第14课 远程控制更便捷 教案 2025-2026学年人教版初中信息科技八年级全一册

该教案聚焦物联系统反馈与控制关系及远程控制开锁实现流程，通过远程门铃、开锁等生活场景导入，结合火车站验票系统、扫地机器人案例区分人工与自动控制，搭建知识理解支架。 以模拟远程开锁实践为核心，通过硬件连接、MQTT服务器搭建、mPython代码编写培养计算思维，小组互控舵机及安全隐患讨论提升数字化学习与创新能力及信息社会责任。详细步骤与反思设计，助教师高效教学，学生增强实践与探究能力。

第14课《远程控制更便捷》教案 课程名称：第14课 远程控制更便捷 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与控制的关系，知晓控制是基于反馈数据调整设备或系统工作状态。 2. 明晰远程控制开锁功能的实现流程，熟悉其输入、计算、输出模块组成及对应硬件。 过程与方法 1. 通过模拟实现远程控制开锁功能的实践操作，提升对物联系统中控制过程的理解与应用能力，增强小组合作与问题解决能力。 情感态度价值观 1. 激发对物联网技术的兴趣。 2. 体会物联网技术在生活中的便捷性与重要性。 3. 增强对信息技术的探索欲与创新意识。 二、教学内容及重点 教学重点 1. 物联系统中反馈与控制的关系。 2. 远程控制开锁功能的实现过程，包括各模块的作用及硬件组成。 教学难点 模拟实现远程控制开锁功能的实践操作，如 MQTT 服务器的搭建、代码的编写与调试。 三、教学过程设计 教学过程 教学内容 教学方法 情景导入 （10分钟） 师： 同学们，在现代生活中，远程控制技术为我们带来诸多便利。比如，当快递员按响门铃时，门铃远程通知功能能让我们在手机上即时收到提醒，即便不在家也能知晓访客情况。再如远程控制开锁，哪怕人在纽约，也能通过手机一键打开上海家中的门，方便亲友、家政人员等进门。这些应用场景，极大地提升了生活的便捷性与安全性，让人们切实感受到智能科技的魅力。那么为什么能够实现远程控制门铃开锁呢？ 师：本节课我们将认识物联系统中的控制，学会分析远程控制开锁功能。 师：物联系统中的反馈与控制密不可分，控制是基于反馈的数据调整设备或者系统的工作状态。以火车站的验票系统为例，当乘客在闸机上刷身份证并注视摄像头时，系统采集乘客的身份数据，通过网络传输到验票服务器；验票服务器进行分析后，作出是否允许乘客通过闸机的决策，反馈给闸机系统；闸机系统根据反馈数据判断是否打开闸机。 师：在物联系统中，控制通常分为人工控制和自动控制。以扫地场景为例，人工控制体现为人借助手机、APP 或智能音箱语音指令，对扫地机器人执行启动、暂停、切换工作模式等操作，实现人为干预；自动控制则是扫地机器人启动后，依靠红外、激光等传感器探测障碍物、识别清洁区域，自主规划清扫路径、调节清扫力度，无需持续人工介入即可完成清扫任务，通过该场景清晰呈现两种控制类型在物联系统中的应用与区别。 问题导向学习 新课教学 知识点一 （14分钟） 师：同学们来思考一下：你见过或听说过哪些远程控制的案例呢？它们是如何实现控制的？其实像智能家居，我们可以用手机 APP 控制灯具、空调等。这是因为设备内置通信模块连接局域网，手机 APP 经互联网发送指令就能实现控制。 师：接下来我们分析远程控制开锁功能。其过程如下：首先，用户借助硬件设备（如手机）发出开锁指令。该指令通过网络传输至MQTT服务器，服务器作为中枢进行信息处理。处理后的指令再被发送至连接门锁的硬件设备（如舵机），舵机接收到指令后执行开锁动作。通过硬件设备、MQTT服务器、硬件设备之间的信息交互，完成远程控制开锁的功能，展现了物联网在智能家居控制中的应用。 师：我们来深入分析远程控制开锁功能。它由输入、计算、输出三个模块组成。输入模块硬件采用主控板和按键传感器，负责采集按键状态数据，并将消息发布至MQTT服务器相应主题；计算模块借助具备移动热点功能的计算机搭建MQTT服务器，设置主题并实现发布与订阅功能；输出模块由主控板和舵机组成，通过订阅MQTT服务器相应主题，在收到消息后控制舵机转动。 