第9课 物联网协议 教学设计 七下信息科技浙教版.docxVIP

《第9课物联网协议》教学设计

教学内容分析

本节课是2023年浙江教育出版社出版的七年级下册第二单元第9课。本节课分为三个活动：“认识MQTT协议”“MQTT订阅模型”两部分内容组成。学生通过小组合作探究学习逐步掌握本节课的知识点，具备一定的小组合作能力、探究能力、创新能力等，提升信息社会责任，综合提升信息素养。

教学目标及核心素养指向

通过互联网和物联网协议的学习，了解物联网协议（信息意识、信息社会责任）

通过MQTT协议的消息发布/订阅模型的学习，了解应用MQTT协议实现物联网通信的基本过程（信息意识、信息社会责任）

教学重难点

教学重点：

通过互联网和物联网协议的学习，了解物联网协议

设计原因：了解物联网协议是本节课的主要内容，知识点的渗透需要作为重点内容。

教学难点：

通过MQTT协议的消息发布/订阅模型的学习，了解应用MQTT协议实现物联网通信的基本过程

设计原因：MQTT协议的内容对学生来说比较困难，所以此部分对学生来说难度较高，应作为难点内容。

教学过程

1、情境导入（3分钟）

教师活动

学生活动

情境引入：物联网的通信架构建立在互联网之上，需遵循众多互联网中的通信协议，如HTTP、TCP/IP等，为更好地优化通信协议，出现了适用于物联网的CoAP(ConstrainedApplicationProtocol，受限应用协议)、MQTT(MessageQueuingTelemetryTransport，消息队列遥测传输)等物联网专用通信协议。

大家想一想:

不同类型的设备是如何在网络上实现信息共享和传递的?

你知道物联网是如何实现通信的吗?

学生听教师引导生活中的案例,学生讨论，回答提问

设计意图：

激发学生对网页的学习兴趣并快速进入学习状态。

2、新知讲授（35分钟）

教师活动

学生活动

活动1：认识MQTT协议

物联网协议分为两大类：

①传输协议，一般负责子网内设备间的组网及通信

②通信协议，负责设备通过互联网进行数据交换及通信

通信环境不同，相应支持的协议也不同

HTTP是互联网中使用最广泛的网络通信协议。物联网作为互联网的延伸，早期的物联网通信采用的协议便是HTTP

随着物联网技术的不断发展更节约网络带宽和系统资源的MOTT协议被设计并得以广泛应用。

MQTT协议基于TCP/IP协议，是一种支持在各方之间异步通信的消息协议，其最初的用途是将石油管道上的传感器与卫星相连接。MQTT协议可以在严重受限的设备硬件和高延迟、带宽有限的网络上实现通信，为物联网的多样化应用场景的设计提供了可能

活动2：MQTT订阅模型

MOTT是一种能实现一对多通信的协议，也称发布或订阅型协议。它由3种功能构成：中介、发布者和订阅者。发布者要分发数据时，它会将包含数据的信息发送给中介，中介将信息分发给已订阅该主题的任何订阅者

MOTT订阅模型中，发布者和订阅者起着客户端的作用，中介则承担着转发MOTT通信的服务器的作用，它不存储任何消息。订阅者客户端可以订阅任何消息“主题”订阅后便与中介建立连接;发布者客户端把相应的数据以特定的方式加在主题上进行发送，它只需在消息发布时与中介建立连接发布“主题”消息。

学生通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务

活动1：认识MQTT协议

活动2：MQTT订阅模型

开动脑筋

在MOTT订阅模型中，“订阅者”订阅后为什么需要始终保持连接?

亲身体验

在“智能光照”物联系统原型中，订阅“light”主题消息，并将数据用合适的方式呈现和分享。

设计意图:

培养学生独立思考的能力，提高核心素养。

3、课堂小结（7分钟）

教师活动

学生活动

总结本课内容：

活动1：认识MQTT协议

活动2：MQTT订阅模型

学生一同回答并梳理知识

设计意图：

帮助学生梳理本节课知识，加深学生对知识的理解。