 题：MQTT 协议有几个部分组成？ 知识窗： 基于发布/订阅模式的 MQTT 协 议 中有 3 种角色：发布者、代理和订 阅者。 发布者向代理发布消息，代理 向订阅者转 发这些消息。通常情况 下，客户端的角色 是发布者和订阅 者，服务器的角色是代 理，但实际 上，服务器也可能主动发布消 息或者 订阅主题。 工作流程如下： 客户端 A 采集温度信息，并以主 题 temperature 发布出去，服务器接收 到信 请描述 MQTT 协议的工作流程。 1.做一做：用“ 邮局送信 ”类 比，画 MQTT 流程图。 26 学科网（北京）股份有限公司 3.观看视频结合加油站了解 MQTT 协议，议一议：身边哪些 设备可能用到了MQTT 协议?尝 试列举一下。 息后，将主题包含的信息转发给 订阅了此 主题的客户端B 和 C。 加油站 随着物联网的发展，MQTT 协议自身在 不断地完善。国内外一些厂商也纷纷入局 物联网，提供相应的物联网消息通信服务。 国内外一些企业也将 MQTT 协议作为其物 联网云平台的接入协议之一，如百度的智 能云天工物联网平台、阿里的阿里云物联 网平台、微软的 Azure IoT 等。 一点通 获取 Easy IoT 连接参数首次登录 Easy IoT(http://iot.dfrobot.com.cn/), 需要注册，点击左下方的“注册 ”,用手机 号或邮箱进行注册。注册完毕，用对应账 号登录进入“工作间 ”。进入“工作间 ” 后，选择“添加新的设备 ”,点击图中绿色 框中“眼睛”按 钮，即可以看到“ Iot_id ” “ Iot_pwd ”参数数值。点击“添加新的 设 备 ”可以得到“Topic ”。“NewDevice ” 可以给设备命名。 知识窗 采样频率，也称为采样速度或者采 样 率，定义了单位时间内从连续信号中提取 并组成离散信号的采样个数。它的单位用 赫兹(Hz)来表示。通俗地讲，采样频率是 指计算机单位时间内能够采 集多少个信 号样本。采样频率越高，获得的波形质量 越好，占用存储空间也就越大。 任务二：Easy IoT 初体验 1.观看视频，阅读一点通我们 认识一下Easy IoT 平台说一 说：Easy IoT 平台有什么作 用？ 如何获取 Easy IoT 连接参数？ 2.动手做一做：在 Mind+编程 平台中增加 Easy IoT 功能。 （1）将编程模式切换到“上传 模式 ”, 选择“主控板 ”类型 为“掌控板 ”。 （2）在“ 网络服务 ”中选择 “Wi-Fi”“MQTT ”。 （3）设置“ 网络服务”。 （4）在 “MQTT 初始化参数 ”。 3.动手尝试：掌控板与平台交 互，获取掌控板的光线值，发 送给 Easy IoT 平台。 4.观看视频，阅读知识窗议一 议：Easy IoT 每个账户可以存 储 1000 条消息，现在 要记录 2 小时内的光线值变化情况，为 了尽可能多地采集数据，可以间 隔多少时间采集一次数据? 5：参考代码，思考动手试一试： 27 学科网（北京）股份有限公司 利用掌控板、掌控宝、温湿度 传感 器和Easy IoT 记录一 下 24 小时内环境温 度的变 化。 (温湿度传感器连接到P1 引脚。) 任务三：远程开关灯 1.想一想：怎样用掌控板和 Easy IoT 平台远程控制灯光? 2.观看视频阅读一点通动手做 一做:编写程序实现 Easy IoT 发送消息并显示在屏幕上。 （1）将掌控板联网并连接到 Easy IoT 平台 （2）编写接收代码，将收到的 MQTT 信息显示在屏幕上。 （3）选择设备，点击“发送消 息 ”指令。 （4）在“发送新消息 ”对话框 中，输 入 “open ” 并点击 发送。 （5）观察掌控板的效果。 3.阅读加油站，小组讨论远程控 制灯开关流程图，动手试一试： 尝试使用收到的信息控制板载的 RGB 灯吧。例如： 收到信息 “open” 后打开RGB 灯，收 到信息 “close” 后关闭RGB 灯。 一点通 编程代码 加油站 消息有两种方式：消息前加上“-> ” 符号，本消息不会被存入本设备的数据库， 同时消息对话框中也不会显示此次消息的 内容 。