初中信息技术浙教版（2023）七年级下册第9课 物联网协议优秀教案设计

这是一份初中信息技术浙教版（2023）七年级下册第9课 物联网协议优秀教案设计，共6页。教案主要包含了课标内容要求，教学内容分析，教学目标，核心素养指向，学情分析，设计构想，教学环境及资源准备，教学活动设计等内容，欢迎下载使用。
【课标内容要求】
通过对身边真实应用场景中物联网的分析，认识物联网实现万物互联的基本原理。
【教学内容分析】
本课是浙江教育出版社出版的义务教育教科书《信息科技》七年级下册第9课，第二单元《探秘物联网》的教学内容。本课学习内容属于《信息科技课程标准》要求中第四学段内容模块《物联网实践与探索》中的“物联网基本原理与功能”部分。
通过前面8课的学习，学生认识了物联网，了解了物联网中的感知与识别，传感器以及无线通信技术。本课的学习目标是通过互联网和物联网协议的学习，了解物联网协议；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。通过本课学习，为接下来物联系统原型搭建的学习做好铺垫。后续将通过学习物联网实践相关知识，对物联网有更系统、直观的了解，使学生对物联网的认识从了解到掌握，再到负责任地使用物联网的高度。因此本课在《物联网实践与探索》模块中具有承上启下的作用。
本课知识内容相对抽象，在实际教学过程中，教师尽量以直观、通俗、生动的方式来呈现教学内容。
【教学目标】
1.通过智能家居的实例以及对互联网协议的知识迁移，了解物联网协议。
2.通过网络搜索，认识日常生活中常见的物联网协议。
3.通过自学书本和视频资料，揭开MQTT协议神秘的面纱。
4.通过具体任务的实践活动，了解MQTT协议的消息发布/订阅模型以及其特点，掌握应用MQTT协议实现物联网通信的基本过程。
5.通过小组活动设计未来的智能家居场景，让学生使用MQTT协议描述设备间的通信过程，从而加深对MQTT协议的学习，也培养了学生的创新能力。
重点：了解MQTT协议的消息发布/订阅模型以及其特点，掌握应用MQTT协议实现物联网通信的基本过程。
物联网中万物的通信依靠协议工作，MQTT协议是物联网中主要的协议。再者，根据课标相应的内容要求，因此，确定本课的重点为了解MQTT协议的消息发布/订阅模型以及其特点，掌握应用MQTT协议实现物联网通信的基本过程。
难点：掌握应用MQTT协议实现物联网通信的基本过程。
MQTT协议的知识点比较抽象、复杂，其背后的原理更是难以准确呈现与把握。对于七年级学生而言，以学生现有的认知水平和知识储备，掌握应用MQTT协议实现物联网通信的基本过程有困难。因此，确定本课的难点为掌握应用MQTT协议实现物联网通信的基本过程。
【核心素养指向】
通过网络搜索等课堂活动，提升学生对信息的敏感度和对信息价值的判断力，以及学生寻找有效数字平台与资源解决问题的意愿的信息意识。将已学的互联网协议知识融入到本课中，提升学生运用计算机科学领域的思维方法，将其迁移运用于解决其他问题的计算思维。通过畅想未来智能家居场景的小组活动，提升了学生在日常学习与生活中，具有创新创造活力，能积极主动运用信息科技高效地解决问题，并进行创新活动的数字化学习与创新能力。
【学情分析】
经过第一单元的学习，学生对于物联网已经具备初步认识，并且感受到了物联网在生活中的普遍性与重要性。在之前的课程中，学生应已具备一定利用互联网进行信息检索和自主学习的能力。同时学生在学习本节内容前，已有互联网协议和无线通信技术的相关知识储备。但由于课程内容较理论化，对于七年级学生而言相对难以理解，而且比较抽象、枯燥，调节课堂氛围消除一定的畏难情绪，转抽象事物具象化、通俗化，可以有效提高学生的学习兴趣。
【设计构想】
整体设想
本节课以走进智能家居为情境，开展三个活动：分别是探秘物联网协议、探秘MQTT协议、感受MQTT协议和一个小组活动：畅想未来智能家居场景，利用导学单，引导学生自主探究问题且主动积极地共享资源，将原本枯燥抽象的知识点具象化、通俗化，使得学生更容易理解和接受。
教法学法
本课将问题驱动法、任务驱动法和讲授法教学相结合，让学生自主探究，小组合作来获得新知。
情境与任务
以走进智能家居为情境，开展四个任务，分别是：探秘物联网协议、探秘MQTT协议、感受MQTT协议和畅想未来智能家居场景。
学生活动
（1）让学生通过搜索引擎自主探究目前生活中常见的物联网协议，并完成导学单。
（2）要求学生访问浙江信息科技学习平台网站，浏览有关MQTT协议介绍的文档和视频，并完成导学单。
（3）角色扮演游戏：选几位学生分别扮演发布者、订阅者和中介。使用简单的道具（如纸条）模拟消息的传递过程。
（4）特点卡片贴贴：准备一些特点卡片，每张卡片中写上有关于MQTT协议的特点，但也混入一些不属于该协议的特点卡片。让学生选择属于MQTT协议特点的卡片贴在黑板上，并简短解释该特点。
（5）要求学生访问浙江信息科技学习平台网站，浏览有关MQTT协议和HTTP协议对比介绍的视频，并完成导学单中的表格。
（6）学生分组，每组设计一个简单的智能家居场景（如智能卧室、智能客厅等）。要求使用MQTT协议描述设备间的通信过程。每组派代表上台分享设计成果。
