第3課“城市天氣預報員”實驗活動電子工業出版社第三冊教學目標1、信息意識：認識和了解天氣數據的重要性，養成對信息的敏感度和對科技創新的熱情。2、計算思維：了解計算思維的基本概念，能夠獲取、處理和分析各種類型的天氣數據。3、數字化學習與創新：使用數字技術進行自主探究和創新。4、信息社會責任：注意使用和共享天氣數據時需要遵守相關法律法規，了解保護個人隱私和數據安全的重要性。情境描述通過使用網頁和智能音箱查詢天氣信息，馬寧了解了互聯網與物聯網的異同，在本節，我們將圍繞“城市天氣預報員”的實踐體驗活動，自己動手制作一個可以查詢天氣信息的物聯網裝置，進一步體驗物聯網的神奇。情境描述互聯網能為人們呈現某種信息，如天氣情況;而物聯網能夠在互聯網應用的基礎上使用信息并做出反饋，實現人與物、物與物的互動與連接，例如，智能音箱根據天氣信息會做出“今天可能下雨，記得帶雨傘”的提醒，智能管家監測到天氣狀況欠佳時會自動關閉門窗。智能開發板有獲取網絡資源的接口，通過它，我們可以實時獲取物聯網云平臺上收集好的天氣信息，把數據顯示在智能開發板的OLED顯示屏上。本次實驗我們用智能開發板制作一個可以實時獲取天氣信息的裝置，方便查看天氣情況。活動1分析物聯網天氣預報的實現過程新知講解1.天氣預報的獲取過程：我們經常看到在一些智能設備的大屏上顯示城市的天氣指數、穿衣指數或其他信息。例如，智能冰箱是連接在物聯網上的設備(簡稱為物聯網設備)，下面以智能冰箱上顯示的天氣信息為例，分析物聯網設備顯示天氣信息的過程。智能冰箱獲取天氣信息的過程主要涉及三個要素:硬件設備、網絡環境、物聯網天氣云平臺，如圖所示。練一練2、在智能冰箱獲取天氣信息的過程中，物聯網天氣云平臺的作用是什么?設備如何從物聯網云平臺上獲取數據?

練一練答：物聯網天氣云平臺在智能冰箱獲取天氣信息的過程中起到了收集、處理和存儲天氣數據的作用。設備從物聯網云平臺上獲取數據的過程通常是通過API接口進行的。設備需要向云平臺發送一個請求，請求特定的天氣數據，例如某城市的溫度、濕度等信息。一旦平臺收到請求，它將搜索其數據庫并返回相應的數據給設備。助力知識1.物聯網云平臺在物聯網應用中起到的主要作用如下：物聯網的許多應用都需要物聯網云平臺的支持。例如，物聯網天氣云平臺采集各個城市的天氣信息。各個設備和傳感器采集溫度、濕度、氣壓等信息后上傳到云平臺，經過數據處理后，分為天氣實況、天氣預報、穿衣指數、降水量等不同功能的天氣模塊，而這些模塊可以為智能手表、智能手機、車載顯示屏提供天氣信息服務，如圖所示。助力知識2.物聯網云平臺：（1）降低了物聯網使用數據的門檻，設備連上云平臺就能獲取數據。（2）可用范圍廣，生活中的智能設備都可以連上云平臺。（3）數據全面，能夠提供更加智能的服務。知識拓展1、云計算：物聯網天氣預報通常需要使用云計算技術來存儲和處理大量的天氣數據。云計算提供了大量的存儲和計算資源，可以快速響應天氣數據請求，并支持大規模的數據處理和分析。

知識拓展2、可視化技術：可視化技術可以將天氣數據以圖表、地圖或其他形式顯示出來，使用戶更容易理解和使用數據。例如，智能冰箱可以通過顯示天氣圖標或溫度數字等方式來呈現天氣信息。

