第第頁人教版(2024新版）\o"八年級全一冊"八年級全一冊信息技術第二單元\o"第2單元萬物互聯有協議"萬物互聯有協議第9課互聯協議仍沿用教學設計一、學情分析學生在之前的學習中對互聯網有了一定的認識，了解了一些基本的網絡概念和操作。但對于互聯網協議的具體內容和作用還缺乏深入的理解。此階段的學生具有較強的好奇心和求知欲，喜歡通過實際操作和案例分析來學習新知識。二、教材分析本單元圍繞萬物互聯有協議展開，第九課重點介紹互聯協議仍沿用的原因和重要性。教材通過生動的案例和簡潔的語言，引導學生理解互聯網協議在網絡通信中的關鍵作用。三、核心素養教育目標1.信息意識：讓學生認識到互聯網協議在信息傳遞中的重要性，培養對網絡信息的敏感度。2.計算思維：幫助學生理解互聯網協議的工作原理，培養分析問題和解決問題的能力。3.數字化學習與創新：鼓勵學生利用互聯網協議進行創新實踐，提高數字化學習能力。4.信息社會責任：引導學生在使用互聯網協議時遵守法律法規，增強信息安全意識。四、教學重點與難點教學重點1.掌握HTTP通信的基本過程。2.學會物聯系統從互聯網獲取數據的方法及應用程序接口的使用。教學難點1.理解傳統互聯網協議在物聯系統中的局限性。2.解決在使用應用程序接口過程中可能遇到的問題。五、教學準備1.制作PPT課件，展示HTTP通信過程的圖片、原理圖和應用案例。2.準備電腦及網絡環境，用于演示從互聯網獲取數據的過程。3.收集一些開放的應用程序接口（API）資料。4.設計一些與HTTP通信和物聯系統獲取數據相關的問題卡片。六、教學過程（一）導入新課師：同學們，我們已經了解了物聯網的很多知識，知道物聯網中的設備可以相互通信和交換數據。但是，大家有沒有想過，物聯系統是如何從互聯網中獲取數據的呢？在這個過程中，又會用到哪些協議呢？今天，我們就一起來探討物聯系統從互聯網獲取數據的方法，以及其中一個重要的協議——HTTP。（展示一些物聯系統從互聯網獲取數據的場景圖片，如智能手表顯示天氣預報、智能家居設備根據網絡時間自動調整等，激發學生的學習興趣。）（二）新課講解1.HTTP通信簡介（1）定義師：HTTP（HypertextTransferProtocol），即超文本傳輸協議，是一種用于分布式、協作式和超媒體信息系統的應用層協議。它是互聯網上最常用的協議之一，主要用于在Web瀏覽器和Web服務器之間傳輸超文本數據，如網頁、圖片、視頻等。（展示HTTP協議的概念圖，讓學生直觀地了解其定義。）（2）發展歷程師：HTTP協議最早由蒂姆·伯納斯·李于1989年在歐洲核子研究組織（CERN）提出，目的是為了方便科學家之間共享研究成果。隨著互聯網的發展，HTTP協議也在不斷地演進和完善。HTTP/0.9：這是HTTP協議的第一個版本，只支持簡單的文本傳輸，沒有請求頭和響應頭。HTTP/1.0：這個版本增加了請求頭和響應頭，支持多種數據類型的傳輸，如圖片、音頻、視頻等。同時，還引入了狀態碼，用于表示服務器的響應狀態。HTTP/1.1：這是目前使用最廣泛的HTTP版本，它在HTTP/1.0的基礎上進行了很多改進，如增加了持久連接、管道化傳輸、分塊傳輸編碼等功能，提高了傳輸效率和性能。HTTP/2：HTTP/2是對HTTP/1.1的重大升級，它采用二進制分幀層，實現了多路復用、頭部壓縮、服務器推送等功能，進一步提高了傳輸效率和性能。HTTP/3：HTTP/3基于QUIC協議，使用UDP代替TCP作為傳輸層協議，具有更低的延遲和更高的可靠性。