第10课 物物互通有新径 -教学设计2026—2027学年人教版初中信息技术八年级全一册

本课位于第二单元的枢纽处，前承传统互联网协议，后启物联网通信实践。教材不纠缠技术细节，只用发布者、服务器、订阅者三个角色和主题这一标签，回答“没有连线，消息凭什么准确送达”；落点在于让学生看懂轻量通信的组织逻辑，并在平台上完成一次订阅接收。

信息意识

能从智能门锁、共享设备、校园传感设备等常见场景中察觉“消息要经中转才能送达”这一现象，理解主题是给消息分类贴标签的办法，对设备联网后数据的来源与去向保持敏感，遇到来路不明的设备与平台时先辨别再使用，形成主动审视物联网信息服务的意识。

计算思维

能把一次消息传递分解为发布、中转、订阅三个环节，用“主题与订阅相匹配”的规则建立分发模型，抽象出“不必点对点相连、按标签各取所需”的通信结构，并能用流程图把这一结构表达清楚，在排查收不到消息的问题时按环节逐段定位，说清是哪一步断了。

数字化学习与创新

能借助在线物联网服务平台完成建项目、立主题、连设备，使用主控板编写订阅程序并让屏幕显示消息，在调试中迁移已学方法解决主题写错、设备未连等问题，并能为校园新场景设计出一条可行、可试跑的消息传递方案，在反复调试中积累经验。

信息社会责任

认识设备接入平台后数据外传、账号被盗用的风险，养成不公开账号与密钥、不发布敏感内容的习惯，理解统一协议对海量设备有序互联的价值，愿意在选择通信方案时兼顾效率、能耗与安全，并主动提醒同伴守住这条底线，不代他人注册账号。

教学重点

说清发布者、MQTT服务器、订阅者三个角色的职责，复述“发布—订阅—中转”的流程，解释主题在消息精准分发中的作用。

教学难点

理解发布者与订阅者并不直接通信、消息由服务器按主题中转，区分发布—订阅与请求—响应两种模式，并在平台上真正完成一次订阅接收。

课前阅读教材第10课，围绕“一条开锁消息怎样只送到自家手机”写下自己的猜想；登录教师提供的平台账号，观察项目、主题、设备三者的位置关系，尝试订阅一个主题并发布一条测试消息，如实记录能否收到；把没有想通的问题带进课堂，作为小组探究的起点。

图1　MQTT发布—订阅通信流程示意

任务群一　消息凭什么隔空送达（概述）

以智能门锁的开锁消息为线索，提出“如何中转、如何识别”两个问题。学生借“订报纸”的类比认识发布者、服务器、订阅者三个角色及其职责，在“有无服务器”的连接数量对比中体会中转的必要，初步建立MQTT三角色的认知框架（可对照图1），为流程与主题的探究铺路。

任务1.1　一条开锁消息的旅程

播放智能门锁远程开锁并推送消息的演示，提出追问：门锁与手机之间没有连线，消息靠什么走完全程？如果整栋楼装着同一品牌的锁，为什么你收不到邻居家的开锁消息？把学生猜想中的关键词“中转”“标记”“分类”写在黑板一侧。随后给出教材中的界定：物联网里大量设备性能不高、分布很远，需要一个不挑设备、不多占带宽的通信办法，MQTT（消息队列遥测传输）因此成为流行的选择，它具有开放、轻量、可靠、易实现的特点，能为远程的弱性能设备提供数据传输与监控服务。

观看演示，被“隔着一道墙也能精准收到”的现象吸引；用一句话写出自己的猜想，并与同桌交换；把门锁传消息与打电话、发通知作比较，判断它更接近哪一种，说明判断的依据。

从熟悉的生活现象制造认知冲突，把“如何中转、如何识别”提炼为本课的两个核心问题，使后面的角色学习与主题学习都有明确的问题归属。

任务1.2　给三个角色贴标签

发放发布者、MQTT服务器、订阅者三类角色卡，用“订报纸”作类比逐层拆解：报社只管把报纸印好送到邮局，并不知道谁订了报；邮局按地址把报纸分送到各户；订户只收到自己订的那一份。请各组把角色卡与职责卡一一配对并贴到黑板，再回到门锁案例中指出谁相当于报社、谁相当于邮局、谁相当于订户。追问：发布者需不需要知道谁在接收？消息能不能绕过服务器？

小组合作完成配对，把卡片贴到黑板对应位置；用“报社—邮局—订户”的链条复述开锁消息的传递过程；举出校园里的类似情形，如班级通知群、快递驿站、广播站，并说明其中三方分别是谁。

借生活类比把抽象的角色关系具象化，学生在动手配对与举例中形成“发布者不管接收、服务器负责中转、订阅者按需获取”的初步认识，也为理解服务器的作用埋下伏笔。

任务1.3　服务器为什么不能省

提出假想方案：假如没有服务器，每台手机都要直接连上每台门锁。请各组在任务单上画出连接示意，并在设备数量从两台增至四台、八台时数一数连线增加多少，引导得出“连接数量迅速膨胀”的结论。再呈现有服务器的方案，说明发布者与订阅者之间的所有通信都要经过服务器，由它按主题转发。补充说明：MQTT允许服务器上同时存在多个发布者和多个订阅者，发布者本身也可以是订阅者。

画两种方案的连接示意，比较连线的多少；讨论并说出服务器承担的三件事：接收消息、按主题分发、维持连接；用自己的话解释“发布者不知道谁在听，却仍能把消息送到”的原因。

用可以数得清的连接数量代替空泛讲解，让学生自己发现中转的必要性，从而突破“发布者与订阅者并不直接通信”这一难点。

任务群二　消息凭什么只找对人（概述）

把主题作为消息的地址标签展开探究，学生在“消息投递”练习中体会主题的分层与精确；再通过流程卡排序复原“连接、发布、订阅、转发”的次序，用对照表厘清发布—订阅与请求—响应的差别。环节结束时，学生应能独立画出流程图，并说清每一步由谁完成。

任务2.1　给消息贴上一枚地址标签

出示一组消息与一组主题，如“教室/温度”“教室/光照”“门口/门锁”“实验室/湿度”，请学生把消息投到对应的主题下；说明主题按层级书写，像地址一样逐级限定范围，订阅者只接收自己订阅的主题的消息。追问：只订阅“教室”的小组，能不能收到“教室/温度”的消息？如果有人把主题写成“教室温度”而漏掉分隔，会出现什么后果？

完成消息与主题的投递练习；找出并改正一个写错的主题名称，说明错在哪里；归纳出一条自己的判断：主题写得越具体，消息送达得越准；把本组打算使用的主题写在任务单首页。

以投递练习把主题“频道、地址标签”的作用落到可操作的动作上，学生在改名与纠错中理解分层命名的意义，为平台实践中的主题设置做好准备。