核心素养的落实
（1）让学生通过搜索引擎自主探究目前生活中常见的物联网协议，落实学生对信息的敏感度和对信息价值的判断力，树立正确价值观，形成信息意识。
（2）将已学的互联网协议的知识迁移到本课中，并分析HTTP协议和MQTT协议的异同，落实学生运用计算机科学领域的思维方法，将其迁移运用于解决其他问题的能力，发展计算思维。
（3）通过畅想未来智能家居场景的小组活动，落实学生在日常学习与生活中，具有创新创造活力，能积极主动运用信息科技高效地解决问题，发扬创新精神。
评价设计
（1）过程性评价
在学生开展自主学习、小组活动以及分享成果等各种活动的过程中，对学生的参与情况和完成情况进行一定指导、鼓励与评价。
（2）终结性评价
通过导学单的完成情况、学生分享和评价设计成果以及学生谈本节课的收获来判断学生的知识掌握程度。
【教学环境及资源准备】
计算机教室、PPT课件、浙江信息科技学习平台网站、物联网协议导学单。
【教学活动设计】
【板书设计】
学习任务
学习过程
设计意图
用时（单位：分钟）
教师活动
学生活动
一、情境导入，揭示课题
播放视频：一个简短的视频动画，描述了一个智能家居的生活环境。
教师提问：
１.在视频中这些不同类型的设备是如何在网络上实现信息共享和传递的？
２.你们知道物联网是如何实现通信的吗？
教师提示：请同学们回忆上学期学过的互联网是如何通信的，迁移到本节课知识中来。
教师小结：物联网的通信其实跟互联网一样，物与物之间的相互通信也需要有“协议”，它是物体之间彼此交流的“语言”。就像现实生活中，人与人的沟通也需要“协议”，否则语言不通，无法沟通。视频中不难看出，为了让这些设备能够听懂我们的指令并与其他设备沟通，它们需要一种共同的语言，这就是我们今天要学习的物联网协议。
学生观看视频，思考并回答老师提出的问题。
学生回顾知识并回答老师提出的问题。
学生倾听并明确本课的学习内容。
通过视频引入，激发学生的学习兴趣。
通过提问与回答，使学生明确本课的学习内容，同时使学生进入积极的思维状态。
5
二、围绕活动，深入学习
活动一：探秘物联网协议。
让学生通过搜索引擎自主探究目前生活中常见的物联网协议，并完成导学单。
从学生找寻的结果中引出本节课要着重学习的物联网协议就是MQTT协议。
活动二：探秘MQTT协议
以任务为驱动，并结合书本及相关主题的视频，引导学生探究MQTT协议的基本原理。
呈现的任务具体要求如下：
任务１：认识MQTT协议。
要求学生访问浙江信息科技学习平台网站，浏览有关MQTT协议介绍的文档和视频，并完成导学单。
教师通过提问的方式以及两个对应的活动的开展引导学生学习并掌握新知，问题和活动如下：
１.MQTT发布/订阅模型是如何工作的？
活动①：角色扮演游戏：选几位学生分别扮演发布者、订阅者和中介。使用简单的道具（如纸条）模拟消息的传递过程。
２.MQTT协议的特点是什么？
活动②：特点卡片贴贴：准备一些特点卡片，每张卡片中写上有关于MQTT协议的特点，但也混入一些不属于该协议的特点卡片。让学生选择属于MQTT协议特点的卡片贴在黑板上，并简短解释该特点。
（二）任务２：分析MQTT协议与HTTP协议有何异同？
要求学生访问浙江信息科技学习平台网站，浏览有关MQTT协议和HTTP协议对比介绍的视频，并完成导学单中的表格。
活动三：感受MQTT协议
PPT视频展示：播放目前日常生活中已经在使用MQTT协议的智能家居的视频，让学生感受MQTT协议在实际生活中的应用。
教师：现在，越来越多的家庭都在使用智能家居设备，而背后让这些设备“聪明”起来的，正是我们今天所学习的MQTT协议。
学生自主探究，完成导学单。
学生完成任务。
学生参与游戏。
学生选择卡片贴在黑板上并解释该特点。
学生观看视频，完成导学单。
学生观看视频。
通过活动，培养学生自主学习的能力。
通过活动的开展，观看书本和视频以及教师的讲解，对关键问题进行剖析，使学生初步了解了MQTT协议，从而落实本课的重、难点。
通过角色扮演游戏，让学生在游戏中体验和理解MQTT发布／订阅模型。
通过特点卡片，帮助学生了解并记忆MQTT的主要特点。
通过分析两协议的异同，让学生感受MQTT协议在物联网被广泛应用。
通过视频展示，让学生感受MQTT协议在实际生活中的应用，增强学习的实用性。
20
三、小组活动，创新发展
小组活动：畅想未来智能家居场景。
学生分组，每组设计一个简单的智能家居场景（如智能卧室、智能客厅等）。要求使用MQTT协议描述设备间的通信过程。每组派代表上台分享设计成果。
师生共同点评。
学生分组讨论并设计分享。
学生点评。
通过小组活动，加深学生对MQTT协议的学习，也培养了学生的创新能力。
10
四、课堂小结，巩固拓展
教师：这节课你收获了什么？
教师：今天我们学习了MQTT协议的基本原理和特点，并通过小组活动体验了它在智能家居中的应用。其实我们还有很多未学的物联网协议，希望大家能够在课后继续了解其他的物联网协议（PPT展示），将所学知识应用到实际生活中，让我们的家更加智能化！
学生小结。
学生听讲。
总结本节课堂内容，加深对MQTT协议的理解和记忆，拓展物联网其他协议相关知识。
5