（通過圖片和文字介紹，展示HTTP協議的發展歷程，讓學生了解HTTP協議的不斷進步和完善。）（3）工作原理師：HTTP通信是基于客戶端服務器模型的。客戶端（通常是Web瀏覽器）向服務器發送請求，服務器接收請求并返回響應。HTTP通信的基本過程如下：建立連接：客戶端通過TCP/IP協議與服務器建立連接。在建立連接之前，客戶端需要知道服務器的IP地址和端口號。一般情況下，Web服務器的端口號是80（HTTP）或443（HTTPS）。發送請求：客戶端向服務器發送HTTP請求，請求包括請求方法、請求URL、請求頭和請求體。請求方法表示客戶端對服務器的操作，如GET（獲取資源）、POST（提交數據）、PUT（更新資源）、DELETE（刪除資源）等。請求URL表示客戶端要請求的資源的地址。請求頭包含了一些關于請求的元數據，如客戶端的類型、接受的數據類型、語言等。請求體包含了客戶端要提交給服務器的數據，如表單數據、文件等。處理請求：服務器接收到客戶端的請求后，根據請求方法和請求URL確定要處理的資源，并對請求進行處理。服務器處理請求的過程可能包括讀取數據庫、執行腳本、生成動態內容等。返回響應：服務器處理完請求后，向客戶端返回HTTP響應，響應包括響應狀態碼、響應頭和響應體。響應狀態碼表示服務器對請求的處理結果，如200（成功）、404（未找到資源）、500（服務器內部錯誤）等。響應頭包含了一些關于響應的元數據，如服務器的類型、響應的數據類型、長度等。響應體包含了服務器返回給客戶端的數據，如網頁內容、圖片、視頻等。關閉連接：客戶端接收到服務器的響應后，根據HTTP協議的規定，可以選擇關閉連接或者保持連接。如果是短連接，客戶端在接收到響應后會立即關閉連接；如果是長連接，客戶端可以在一段時間內保持連接，以便后續的請求可以復用這個連接。（通過示意圖和動畫演示，詳細講解HTTP通信的工作原理，讓學生了解HTTP通信的基本過程。）2.傳統互聯網協議在物聯系統中的局限性（1）資源消耗大師：傳統互聯網協議如HTTP通常是為了滿足Web瀏覽等大規模數據傳輸的需求而設計的，在物聯系統中，很多設備的資源有限，如存儲空間小、處理能力弱、電池電量有限等。使用傳統互聯網協議會消耗大量的資源，如內存、CPU時間、網絡帶寬等，這可能會導致設備性能下降、電池壽命縮短等問題。（展示一些資源有限的物聯設備圖片，如傳感器節點、智能手表等，讓學生直觀地了解傳統互聯網協議在物聯系統中的資源消耗問題。）（2）實時性差師：物聯系統中的很多應用需要實時的數據傳輸和處理，如工業自動化、智能交通等。傳統互聯網協議通常采用請求響應模式，客戶端需要主動發起請求才能獲取數據，這種模式的實時性較差，不能滿足物聯系統的實時性要求。（展示一些需要實時數據傳輸的物聯系統應用場景圖片，如智能工廠中的生產線監控、智能交通中的車輛導航等，讓學生直觀地了解傳統互聯網協議在物聯系統中的實時性問題。）（3）安全性低師：物聯系統中的設備通常連接到公共網絡，容易受到黑客攻擊和惡意軟件的感染。傳統互聯網協議在安全性方面存在一些不足，如缺乏對設備身份的認證、數據加密強度不夠等。這可能會導致物聯系統中的數據被竊取、篡改或破壞，影響物聯系統的安全性和可靠性。（展示一些物聯系統受到黑客攻擊的案例圖片，如智能家居設備被黑客控制、智能汽車被遠程攻擊等，讓學生直觀地了解傳統互聯網協議在物聯系統中的安全性問題。）3.物聯系統從互聯網獲取數據的方法（1）使用HTTP請求師：物聯系統中的設備可以通過發送HTTP請求來從互聯網獲取數據。