人教版（2024）八年级全一册信息科技第13课《门铃通知即时到》教案

第1页共12页人教版(2024)八年级全一册信息科技第13课《门铃通知即时到》教案第1课时：门铃通知的“反馈密码”——原理认知与流程拆解课时主题：门铃通知的“反馈密码”——原课时时长：45分钟对应教材内容：第三单元第13课13.1认识物联系统中的反馈、13.2分析门铃远程通知功能新课标核心素养对接：聚焦“信息意识”与“数字思维”,通过生活场景感知物联反馈价值，拆解门铃远(一)核心素养目标信息意识：能准确说出物联系统中“反馈”的定义及两种主要方式(可视化、通知),识别门铃远程通知系统的三大核心模块及对应硬件，列举2个生活中物联反馈的应用场景，感知反馈在物联系统中的核心价数字思维：能以“数据流转”为线索，完整梳理门铃远程通知的工作块的功能，理解MQTT服务器在“发布一订阅”模式中的中转作用，培养系统拆解与逻辑关联能力。信息社会责任：在技术分析中认识物联技术对生活便捷性的提升作用，树立“技术服务生活”的理念，在讨论中初步形成信息安全意识(如服务器密码设置)。(二)知识与技能目标1.掌握物联系统中“反馈”的定义及两种实现方式，记住门铃远程通知系统的三大模块(输入、计算、输出)及各模块的硬件组成与核心功能。3.能结合教材表格，独立分析三大模块的实现思路，能区分“发布者”与“订阅者”的角色差异。第2页共12页(三)过程与方法目标1.通过“场景导入一概念辨析一模块拆解—流程梳理”的递进式探究，掌握物联2.学会用表格、流程图等工具梳理知识，通过小组合作深化对复杂流程的理解，提升协作探究与语言表(四)情感态度与价值观目标1.感受物联技术在远程交互领域的应用价类别内容突破策略教学重点1.物联系统中“反馈”的定义及两种实现方式；2.门铃远程通知系统的三大模块及硬件1.用“门铃响铃+手机通知”双场景具象化“反馈”;2.展示模块拆解图，标注硬件并匹配功能；3.教师示范绘制流程图，小组合作补充细节。教学难点1.理解MQTT服务器“发布一订阅”的中转联；3.区分“输入模块(发布者)”与“输出模块(订阅者)”的角色。1.用“快递收发站”类比服务器中转作用；2.设计“流程一模块”匹配任务单，小组互助完成；3.情景模拟“发布者一服务器一订阅者”数据流转过程。素材准备：门铃远程通知场景视频、反馈类型对比PPT、三大模块拆解图、工作流程动画、“流程一模块”工具准备：多媒体课件、白板、马克笔、小组讨论记录表、主控板、按键传感器、读卡器实物(辅助认知硬件)。前置任务：回顾第10课MQTT服务器的相关内容，观察家中或小区的门铃类型，记录传统门铃与物联门铃的使用差异，思考“物联门铃如何让不在家的人知道有人按门铃?”。第3页共12页(一)情境导入：门铃的“远程对话”(5分钟)教学活动：教师讲解：传统门铃响起，主人不在家，访客等待许久后离开；第二段：访客按下物联门主人在公司收到手机通知，通过APP与访客视频对话。提问：“同样是按门铃，为什么物联门铃能让不在家的主人收到消息?这个‘远程通知’的过程中，数据是如何从门铃传到手机的?‘有人按门铃’这个信息，是通过什么方式告诉主人的?”引导学生关联“MQTT”“数据传输”“反馈”等关键词，引出本课主题：“今天我们就来拆解门铃远程通知的技术逻辑，揭开物联系统中‘反馈’的秘密。”设计意图：用生活化的痛点场景制造认知冲突，通过传统与物联门铃的对比激发探究(二)探究新知一：物联系统的“反馈密码”(10分钟)概念辨析：什么是“反馈”?:教师提问：“当访客按下物联门铃，屋内响铃是一种什么现象?手机收到通知又是一种什么现象?”引导学生总结：“在物联系统中，针对现实世界的动作(按门铃),系统通过设备给出的回应(响铃、通知)就是‘反馈’,用于让用户了解系统数据的利用情况。”可视化反馈：“通过屏幕展示信息，比如导航APP显示实时路况、智能电表显示用电量，让用户直观看到数据。”通知反馈：“系统检测到状态变化后，主动提醒用户，比如门铃通信息。”发放“反馈类型匹配表”,3人小组结合生活经验完成填写，教师巡视指导：生活场景反馈方式反馈内容物联空调APP显示当前温度可视化反馈空调运行温度智能手环震动提醒久坐通知反馈需要起身活动物联门铃手机消息提醒通知反馈有人按门铃设计意图：通过视频场景提炼概念，用生活实例巩固类型，避免抽象讲解；匹配表任(三)探究新知二：门铃通知的“模块密码”(15分钟)教师拆解门铃远程通知系统，提问：“要实现‘按门铃—手机通知’,需要哪些设备协同工作?