第四单元 物联网的数据处理 探索1 物联系统原型的搭建 教学设计-2026-2027学年苏科版初中信息科技八年级下册

第四单元  物联网的数据处理

探索1  物联系统原型的搭建

教学设计

（2026—2027学年  苏科版初中信息科技八年级下册）

一、基本信息

教材版本：苏科版《信息科技》八年级下册（2023年版）

所属单元：第四单元  物联网的数据处理（项目：搭建智能路灯物联系统原型）

课题名称：探索1  物联系统原型的搭建

适用年级：八年级　　　　课型：新授课　　　　课时：1课时

二、教材分析

本课是苏科版《信息科技》八年级下册第四单元“物联网的数据处理”的第一个探索活动，也是本单元项目“搭建智能路灯物联系统原型”的起始课。八年级上册第二、三单元分别解决了“数据从哪里来”（感知层）和“数据怎么传”（网络层）的问题，本单元则进一步追问：数据汇聚到平台之后，怎样被处理、又怎样反过来驱动设备工作？本课正是这条线索的起点——先把一个“能感知、能联网、能被远程控制”的原型搭起来。

教材从“寻找生活中的智能照明场景”切入，引导学生对比传统照明与智能照明：传统照明开关位置固定、亮度单一、只能手动操作；智能照明支持语音或手机远程控制、可调亮度与色温、能预设场景模式。通过对比，学生自然体会到“智能化”带来的是按需照明与个性化体验，也为理解物联系统的价值做了铺垫。

接着，教材以智能路灯为例分析系统的工作原理。以光控方案为例：光线传感器实时采集环境光线值，把光线值与设定的阈值比较，当光线值低于阈值时点亮路灯、高于阈值时熄灭路灯；同时，采集到的数据经网络上传到物联网平台，使用者可以在平台上远程查看数据、下发控制指令。这一过程把“感知—网络—应用”三层串成了一条完整的数据链，也把“数据上行”与“指令下行”的双向流动呈现了出来。

在此基础上，教材安排“搭建物联系统原型”的任务，以“模拟远程控制单盏路灯系统”为实例。所用硬件主要有：智能开发板（行空板M10）、光线传感器、LED灯等；所用软件主要有：Mind+编程软件和SIoT物联网实验平台。其中，行空板已内置SIoT服务，开启后即可把它当作一台物联网服务器使用，学生在同一块板子上就能完成“终端＋平台”的完整实验，大大降低了搭建门槛。

教材还介绍了支撑这一原型的通信协议——MQTT。MQTT是一种基于“客户端—服务器”模式的消息发布/订阅传输协议：发布者把消息发给服务器，服务器再转发给订阅了该主题的客户端；一条消息由Topic（主题）和payload（内容）两部分组成。为便于理解，教材用“邮局”作比：寄信人、收信人、邮局分别对应发布者、订阅者和

服务器。SIoT则是一个为教育定制的跨平台开源MQTT服务器程序，一键启动、无需注册，非常适合课堂使用。

本课的实验“模拟远程控制单盏路灯系统”分为两个层次：实验1为必做内容，用光线传感器采集环境光数据并发送到SIoT平台，再通过平台反向控制板上的红色LED灯；实验2为选做内容，在此基础上增加“自动/手动”模式切换与阈值调整。这样安排，既保证全体学生都能完成基本操作、看到“远程控制”的效果，又为学有余力的小组留出探究空间，与《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》“物联网实践与探索”模块的要求相契合。

三、学情分析

知识基础方面，学生已经完成八年级上册第二、三单元的学习，知道物联网系统大体分为“感知—网络—应用”三层，认识光线传感器等常见传感器，也了解了近距离与远距离两大类传输技术。但对“数据到了平台之后怎么办”“指令是怎样发回设备的”，认识还比较模糊。

