第13课 门铃通知即时到 教案 2025-2026学年人教版初中信息科技八年级全一册

该教案聚焦物联网系统反馈概念、门铃远程通知硬件架构及MQTT通信原理，通过智能门锁远程通知情景导入，以“视频观察-模块分析-实践操作”为支架，衔接反馈类型认知与跨设备通信编程实践。 此资料特色在于情景驱动与实践深度融合，通过小组合作完成主控板连接、MQTT服务器配置及代码调试，培养信息意识（数据传输安全）、计算思维（系统模块抽象），数字化学习（mPython编程），提升学生动手与协作能力，教师可借鉴教学反思优化教学环节。

第13课《门铃通知即时到》教案 课程名称：第13课 门铃通知即时到 年级：八年级 课时：45分钟 一、教学目标分析 知识与技能 1. 理解物联系统中反馈的概念、类型及作用。 2. 掌握门铃远程通知功能的硬件架构与数据传输流程，明确MQTT服务器的核心作用。 3. 能通过编程实现“发布 - 订阅” 模式下的跨设备通信。 过程与方法 1. 通过“视频观察 — 模块分析 — 实践操作” 的探究过程，提升逻辑思维与系统分析能力。 2. 在小组合作中完成硬件搭建与代码调试，增强动手能力与协作意识。 情感态度价值观 1. 感受物联网技术在生活中的应用价值，激发对信息技术的兴趣。 2. 渗透信息安全意识，理解数据传输中的隐私保护重要性。 二、教学内容及重点 教学重点 1. 反馈的分类（可视化反馈、通知反馈）。 2. 门铃系统的输入 - 计算 - 输出模块功能。 3. MQTT服务器的主题订阅与消息中转机制。 教学难点 1. 主控板与服务器的网络连接配置。 2. “发布 - 订阅” 模式的跨设备通信逻辑。 3. 代码调试中传感器触发与消息显示的同步问题。 三、教学过程设计 教学过程 教学内容 教学方法 情景导入 （4分钟） 师： 现在的很多智能门锁，当有人按门铃时，即使主人不在家也可以通过手机等设备远程查看到信息，那么“物联门铃”如何远程获得门铃信息？通过本节课我们一起来学习。 师：本节课我们的学习任务是认识物联系统中的反馈并学会分析门铃远程通知功能。 问题导向学习 新课教学 知识点一：认识物联系统重的反馈 （14分钟） 师：同学们，接下来我们一起认识物联系统中的反馈。在物联系统里，反馈是对现实世界采取行动的过程，那些能实现反馈的设备，我们称之为输出设备。像灯泡、音响、电脑显示器，都是典型的输出设备。通过这些输出设备的反馈，大家能清晰知晓物联系统中的数据是怎样被利用的。 师：我们以门铃远程通知系统为例来进一步认识物联系统中的反馈。当访客按下门铃，作为物联系统感知层的门铃采集到这一操作信号，经网络传输等环节，物联系统将信息处理后，在手机界面输出“显示有访客” 的反馈，让用户及时知晓门外情况。 师：除此之外，生活中还有很多物联应用。物联灯可以通过手机控制开关、调整亮度和色温；物联空调可以通过手机实现开关、调整温度、设置时间等操作。 师：反馈的形式多种多样，主要有可视化和通知等方式。具体采用哪种反馈方式，取决于物品的功能用途。 师：了解了物联系统中的反馈，接下来我们深入分析门铃远程通知功能。它由输入、计算和输出三个模块构成。输入模块，硬件上靠主控板和按键传感器，实现思路是采集门铃状态数据，再把消息发到 MQTT 服务器对应主题。 计算模块，需要具备移动热点功能的计算机，实现思路是搭建 MQTT 服务器，设置主题，实现消息的发布和订阅。 输出模块，主要硬件是主控板，实现思路是订阅 MQTT 服务器相应主题，收到消息就以通知方式提醒用户。 师：经过以上分析，我们可以知道门铃远程通知功能的项目原理。门铃端是输入模块，相当于发布者，负责把“有人按门铃” 这个信息发出去；MQTT 服务器是计算模块，像一座桥梁，连接着门铃端和用户端 ；用户端是输出模块，作为订阅者接收消息。当有人按门铃，门铃端采集信息发给 MQTT 服务器，服务器再把消息推送给用户端，用户端就能收到“有人按门铃” 的通知。 新课教学 知识点二：模拟实现远程通知功能 （20分钟） 师：同学们，接下来我们通过学习活动2来模拟实现远程通知功能，将前面所学门铃远程通知原理进行实践操作。本学习活动有两个关键任务。任务1 ：大家要把控制信息发布到MQTT服务器。具体操作是，按下按键后，主控板得向MQTT服务器指定主题“×××”发送“有人按门铃”的消息 ，这就相当于模拟门铃端的信息发布功能。任务2 ：需要订阅主题并显示按门铃信息。主控板B订阅主题“×××”消息，一旦收到“有人按门铃”的消息，就得在主控板上显示出来，这是模拟用户端接收和呈现信息。 师：本实验活动需要用到的物联实验设备有两个主控板以及MQTT服务器。 师：同学们，接下来我们学习MQTT服务器操作。首先，需访问http://iot.maython.cn/完成注册登录。登录后，进入“项目管理”，点击“+”添加项目，输入名称并确定。项目创建好后，点击“MQTT”区域的“查看” 。