讲授法 实践学习 新课教学 知识点二：模拟实现远程控制开锁功能（14分钟） 师：现在我们来模拟实现远程开锁功能，完成学习活动二。 本活动需要用到的物联实验设备有两块主控板，一个舵机，一个分支模块，一个4pin连接线以及MQTT服务器。 师：同学们，搭建MQTT服务器时，首先要访问地址http://iot.noython.cn/ 进行注册并登录账号。之后，在界面中点击“项目管理”，在项目管理界面点击“+”来添加项目，输入项目名称并确定。接着点击“MQTT”区域的“查看”按钮，最后在设备管理区域点击“+添加设备”。 师：完成后的效果如下。 实验步骤： 1. 第一步： 将舵机连接在分支模块的S2接口。将分支模块用4PIN连接线连接在主控板B的P0引脚。用数据线将主控B和主控板A与电脑连接起来。 （2）第二步：连接主控板A和电脑。 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14课 远程控制更便捷→学习活动2-任务1.mxml，打开本活动的程序。 首先配置Wi-Fi连接信息，以便设备接入网络。接着设置MQTT连接参数，包括服务器地址“iot.mpython.cn”、端口1883，以及client_id、user、psd等认证信息，实现与MQTT服务器的连接。然后初始化按键变量btn_a（关联引脚A）。程序进入循环，持续检测按键btn_a的状态。当按键状态为1（即被按下）时，向主题“5b47fDXrEq”发布“open”消息。 师：代码版如图所示。 师：程序编写完成后，将其刷入到主控板A中。 师：接下来编写订阅者，也就是主控板B的程序，连接主控板B和电脑，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14课 远程控制更便捷→学习活动2-任务2.mxml，打开本活动的程序。 首先定义 open 函数，实现舵机转动模拟开锁动作；接着配置 Wi-Fi 和 MQTT 连接参数并建立连接；订阅指定 MQTT 主题，收到消息后判断是否为 “open”，若是则执行 open 函数，通过 MQTT 消息触发舵机动作，完成远程控制开锁逻辑 。 师：代码版如图所示。 师：单击mPython的刷入，将程序下载到主控板B中。 （4）第4步：功能测试。 通过按下主控板A的A键，观察MQTT服务器是否收到“open”信息。 师：服务器收到“open”消息后，观察舵机是否转动。 讨论法 合作学习 实践操作 拓展深化，回归生活 （4分钟） 师：现在我们进入拓展与提升环节。现在两个小组合作，尝试用自己小组的主控板去控制对方小组的舵机。同时，大家要思考：远程控制开锁功能存在哪些安全隐患呢？ 生：讨论思考。 师：远程控制开锁功能存在网络易被黑客攻击致指令传输截获篡改、设备软硬件有漏洞易被不法分子利用、用户账户密码简单或被盗用可非法开锁、信号不稳定或受干扰时可能误开或无法开锁等安全隐患。 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思考远程控制开锁功能在实际应用中的优缺点。优点方面，从便捷性、智能化等角度分析；缺点方面，从安全隐患（如数据泄露、非法入侵等）、依赖网络等角度分析。 课堂小结与评价 （2分钟） 本节课，我们了解了物联系统中控制实现的过程，知道反馈与控制的关系；通过远程控制开锁功能的模拟实现，体会了控制在物联系统中的作用。 教学反思 1.反思点：案例引入贴合生活，但技术细节（如 MQTT 配置、代码异步机制）讲解不足，部分学生因环境配置和逻辑理解困难受阻。小组合作存在参与度不均，硬件故障排查预设不足，反馈机制依赖巡视，缺乏数据可视化监测。 2.改进措施：细化技术操作手册，分步演示服务器搭建与代码调试；设计分层任务卡，明确组内分工；课前检测硬件并提供故障排查指南；引入实时消息监控界面，动态展示数据传输状态，增强反馈时效性。 学科网（北京）股份有限公司 $