活動2準備“城市天氣預報員”實驗新知講解完成“城市天氣預報員”實驗需要的準備：包括硬件設備、網絡環境、能連接物聯網天氣平臺的程序接口（1）用智能開發板作為硬件設備。智能開發板上有Wi-Fi模塊和顯示信息的OLED顯示屏，可以連接到互聯網，并使信息成功顯示在屏幕上，如圖所示。新知講解1.完成“城市天氣預報員”實驗需要的準備：(2)為順利訪問互聯網資源，可以使用無線路由器接入有線網來連接網絡，如圖所示。新知講解1.完成“城市天氣預報員”實驗需要的準備：(3)使用智能開發板訪問物聯網平臺，獲取天氣信息時，需要使用WebAPI網絡應用程序接口(簡稱API接口)。我們可以訪問如圖所示的物聯網天氣云平臺，該平臺上為物聯網天氣應用的開發提供了對應的WebAPI網絡應用程序接口。練一練2、請以小組為單位，按照上述要求為“城市天氣預報員”實驗活動做準備。

練一練注意準備時的步驟順序和細節方面，和同學積極討論探究。

助力知識1.WebAPI網絡應用程序接口:我們可以把WebAPI網絡應用程序接口看成訪問平臺資源與為設備返回信息的中介，當我們需要使用云平臺上的資源時，需要向API接口發出請求，API接口從平臺獲得資源，再把它返回給用戶，如圖所示。按照這樣的方式，我們就可以利用云平臺完成“城市天氣預報員”實驗了。知識拓展1、傳感器技術：傳感器是物聯網的重要組成部分，通過測量溫度、濕度、風速等變量，并將數據發送到云平臺或其他設備上。了解傳感器的種類、原理、使用方法和讀取數據等方面的知識，對于設計實驗非常有幫助。

活動3設計“城市天氣預報員”實驗程序新知講解1.天氣預報內容：天氣預報一般包含兩部分內容，當天的天氣實況和未來的天氣預測，我們以南昌市為例，用智能開發板完成“城市天氣預報員”的實驗。新知講解2.實驗步驟（1）從物聯網天氣云平臺上獲取并顯示南昌市當天的天氣實況。先連接網絡，編寫程序，并將和當前環境中相關的Wi-Fi信息填寫到指令中;接著使用物聯網天氣云平臺的指令，通過API接口(編程軟件中顯示為API私鑰)連接到“心知天氣”云平臺，然后將南昌的天氣實況信息(天氣現象)顯示在OLED屏幕上，便于隨時查看，程序如圖所示。新知講解2.實驗步驟編寫完程序后，將程序刷入智能開發板，連接網絡后，即可看到南昌市當前的天氣信息，如圖所示。新知講解2.實驗步驟（2）

獲取南昌市的天氣預報。設計程序時，在“心知天氣”云平臺的指令中，將“天氣實況”選項修改為“3天天氣預報”選項，在程序中編寫顯示南昌明天最高溫度與最低溫度的指令，并將其顯示在OLED屏幕上，以此獲得南昌市明天的氣溫信息，如圖所示。新知講解2.實驗步驟編寫完程序后，將程序刷入智能開發板中，連接網絡后，即可看到南昌市明天的天氣預報，如圖所示。助力知識1.“城市天氣預報員”程序模塊使用說明:首先，從編程軟件中加載天氣模塊。（1）打開mPython軟件，單擊“擴展”中的“添加”按鈕，在網絡應用擴展中找到“心知天氣”模塊，如圖所示，單擊“加載”按鈕。助力知識1.“城市天氣預報員”程序模塊使用說明:（2）連接網絡。要訪問云平臺的數據，需要先連接網絡，單擊mPython軟件中的“Wi-Fi”模塊，拖出Wi-Fi指令，并將當前環境中的Wi-Fi信息填寫到指令中，如圖所示。助力知識1.“城市天氣預報員”程序模塊使用說明:（3）使用API訪問天氣數據資源。在“心知天氣”模塊指令中找到提供免費API接口(API私鑰)的指令，這些免費API接口可以直接使用，如圖所示。練一練1、將“城市天氣預報員”程序中的Wi-Fi指令設置為禁用(在命令模塊上右擊鼠標，在彈出的快捷菜單中選擇“禁用塊”命令)，如圖所示，再將程序刷入智能開發板，觀察在沒有連接網絡的情況下最后呈現的結果，并回答下面的問題。練一練（1）使用Wi-Fi指令的程序中，＿＿＿＿(能/不能)調取網絡信息，顯示天氣信息;（2)沒有使用Wi-Fi指令的程序中，＿＿＿＿(能/不能)調取網絡信息，顯示天氣信息;(3)“城市天氣指數”物聯網應用＿＿＿＿(需要/不需要)互聯網。我認為物聯網與互聯網之間的關系是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿練一練（1）使用Wi-Fi指令的程序中，