生活经验方面，学生对“声控灯”“感应灯”“手机远程控制家电”并不陌生，对智能路灯也能说出一些直观感受；而MQTT、SIoT、物联网平台这些名词，绝大多数学生是第一次接触。

认知短板主要有三点：一是容易把“搭原型”理解成“照着代码抄一遍”，不清楚每一步在解决什么问题；二是分不清“数据上传”和“指令下发”这两个相反的方向，容易混淆；三是缺少“系统”观念，习惯把硬件、软件、平台看成彼此割裂的三样东西。

本班学生动手意愿强，喜欢“看得见结果”的任务，适合采用“任务驱动＋动手实践＋小组合作”的方式展开，让学生在“连不上—调一调—亮起来”的过程中，把抽象原理变成看得见的现象。

四、教学目标

依据《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》提出的核心素养要求，确定本课教学目标如下。

1. 信息意识：能说出智能照明与传统照明的区别，感知物联系统在生活中的实用价值，主动关注身边的智能照明应用。

2. 计算思维：能梳理智能路灯系统“感知—网络—应用”的工作过程，理解数据上行与指令下行的双向传输，初步形成用系统眼光看待问题的意识。

3. 数字化学习与创新：能与同伴合作，使用智能开发板、传感器与Mind+、SIoT平台，完成“模拟远程控制单盏路灯系统”的原型搭建。

4. 信息社会责任：了解物联网数据采集与远程控制中的安全与隐私要点，养成规范使用设备与网络的习惯。

五、教学重点与难点

教学重点：智能路灯系统“感知—网络—应用”的工作过程；物联系统原型的硬件、软件组成与搭建步骤。

教学难点：理解MQTT“发布者—服务器—订阅者”的通信过程，以及数据上行与指令下行的双向传输。

六、教学方法与教学准备

教学方法：情境教学法、任务驱动法、演示法、小组合作探究法。

教学准备：

•            硬件：行空板M10智能开发板、光线传感器、LED灯模块、USB数据线、可供连接的Wi-Fi网络。

•            软件：Mind+编程软件、SIoT物联网实验平台。

•            素材：智能照明与传统照明对比图、MQTT通信过程示意图、学习任务单、演示文稿。

七、教学过程

环节一  情境导入，从“一盏会自己亮的灯”说起（约5分钟）

【教师活动】播放或口述一个小情景：傍晚天色渐暗，小区里的路灯一盏盏自己亮了；天亮后，它们又自己灭了，没有人去按开关。追问：这些灯是怎么知道“该亮了”的？随后出示一组对比图——家里客厅的灯要手动按开关，而现在的智能灯可以用手机远程控制、还能定时和调节亮度。顺势点题：要让灯“自己会判断”，靠的就是一套物联系统；今天我们就亲手搭一个智能路灯的物联系统原型。

【学生活动】结合生活经验，说说自己见过的“会自己亮”的灯，猜测它靠什么来判断，对“怎么搭出来”产生好奇。

【设计意图】用熟悉的生活场景引出问题，让学生带着“它凭什么知道”的疑问进入新课，同时把本课任务交代清楚。

环节二  任务探究一：智能路灯怎样“看天色行事”（约9分钟）

【教师活动】先组织“找一找”：生活中哪些照明场景已经变“聪明”了？引导学生从家庭客厅、卧室、办公室等场景，对比传统照明与智能照明在控制方式、亮度调节、场景模式上的差别，收束到一点——智能化带来的是按需照明。接着聚焦智能路灯，结合教材中的光控方案，师生共同梳理工作原理：光线传感器采集环境光线值，与设定阈值比较，低于阈值时点亮路灯、高于阈值时熄灭；同时，数据经网络上传到物联网平台，使用者可在平台上远程查看和控制。边讲边在黑板上画出“感知层—网络层—应用层”的简图。

【学生活动】参与对比讨论，阅读教材中的光控方案，在任务单上填写智能路灯的工作过程，说出各环节分别由哪一层承担。