第四单元物联网的数据处理实验室：搭建远程控制多盏路灯物联系统原型 教学设计 2025- 2026学年苏科版初中信息科技八年级下册

            

《从身边到云端：物联网奇妙之旅》

年级：八年级

学科：信息科技

执教：扬州市广陵区李典学校 姚金鹏

 

 

一、教材分析

本单元属于“物联网基本原理与功能”部分，既对应介绍物联网三层架构的最后一层——应用层，又是对物联网三层架构知识的综合运用。本单元关注智能数据处理，旨在通过实验展示物联网的完整架构。

本单元以校园路灯的智能化改造为案例，引导学生参与设计和搭建物联系统的全过程，让学生亲身体验物联网在数据采集、传输和处理方面的技术，并深化他们对数据在物联网中发挥驱动作用的理解，为后续第五单元的学习打下坚实基础。

本单元搭建物联系统原型的目的是验证利用物联网技术解决特定问题的可行性，重点在于展示系统的初步形态，而非追求完美的实验结果。因此，设计和搭建物联系统原型时应注重简单性和实用性，可以选择温度、湿度、振动、声音或光照度等等，以单一传感器，让学生体验物联网数据的读取、发送、接收、汇总和使用的完整技术流程。

本单元以校园路灯系统的智能化改造为项目背景，设计了两个项目探索，帮助学生搭建物联系统原型，并对物联网的数据处理过程形成初步认识。

“探索1 物联系统原型的搭建”着重于实现智能路灯物联系统原型。通过分析智能路灯系统的工作原理，明确物联系统原型的组成、数据传输方式和工作流程。在搭建过程中，应先从单盏路灯的本地控制入手，过渡到通过SIoT实验平台远程控制单盏路灯，最终实现对多盏路灯的集中远程控制。

“探索2 物联网系统原型数据的使用”则聚焦数据的处理、分析和应用。通过实验数据的筛选、可视化、分析和决策等步骤，帮助学生梳理物联网数据处理的流程。同时，通过物联网系统原型与物联网三层架构的对应关系，加深学生对数据驱动作用的理解。

课程标准基本理念要求，关注全体学生，注重交流与合作。初中信息课程以进

一步提高学生的信息素养为宗旨，强调通过合作解决实际问题；鼓励学生结合生活和学习实际，运用合适的信息技术，恰当地表达自己的思想，进行广泛的交流与合作，在此过程中共享思路、激发灵感、反思自我、增进友谊，共同建构健康的信息文化。因此，我在处理教材和安排教学内容以及设计情境和问题时将这些理念合理运用，最终达到提高信息素养的总目标。 

本课利用实例，引导学生学会利用MQTT协议中的数据，同时交叉七年级下学期“防火墙的设置”部分，八年级上学期“物联网传输技术——WIFI技术”部分、网络安全意识部分内容，以及受限于硬件设备的情况下，如何另辟蹊径，尽量满足设计要求。在学习新知识的同时，注重培养学生综合分析问题，解决问题的能力；培养学生的自主学习能力及实际应用能力。为学生在今后学习及生活中使用强档的算法解决实际问题奠定良好而坚定的基础。

本节内容是初中信息科技八年级第4单元探索1：物联网原型的搭建第二课时，MQTT协议在物联网中的实践。因我校未配备掌控板，但我校创客教室装备有20余块arduino UNO主控，常用模块均有配备，故本课例设计中，使用的硬件主控板为arduino UNO R3,使用的编程软件为DFrobot配套的Mind+。在小学阶段，学生已经接触过scratch编程，界面和Mind+非常相似，在八年级上学期，物联网传感器部分，学生已经对DFRobot Arduino主控板的接线非常熟悉。学生在第一课时的搭建本地控制的灯具时，上手很快。在学生现有知识储备的基础上，我们可以通过分析现成的例题，来熟悉obloq消息应当如何调用，之后就可以让学生利用材料盒里的模块自由发挥，设计模型、分析逻辑、搭建模型、解决问题。 

在本节课当中，这种基础知识的掌握与分析问题，解决问题能力的培养，可以为学生在今后学习及生活中合理运用编程来解决问题打下良好的基础。

 

二、学情分析

本节课的教学对象为八年级的学生，对信息技术课有着浓厚的兴趣及极大的求知欲，他们热情、活泼、勇于探究，自学能力比起之前阶段有很大的提高。他们的分析问题、解决问题的能力也比之前有着很大提高，所以本节课的知识主要是依靠学生自己的分析以及教师的点拨来获得的。 

学生对物联网应用有了一定的生活体验，并表现出对进一步探索物联网领域的兴趣和渴望。一方面，学生已经掌握了一些常用传感器的工作原理及其操作方法；具备基础的图形化编程技能，并能够熟练运用算法的三种基本结构；已经使用过开源硬件和传感器进行基础的实验操作，并对物联网的三层架构有了初步的认识。学生了解IP地址，端口号等相关知识，亲自动手配置过无线路由器，使用过Acrylic Wi-Fi Analyzer对无线网进行分析，知晓各种无线协议的不同之处，也经历过多次的网络安全宣传周活动，对于网络安全有一些了解。另一方面，学生尚未接触过物联网实验平台，没有连接过OBLOQ模块，也没有实际编写过与物联网相关的程序，缺乏相关实践经验。

课堂上将学生划分4人小组，每组配备两套arduino套件，针对学习过程中所出现的问题，小组成员之间可以在一起讨论一下解决的方法，调动每个学生的学习积极性。

 

三、教学目标

1、知识与技能目标

1.1.学生能说出MQTT协议的基本原理（如设备间如何通过“主题”传递消息），知晓其与普通网页请求的区别。 

1.2. 会使用SIoT物联网平台查看、发送消息主题，并能通过Arduino开发板针对具体主题进行订阅和发布。能实现灯光控制指令的收发。 

2、过程与方法目标

2.1.问题解决

当obloq模块无法正确连接到SIoT平台时，学会分层排查问题（1.硬件接线，2.验证代码逻辑性、正确性，3.测试wifi网络连接，4.查看SIoT服务器防火墙是否放行了指定的端口）。 

2.2.项目实践

经历完整的项目开发流程：自由讨论提出设想，分析需求，理清逻辑，搭建模型，到编写控制程序，最终部署真实可用的物联网系统。 

2.3.协作学习