能

(能/不能)調取網絡信息，顯示天氣信息;（2)沒有使用Wi-Fi指令的程序中，

不能

(能/不能)調取網絡信息，顯示天氣信息;(3)“城市天氣指數”物聯網應用

需要

(需要/不需要)互聯網。我認為物聯網與互聯網之間的關系是物聯網和互聯網之間緊密相連，可以說物聯網是互聯網的一個分支或擴展。知識拓展1、物聯網的發展歷程：物聯網為21世紀的全球工業化、城市化進程提供了革命性的信息技術和智能技術，物聯網技術與傳統產業的全面融合，將成為全球新一輪社會.經濟發展的主導力量之一。物聯網的發展是一個循序漸進、逐漸成熟的過程。一般而言，物聯網的發展可分為如下四個階段。

知識拓展2、第一階段(2010年之前):物體間的連接。基于RFID技術實現低功耗、低成本的單個物體間的連接，并在物流、零售、制藥等領域開展局部的應用。第二階段(2010—2015年):網絡化的物與物相連。利用傳感器與RFID標簽，實現物與物之間的廣泛連接，針對特定的產業制訂技術標準，完成部分網絡的融合。知識拓展3、第三階段(2015—2020年):半智能化。具有可執行指令的RFID標簽得到廣泛應用，物體實現了半智能化，物聯網中網絡互聯的標準制訂完成，網絡具有高速數據傳輸的能力。第四階段(2020年之后):全智能化。物體具有更完善的智能，能夠實現協同工作，人、物、服務與網絡達到深度融合。知識拓展4、集成人工智能技術：利用人工智能技術，例如自然語言處理和計算機視覺等，為天氣預報員提供更加智能化的服務，例如自動翻譯和圖像識別等。項目實施1.觀察生活中有哪些設備連接互聯網后，能夠獲取網絡信息，并填寫在下表中。2.有人說“物聯網生活的實現與互聯網是息息相關的”，談談你對這一觀點的看法。物聯網應用名稱獲取的信息內容智能音箱能夠從互聯網中獲取大量的音樂資源,使用簡單的口令，就能控制智能音箱播放互聯網上的音樂項目實施物聯網應用名稱獲取的信息內容智能音箱能夠從互聯網中獲取大量的音樂資源,使用簡單的口令，就能控制智能音箱播放互聯網上的音樂駕駛員輔助系統能夠獲取互聯網上的地圖服務，為駕駛員提供實時路線規劃和導航指引智能電視能夠從互聯網中獲得他大量獲取媒體視頻、新聞、游戲和應用程序，用戶可以使用搜索功能查找特定主題我同意這一觀點，物聯網和互聯網彼此依存，相互促進，才能夠共同創造出更加智慧、高效和便捷的數字世界。鞏固練習登錄“心知天氣”云平臺，了解除獲取天氣信息功能外，“心知天氣”云平臺還提供了哪些模塊?

答：1.空氣質量預報2.氣象災害預警3.農業氣象預報4.能源氣象預報5.海洋氣象預報鞏固練習2.使用智能開發板除了能夠獲取南昌市的天氣信息外，還能夠獲取其他城市的天氣信息。請參考下圖，修改程序，讓智能開發板顯示你所在城市的天氣信息。鞏固練習3.除可以獲取某個城市明天的天氣預報外，還可以獲取后天的天氣預，請修改本節編寫的程序，嘗試獲取南昌市后天的天氣預報。課堂總結這堂課程從最開始的準備工作到最后的實驗都親自落實，我們不僅學習了關于物聯網、傳感器技術和天氣預報等方面的知識，更重要的是培養了我們的創造力和實際操作能力，增強了自信心和團隊合作精神。打開了數字世界