消息前不加“-> ”符号，此消息会 占用一个数据存储，同时会显示在消息对 话框中 （三）学以致用 实践创新 随着智慧校园建设的推进，越来越多的数字化设备进入了校园和教室。 智能电子班牌可以实时显示课程表、作业、通知、天气预报和考勤等信息， 极大地丰富了学校的信息技术环境。电子班牌取代了传统的班级黑板报和墙 28 学科网（北京）股份有限公司 上的宣传，具有时效性强、操作简单等优点，是智慧校园环境下的一个很好 的应用工具。 1. 项目分析与方案设计 智能电子班牌安装在教室门口的设备，用于老师发布公告、提供基本信 息查询窗口，以及远程开关教室内的灯。通过电子班牌，老师可以及时发布 公告，方便联系学生，学生也可以方便地了解作业、 日常注意事项等信息。 同时，电子班牌还具备远程开关教室内灯光的功能，方便老师进行远程控制， 提高用电效率。 根据智能电子班牌的功能分析，结合掌控板和物联网的特点，完成下表 中作品 的功能和设计要求。 功能需求 硬件、软件、平台需求 功能描述 远程开关灯 利用掌控板上的RGB 灯模拟 可以远程控制RGB 灯的亮灭 通知公告 日期显示 2.资源准备与小组分工 根据需求分析准备相应的资源，进行小组分工合作完成简易电子班牌的制作。 (1)准备工作。掌控板、可以联网的 Wi-Fi 、Easy IoT 账号、Mind+ 编程软 件、DHT11 温湿 度传感器。 (2)设计显示界面。OLED(128×64) 分辨率需要显示的内容 ：环境信息、 日期、公告。 (3)根据制作任务进行恰当的小组分工。 3.编程实现 模块一：远程开关灯。 模块二：发布公告。 模块三： 日期显示。 4.调试与优化 成熟稳定的程序需要进行不断的调试和完善。在调试中，将发现的问题进 行归类分析，找出问题出现的位置和原因，有针对性地进行程序改良和优 化。 （四）交流展示 评价反馈 1.请小组代表进行项目展示，并对本组遇到的问题以及解决办法进行汇报。 2.其他小组评价:发现优点，提出不足。 3.根据项目评价量表对本次项目实践的过程进行评价。 评价项 目 评价标准 评价等级 29 学科网（北京）股份有限公司 过程评价 根据小组分工，能积极地参与探究活动，主动学习相关知识，掌握相 应技能 ☆☆☆ 会制订有效的设计方案，并按照设计方案开展学习活动 ☆☆☆ 学会使用Easy IoT 平台，可以远程控制掌控板 ☆☆☆ 活动中安全使用各种工具，活动后将工具材料摆放工整 ☆☆☆ 成果评价 能够实现电子班牌的简易功能，作品运行时响应及时 ☆☆☆ 作品中体现出创新意识和个性化设计 ☆☆☆ 作品程序编写规范，逻辑清晰，指令运用恰当 ☆☆☆ 电子班牌显示界面布局合理，信息传递准确 ☆☆☆ 填表说明：请将☆涂上颜色，★表示合格，★★表示良好，★★★表示优秀。 （五）归纳总结 拓展提升 1.学生分享：“这节课我学会了______（MQTT 协议 / Easy IoT 操作 / 远 程控制），知道了______（发布者 / 代理 / 订阅者）的作用 ”； 2.拓展任务：课后尝试用 2 个掌控板交互（1 个发数据，1 个收数据控灯）， 加深对 MQTT 的理解。 【检测与作业】 基础闯关（必做） （1）MQTT 协议中，负责转发数据的角色是 ( ) A. 发布者 B. 代理（服务器） C. 订阅者 （2）Easy IoT 平台中，设备与平台交互的核心参数不包括 ( ) A. IoT_id B. 设备颜色 C. Topic （3）简述 “平台发指令控掌控板 RGB 灯 ” 的流程（平台→MQTT→掌控板）。 创新拓展（选做） 设计 “远程调节 RGB 灯颜色 ” 功能：平台发送 “red ”“green ”“blue ” 指令，掌控板对应显示红色、绿色、蓝色，编写核心程序积木。 【学后反思】 我的收获 我的困惑 解决办法 / 后续计划 1. MQTT 协议中， 1. 有时候平台能收到 1. 检查 “接收消息 ” （如 Easy IoT）是 数据，但发指令控灯没 积木的 Topic 是否与 代理角色； 反应； 平台一致； 2. 我成功用平台 2. 想让班牌显示 “课 2. 课后查资料，了解 发送 “ ” 指令， 程表 ”，不知道怎么存 OLED 屏幕如何显示多 点亮了 RGB 灯 储多条文字 页文字 $