最后，在设备管理界面点击“+添加设备” 。 师：完成结果如图所示。 师：我们先来完成任务1：将按门铃信息发布至 MQTT 服务器。首先，要把主控板 A 连接 Wi - Fi ，这是建立通信的基础。接着，建立主控板 A 与 MQTT 服务器的连接，让二者能 “对话”。然后，当主控板读取到按键传感器被按下这个动作时，就要向 MQTT 服务器对应的主题发送“有人按门铃” 这条消息。最后是功能测试环节，把程序烧录到主控板 A ，连接好按键传感器和主控板，按下按键传感器，去 MQTT 服务器看看能不能收到消息。 师：打开mPython软件，单击mPython的“教程”→教程案例→义务教育指南八年级代码→图形化程序→第三单元→第13课 门铃通知即时到→学习活动2-任务1.mxml，打开本活动的程序。 首先设置连接Wi-Fi，准确填写环境中可用的wifi名称和密码。接着配置MQTT连接信息，服务器为“iot.mpython.cn”，端口1883，指定client_id、user、psd，这三个参数在物联网平台对应项目中添加设备时自动生成。将变量“bt”设为按键初始化（引脚A）。程序不断循环，当获取按键“bt”状态为1（即按键A被按下）时，向主题“5b47fD2cGl”发布“有人按门铃”消息，主题编号同样在物联网平台对应项目中的主题中查看，随后等待5秒，继续循环监测按键状态。点击“刷入”，把程序刷入主控板A。 师：代码版如图所示。 师：可以看到，当按键A被按下的时候，MQTT服务器发布“有人按门铃”消息。 师：当 MQTT 服务器成功接收到这条 “有人按门铃” 的消息后，我们进入任务 2。 师：下面我们一起来完成任务2：从 MQTT 服务器订阅按门铃信息并显示。让主控板 B 连接MQTT服务器，在 MQTT 服务器中订阅对应主题，当收到主题消息时，在主控板 B 屏幕显示该消息。最后进行功能测试，将程序烧录到主控板 B ，按主控板 A 按键传感器，查看主控板 B 屏幕是否显示 “有人按门铃”。 师：在前面的项目中再次点击“+添加设备”，输入名称“主控板B”并确定。可以看到主控板B被添加后的信息。 师：打开mPython软件，单击mPython的“教程”→教程案例→义务教育指南八年级代码→图形化程序→第三单元→第13课 门铃通知即时到→学习活动2-任务2.mxml，打开本活动的程序。 同样的方法，使设备连接wifi，使用主控板B设备的client_id、user、psd三个参数将主控板B与物联网服务器建立连接。连接上物联网平台后，订阅主题“5b47fD2cGl”的消息，当从该主题接收到消息时，将消息存于变量“msg”。若“msg”内容为“有人按门铃”，就在显示屏显示该消息，等待5秒后，清除屏幕显示内容。点击“刷入”，把程序刷入主控板B。 师：代码版如图所示。 师：功能演示：按下主控板 A 上的按键 A ，如果主控板 B 的屏幕成功显示出 “有人按门铃” 这条消息，就表明从信息发布到接收显示的整个流程运作正常。 讲授法 实践学习 拓展深化，回归生活 （4分钟） 师：同学们，现在我们要进一步探讨除当前显示方式外，还有哪些途径能向用户发出门铃提示，以及对应的执行器，并尝试修改程序来达成。 生：讨论回答。 师：大家的回答都很好。除当前显示方式外，可通过以下途径发出门铃提示及对应执行器实现：1. 声音提示：执行器为蜂鸣器或扬声器，程序中添加控制蜂鸣器引脚输出高低电平代码，可设置不同频率和时长的提示音。2. 震动提示：执行器为振动马达，程序中添加控制振动马达引脚输出高电平触发震动。3. 手机通知：执行器为手机 APP ，需集成 MQTT 客户端或短信 API ，在程序中添加消息推送代码，当检测到门铃触发时向手机发送推送通知。修改程序时，需根据所选执行器类型，在原按键检测或消息接收事件处理函数中增加对应执行器的控制代码，并配置好硬件连接和通信参数。 问题导向学习 讨论法 实践操作 课后作业（1分钟） 师：本节课的课后作业为简述物联网系统中反馈的作用，以及门铃远程通知里反馈的实现方式。 课堂小结与评价 （2分钟） 本节课，我们学习了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。了解了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。 教学反思 1.反思点：教学中通过视频情境与任务驱动有效激发兴趣，但存在硬件连接指导不足、代码理解难度大等问题。部分学生因参数配置问题受阻，代码逻辑讲解缺乏直观类比。小组协作时分工不明确，拓展环节执行器示例不足。 2.改进措施：细化硬件操作图文指南，标注易错参数；用流程图拆解代码逻辑，增设可视化调试工具教学；明确小组分工角色，提供蜂鸣器、LED 灯等执行器连接示例代码，增强实践可操作性，提升学生对物联系统反馈机制的综合应用能力。 学科网（北京）股份有限公司 $