班級智能養(yǎng)花服務(wù)平臺 教案　2022-2023學(xué)年電子工業(yè)出版社（2022）初中信息技術(shù)第四冊

信息科技第2課班級智能養(yǎng)花服務(wù)平臺教學(xué)設(shè)計課題班級智能養(yǎng)花服務(wù)平臺單元第二單元學(xué)科信息科技年級八年級下教材分析通過情景描述、實踐探究、知識拓展和鞏固練習(xí)等，將信息科技與新方法、新應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起，幫助學(xué)生了解信息科技應(yīng)用中的科學(xué)原理、思維方法、處理過程和工程實現(xiàn)。學(xué)生通過對本教材的學(xué)習(xí)逐步掌握信息科技的相關(guān)知識，具備一定的科學(xué)精神和科技倫理，提高創(chuàng)新能力，夯實信息社會責(zé)任，發(fā)揮信息科技課程的獨特育人價值，為數(shù)字強(qiáng)國培養(yǎng)優(yōu)秀接班人和建設(shè)者。教學(xué)目標(biāo)1、信息意識：體驗物聯(lián)網(wǎng)交互方式,感受物聯(lián)網(wǎng)給人們的學(xué)習(xí)、生活和工作方式帶來的改變。2、計算思維：在實踐應(yīng)用中,熟悉網(wǎng)絡(luò)平臺中的技術(shù)工具、軟件系統(tǒng)的功能與應(yīng)用。3、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：在學(xué)習(xí)過程中,選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)字設(shè)備支持學(xué)習(xí),改變學(xué)習(xí)方式。4、信息社會責(zé)任：明確科技活動中應(yīng)遵循的價值觀念、道德責(zé)任和行為準(zhǔn)則。重點1、了解MQTT的概念2、了解MQTT的三種角色3、了解MQTT的特性4、了解消息的訂閱與發(fā)送難點1、掌握向服務(wù)平臺發(fā)送預(yù)警信號程序教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖導(dǎo)入新課養(yǎng)花服務(wù)系統(tǒng)是為方便用戶管理花卉植物而開發(fā)的智能系統(tǒng),此系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)智能檢測環(huán)境和土壤的溫濕度,將數(shù)據(jù)返回的服務(wù)器,然后智能終端從服務(wù)器上獲取到數(shù)據(jù)后進(jìn)行相應(yīng)處理。播放短片引出今天教學(xué)內(nèi)容班級智能養(yǎng)花服務(wù)系統(tǒng)。觀看視頻思考：MQTT協(xié)議和HTTP協(xié)議有什么異同。激發(fā)學(xué)生對智能系統(tǒng)和服務(wù)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)興趣并快速進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)講授新課一、搭建MQTT服務(wù)器1、MQTT是一種發(fā)布/訂閱模式的消息傳輸協(xié)議。MQTT的三種角色：（1）發(fā)布者可以發(fā)布不同類型的消息，消息的類型叫作主題。（2）訂閱者只有訂閱了某個主題的訂閱者才能收到關(guān)于該主題的消息。（3）代理它是云端的應(yīng)用程序或一臺設(shè)備，讓發(fā)布者和訂閱者不需要知道對方IP地址和端口，就可以發(fā)布或接收消息。2、MQTT的特性：（1）使用發(fā)布/訂閱消息模式，提供一對多的消息發(fā)布；（2）對負(fù)載內(nèi)容屏蔽的消息傳輸；（3）使用TCP/IP提供網(wǎng)絡(luò)連接；（4）有三種消息發(fā)布服務(wù)質(zhì)量：（5）小型傳輸，開銷很小，協(xié)議交換最小化，以降低網(wǎng)絡(luò)流量；（6）通知有關(guān)各方客戶端異常中斷的機(jī)制。