这些设备可以分成几类?”引导学生结合教材表13.1,总结三大核心模块：“输入模块、计算模块、输出模块，就像工厂的‘原料采集一加工处理—成品输出’,分工完成任务。”发放“模块功能分析表”,4人小组结合实物和拆解图，完成表格填写，教师巡视指导：第4页共12页核心职责采集门铃状态数据，发布消息发布者具备热点功能的计算机与订阅的中转中转桥梁主控板(带显示屏)订阅服务器主题，收到消息后反馈通知订阅者教师提问：“输入模块(门铃端)和输出模块(用户端)没有直接连接，数据怎么传递?为什么需要MQTT服务器?”引导学生类比：“就像你给同学寄快递，不会直接送到同学手上，而是通过快递站(MQ器)中转——你(输入模块)是‘寄件人(发布者)’,快递站接收包裹后，再交给同学(输出模块，订阅者),服务器就是这样的‘数据快递站’。”播放MQTT服务器工作动画：“输入模块连接服务器并发布消息到指定‘主题’(如Door/Bell),输出模块连接服务器并‘订阅’该主题，服务器将主题下的消息推送给所有订阅者，完成数据中转。”化，结合动画强化认知，落实教材13.2模块分析的重点内容。(四)探究新知三：门铃通知的“流程密码”(10分钟)教师结合教材图13.2,引导学生按“时间顺序”梳理流程：“我们把整个过程分为‘数据采集一数据中转—数据接收—反馈通知’四个环节，大家结合三大模块的职责，小组合作绘制流程图。”访客按下按键传感器(输入模块),主控板采集“按键被按下”数据；输出模块(主控板)接收消息，通过显示屏或蜂鸣器反馈通知。邀请3名学生分别扮演“输入模块(门铃端)”“MQTT服务器”“输出模块(用户端)”,模拟流程：“输入模块”说“有人按门铃”并递给“服务器”,“服务器”喊“Door/Bell主题消息”并递给“输出第5页共12页模块”,“输出模块”说“收到通知，显示消息”,直观呈现数据流转。设计意图：小组合作绘制流程图培养系统梳理能力，情景模拟强“静态认知”转向“动态理解”,突破教学难点。(五)课堂小结+作业布置(5分钟)小结：思维导图整合：师生共同绘制思维导图，核心分支为“核心概念(反馈：可视化+通知)—系统组成(三大模块：输入+计算+输出)一工作流程(采集一中转一接收一反馈)一核心技术(MQTT服务器中转)”,强化知识结构化。基础作业：完善课堂绘制的流程图，在每个环节旁标注对应的模块和角色(发布者/服务器/订阅者);背拓展作业：调查身边另一个物联反馈场景(如智能电饭煲煮饭完成提醒),分析其三大模块及工作流程，预习作业：阅读教材学习活动2内容，思考“要模拟实现远程通知，需要哪些硬件?如何搭建本地MQTT服务器?”。设计意图：思维导图帮助学生构建知识体系；基础作业巩固核心知识，拓展作业引导技第1课时：门铃通知的“反馈密码”——原理认知与流程拆解1.定义：系统对动作的回应(如响铃、通知)2.类型：可视化(屏幕显示)、通知(主动提醒)1.输入模块：主控板+按键(采集数据，发布者)2.计算模块：计算机(MQTT服务器，中转桥梁)3.输出模块：主控板(接收消息，订阅者)3.接收：输出模块订阅→接收消息4.反馈：显示屏/蜂鸣器提醒第6页共12页课时二：门铃通知功能实现与拓展创新一、教学目标1.核心素养目标●信息意识：通过门铃通知硬件搭建、编程实现与故障排查，感知“硬件连接规范性”“代码逻辑严谨性”“服务器配置正确性”对远程功能实现的影响，建立“实操验证理论”的认知意识。●数字思维：通过MQTT发布-订阅代码设计、故障定位与拓展功能开发，培养逻辑推理与问题解决能力，形成“需求分析→硬件搭建→编程实现→测试优化”的思维链条。●技术应用：能规范连接按键传感器与主控板，能配置SIoT本地MQTT服务器，能修改发布-订阅代码实现门铃远程通知功能，能排查常见故障并设计“多方式通知”拓展功能。●社会责任：结合服务器密码设置、数据传输等环节，理解物联系统的信息安全要求，树立“技术创新兼顾便捷与安全”的理念。2.具体目标●能对照电路图完成按键传感器与两台主控板的硬件连接，能检查连接正确性并排除“接错引脚”“接触不良”等基础问题。●能在计算机上搭建SIoT本地MQTT服务器，配置热点、主题“Door/Bell”及账号密码，能验证服务器连接状态。