第十四课 远程控制更便捷 教学设计 人教版（2024）初中信息科技八年级全一册.docx

课题

远程控制更便捷

单元

第三单元

学科

信息技术

年级

八年级

学习目标

1.理解物联系统中控制实现的过程，明确反馈与控制的关系，能准确区分人工控制和自动控制，并能列举生活中的实例。

2.熟练掌握远程控制开锁功能的工作流程，包括用户端指令发布、MQTT服务器数据传输、门锁端指令接收与执行的全过程，清晰阐述各环节的作用和数据交互方式。

3.深入理解远程控制开锁功能的模块组成（输入、计算、输出模块），精准掌握各模块的硬件构成和功能实现细节，能够独立完成各模块的硬件连接、程序编写和调试工作，确保远程控制开锁功能的稳定运行。

4.熟练运用MQTT协议进行数据通信，包括搭建本地MQTT服务器、合理设置主题、准确实现发布与订阅功能，以及在用户端和门锁端编写高效的程序代码实现数据交互和控制动作，具备解决实际应用中常见问题的能力。

重点

1.物联系统中控制实现的过程及反馈与控制的关系，使学生深刻理解控制在物联系统中的核心地位和作用机制，这是掌握物联网系统控制原理的关键所在。

2.远程控制开锁功能的模拟实现，包括系统架构设计、功能模块划分、利用MQTT协议实现远程数据交互和控制动作的编程实现，以及硬件连接和调试，确保学生能够成功构建远程控制开锁系统，体验物联系统的实际控制功能，掌握物联系统开发的基本技能。

3.远程控制开锁功能中各模块的功能和实现方式，让学生清晰把握系统的整体架构和工作原理，为进一步学习和设计更复杂的物联控制系统奠定坚实基础。

难点

1.深入理解控制原理中基于反馈数据的精确调整机制，特别是如何根据不同的反馈信息实现对设备或系统工作状态的精准控制，涉及到复杂的逻辑判断、算法设计和系统优化，学生理解和掌握起来具有一定难度。

2.在实践操作中，正确搭建和优化本地MQTT服务器，确保其稳定、高效运行，并实现用户端和门锁端之间准确、快速的数据传输和控制指令交互，需要学生具备扎实的网络知识、熟练的编程能力和丰富的调试经验，对学生的综合技术能力要求较高。

3.全面理解远程控制系统的安全隐患及有效防范措施，需要学生综合考虑网络安全、设备安全、数据安全、用户身份验证等多方面因素，从系统整体角度进行深入分析和设计，对学生的系统思维能力和安全意识提出了较高挑战。

教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

导入新课

展示问题情境中远程通知与远程控制开锁的关联，提问学生是否可以实现远程控制开锁以及如何实现，引发学生思考，引出本节课的主题——远程控制开锁功能的实现，激发学生的学习兴趣，让学生明确本节课将深入探究物联网技术在远程控制门锁系统中的应用。

倾听老师引入相关问题

激发学生的学习兴趣，让从问题中进行思考，从而引出本节课的学习内容

讲授新课

一、认识物联系统中的控制

1.讲解物联系统中反馈与控制的关系，强调控制是基于反馈数据调整设备或系统工作状态，以火车站验票系统（根据车票信息反馈控制闸机开合）、扫地机器人（根据环境数据反馈规划清扫路线和控制清扫动作）为例，让学生理解控制在物联系统中的重要性和实现方式。

2.介绍控制的类型，包括人工控制（如用户通过手机App发送指令控制家电）和自动控制（如智能照明系统根据光线传感器数据自动调节亮度），引导学生思考生活中常见的远程控制案例（如远程控制空调、电视等），组织学生分组讨论这些案例是如何实现控制的（如通过网络连接、特定协议传输指令、设备接收并执行动作），每个小组推选一名代表发言，分享小组讨论结果，教师进行总结和补充，加深学生对控制概念和实现方式的理解，培养学生的观察和分析能力。

二、学分析远程控制开锁功能

1.提出远程控制开锁的功能需求，组织学生分组讨论：

属于人工控制还是自动控制？引导学生分析远程控制开锁是由用户主动操作触发指令发送，属于人工控制范畴，培养学生对控制类型的判断能力。

系统是如何工作的？引导学生从系统架构角度思考，包括数据的采集（用户端按键操作采集指令）、传输（通过网络和MQTT服务器）、处理（计算模块判断指令并转发）和执行（门锁端接收指令控制开锁），培养学生的系统思维能力。

2.详细描述远程控制开锁的工作过程，结合图示（如用户端、MQTT服务器、门锁端之间的数据流向图）讲解：

用户端（输入模块）：按键触发后，主控板采集按键状态数据，并发布开锁指令消息至MQTT服务器相应主题。

MQTT服务器（计算模块）：搭建好的服务器接收用户端发布的消息，并根据主题将消息转发给订阅该主题的门锁端。

门锁端（输出模块）：订阅MQTT服务器相应主题，当收到开锁指令消息后，控制舵机转动实现开锁动作。

3.分析远程控制开锁功能的模块组成，通过表格形式讲解各模块的硬件构成和功能：

输入模块：

硬件：主控板和按键传感器。

功能：按键传感器检测用户按键操作，将状态数据传输给主控板，主控板负责将开锁指令发布至