3、MQTT搭建過程：（1）設(shè)定主題并啟動；（2）Python模式下；點擊“擴(kuò)展”——“添加”按鈕，加載“物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器”中的“MQTT服務(wù)器端”模塊。（3）一鍵啟動物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器。單擊“MQTT服務(wù)器端”模塊，單擊指令上方的“啟動物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器”按鈕，選擇“啟動”即可打開物聯(lián)網(wǎng)平臺。二、消息的訂閱與發(fā)送1、以1號盆栽土壤濕度傳感器為例，搭建MQTT服務(wù)器。2、發(fā)送盆栽土壤濕度數(shù)據(jù)程序。3、選擇數(shù)量與數(shù)據(jù)范圍，點“提交”按鈕，就可以看到1號盆栽土壤濕度數(shù)據(jù)曲線圖。三、向服務(wù)平臺發(fā)送預(yù)警信號1、智能養(yǎng)花服務(wù)平臺工作過程（1）實時顯示盆栽的環(huán)境數(shù)據(jù)曲線圖（2）在線監(jiān)測感測系統(tǒng)中設(shè)備的運轉(zhuǎn)情況（3）消息交換的中心（4）感測系統(tǒng)檢測到盆栽缺水時發(fā)送預(yù)警信號（5）推送到服務(wù)平臺對應(yīng)的主題中2、缺水時向MQTT服務(wù)器發(fā)送預(yù)警信號的程序3、缺水時向MQTT服務(wù)器發(fā)送預(yù)警信號的程序的不足：當(dāng)盆栽的土壤濕度小于30%RH時，會不斷地向MQTT服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)，這樣會一直占用資源，其他的盆栽無法與MQTT服務(wù)器正常通信。4、解決方案：增加全局變量flag，通過變量flag的真假值切換，保證預(yù)警信號只發(fā)送一次，不會一直占用資源。5、項目實施——班級智能養(yǎng)花系統(tǒng)之服務(wù)系統(tǒng)。練一練1、什么是MQTT中的主題？2、簡述MQTT的特性。3、簡述智能養(yǎng)花服務(wù)平臺工作過程。4、簡述缺水時向MQTT服務(wù)器發(fā)送預(yù)警信號的程序的不足和解決方案。通過教師的講解，以小組合作的方式，開展探討交流，完成任務(wù)。通過教師的講解，以小組合作的方式，開展探討交流，完成任務(wù)通過教師的講解，以小組合作的方式，開展探討交流，完成任務(wù)學(xué)生小組間討論，共同完成任務(wù)。通過小組合作，加強(qiáng)學(xué)生組內(nèi)團(tuán)結(jié)、共同完成任務(wù)通過小組合作，加強(qiáng)學(xué)生組內(nèi)團(tuán)結(jié)、共同完成任務(wù)培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力布置作業(yè)1、MQTT傳輸協(xié)議有三種角色（）、（）和（）構(gòu)成的。在智能養(yǎng)花系統(tǒng)中，分別由（）、（）和（）充當(dāng)這三個角色。2、MQTT服務(wù)器中主題的作用是（）。3、將家中的電腦設(shè)置成智能養(yǎng)花系統(tǒng)的服務(wù)平臺，實現(xiàn)智能養(yǎng)花系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測。4、在服務(wù)平臺上觀察到其中有一臺傳感設(shè)備掉線，請同學(xué)們排查可能出現(xiàn)什么問題；若在MQTT平臺上觀察到所有設(shè)備全部掉線，可能出現(xiàn)的問題又是什么呢？完成作業(yè)培養(yǎng)學(xué)生查閱資料的能力，分析解決問題的能力課堂小結(jié)本次課首先介紹了MQTT的概念，MQTT的三種角色，MQTT的特性，然后講解消息的訂閱與發(fā)送，最后探討了向服務(wù)平臺發(fā)送預(yù)警信號程序的編寫和優(yōu)化。分組總結(jié)歸納鍛煉學(xué)生的總結(jié)能力，邏輯思維、語言表達(dá)能力。板書一、搭建MQTT服務(wù)器1、MQTT的概念2、MQTT的三種角色3、MQTT的特性4、搭建MQTT服務(wù)器二、消息的訂閱與發(fā)送1、盆栽土壤濕度傳感器為例，搭建MQTT服務(wù)器2、發(fā)送盆栽土壤濕