●能修改发布端与订阅端代码，实现“按下按键→服务器接收消息→订阅端屏幕显示通知”的核心功能，能记录3种以上常见故障及解决方法。●能设计“蜂鸣器+屏幕”双通知功能，修改代码实现“接收消息后屏幕显示+蜂鸣器报警”,能阐述设计思路。二、教学重难点●重点：按键传感器与主控板的硬件连接规范；SIoT本地MQTT服务器的配置方法；发布-订阅代码的修改与实现；常见故障排查技巧；“双通知”拓展功能设计。●难点：服务器热点配置与主控板连接的稳定性；理解发布端“采集按键状态→发布消息”与订阅端“接收消息→反馈通知”的代码逻辑关联；蜂鸣器与屏幕的协同控制代码实现。三、教学流程教师活动学生活动设计意图第7页共12页复习导入(5分1.快速提问：“物联系统的两种反馈类型是什么?门铃通知的三大模块分别是什么?服务器的作用像什硬件?如何配置服务器?代码要实现什么逻辑才能让订阅端收到通知?”;3.任务发布：“今天分三步能实现与拓展创新”。1.回顾旧知，准确回答反馈类型、模块及服务器作用；思考“引脚连接”“服务器配置”“代码逻辑”等关键问题；3.明确本节课核心任务：硬件搭建、服务器配置、代码实现、功能拓展；做好动手复习旧知建立实操聚焦直指点，任务发布明确学习目实操动力复习评提问3名学生回顾核心知识；观察的兴趣与探究一：务器搭建牢基础”1.硬件连接指导：①提供《硬件连接电路图》,演示按键传感器连接主控板A(pin0接口),强调“VCC接5V、GND接GND”;②提醒“先断电再连分步演示SIoT搭建：打开软件→设置热点名称密码1.观看演示，记录按键传感器引脚对应关系降低搭建连接规范性与服务第8页共12页(10分→创建主题“Door/Bell”→设置账号密码；②验证务：①连接硬件并举手待查；②配置服务器，记录热点信息与主题；4.检查反馈：逐组检查硬件连接与GND);2.小组合作检查；3.点名称、主题、账号密码”关键信息；4.完正教师指出的连接或配置问险，逐组正确，为后续实操守“先断电再连发布与订阅代码实“打通链分钟)1.代码讲解：①提供基础代码模板(发布端与订阅器→读按键→发消息”,订阅端“初始化→连热点→mqttclient.publish(topic="Door/Bell",contemqttclient.received(topic="Door/Becallback=receivedfunction)、屏幕显示oled.print(msg);2.分组编程：①修改代码：填写1.结合模发布订阅关键参数(热点名降低编程畅，故障置信息的准确性；成功率；第9页共12页热点信息、账号密码；②烧录测试：发布端烧录主控通知；3.故障排查：提供《故障排查手册》,针对“连不上热点”“服务器无消息”“不显示通知”等问题给出排查思路。小组合作码，准确器配置信息；3.烧录代码后录“按下‘有人按门铃’”的效果；4.遇到问务器无消息”,对照手册排查“热点正确”“主题是否一正后重测；5.填写《实操问题记录录问题与问题解决能力《实操问第10页共12页功能拓展——“升级体验”(10分1.需求引导：“只有屏幕显示通知不够醒目，如何让通知更易被察觉?可以用什么执行器?”;2.拓器连接主控板B(pin1接口);②代码修改：在订阅buzzer(1).on()、延时time.sleep(1buzzer(1).off();3.分组升级：①连修改代码实现“屏幕显示+蜂鸣器报警”双通知；4.成果展示：邀请2-3组上台演示，分享修改思路。1.思考需求，提出“用蜂鸣器报警”的方案；鸣器连接方法，连接至主控口；3.修改订阅端代码，在显示消息后添加蜂鸣器控制逻辑；4.“按下按键后，屏幕显示且蜂鸣器响1秒”;5.上台演示，讲解“双通知提升提醒效果”的设计思需求引导动力，演鸣器使用组升级强用，成果展示提升表达能力“功能实现性、代性、实用价上台演阐述逻辑第11页共12页与总结(5分钟)1.故障复盘：“回顾实操中遇到的问题，哪些是硬么?”;2.安全讨论：“配置服务器时设置复杂密险?”;3.单元总结：梳理“原理认知→硬件搭建→服务器配置→代码实现→拓展创新”的物联功能实现路径；4.课后任务：“设计‘按键次数统计’功能，思考如何在服务器记录按门铃次数并在订阅端显1.复盘问题，总结“硬件查连接、服务器查热点、代码查参数”的排查方法；2.讨论数据安全，如“复杂密码防止服务器被破解，保护隐私”;3.绘制单元学习路径图，整合物联功能实现的核心步录课后任务，思