這種方法的優點是簡單易用，很多物聯設備都支持HTTP協議。但是，如前所述，使用HTTP請求會消耗大量的資源，實時性也較差。（通過實際案例演示，如一個物聯設備通過HTTP請求獲取天氣預報數據，讓學生了解物聯系統使用HTTP請求從互聯網獲取數據的方法。）（2）使用應用程序接口（API）師：應用程序接口（API）是一組定義了軟件組件之間交互方式的規范。物聯系統中的設備可以通過調用互聯網上的API來獲取數據。這種方法的優點是可以實現更加靈活和高效的數據獲取，同時也可以提高物聯系統的可擴展性和兼容性。但是，使用API需要一定的編程知識和技能，對于一些資源有限的物聯設備來說可能比較困難。（展示一些開放的API平臺，如天氣API、地圖API等，讓學生了解物聯系統使用API從互聯網獲取數據的方法。）（3）使用消息隊列遙測傳輸（MQTT）協議師：MQTT（MessageQueuingTelemetryTransport）是一種輕量級的發布/訂閱消息傳輸協議，專門為資源有限的設備和低帶寬、高延遲的網絡環境設計。物聯系統中的設備可以通過MQTT協議訂閱互聯網上的主題，當有新的數據發布到該主題時，設備就可以接收到數據。這種方法的優點是資源消耗小、實時性高、安全性好，非常適合物聯系統中的數據獲取。但是，使用MQTT協議需要一定的編程知識和技能，同時也需要一個MQTT服務器來支持。（展示MQTT協議的工作原理圖，讓學生了解物聯系統使用MQTT協議從互聯網獲取數據的方法。）4.互聯網中天氣數據實踐探索（1）實踐目的師：通過本次實踐探索，讓學生親身體驗物聯系統從互聯網獲取天氣數據的過程，掌握使用HTTP請求和API從互聯網獲取數據的方法。（2）實踐器材電腦一臺。網絡連接。（3）實踐步驟使用HTTP請求獲取天氣數據：打開瀏覽器，輸入一個提供天氣數據的網站地址，如中國天氣網。在網站上找到天氣查詢功能，輸入要查詢的城市名稱。觀察瀏覽器地址欄中的URL，可以看到一些參數，如城市代碼、日期等。這些參數是用來向服務器發送請求的。按下回車鍵，瀏覽器會向服務器發送HTTP請求，服務器會返回響應，其中包含了天氣數據。觀察瀏覽器顯示的天氣數據，了解HTTP請求獲取天氣數據的過程。使用API獲取天氣數據：注冊一個提供天氣API的平臺，如和風天氣。獲取API的密鑰（Key），這是調用API的憑證。查看API的文檔，了解API的調用方法和參數。使用編程語言（如Python）編寫代碼，調用天氣API，傳入城市名稱等參數。運行代碼，觀察輸出的天氣數據，了解使用API獲取天氣數據的過程。（4）注意事項在使用HTTP請求獲取天氣數據時，要注意選擇可靠的天氣網站，避免訪問不安全的網站。在使用API獲取天氣數據時，要注意保護API的密鑰，不要泄露給他人。同時，要遵守API的使用條款和限制，避免濫用API。（三）鞏固練習1.HTTP知識問答（1）將學生分成若干小組，每個小組推選一名代表。（2）教師準備一些與HTTP通信相關的問題，如HTTP請求的方法有哪些、HTTP響應狀態碼的含義是什么、HTTP協議的版本有哪些等。（3）每個小組的代表依次回答問題，答對一題得一分，答錯一題扣一分。（4）最后得分最高的小組獲勝，教師給予獎勵。（通過知識問答的方式，鞏固學生對HTTP通信知識的掌握，提高學生的學習積極性和競爭意識。）2.物聯系統數據獲取實驗（1）教師準備一些物聯設備模擬軟件，如虛擬傳感器、虛擬智能手表等。（2）學生分成小組，進行物聯系統數據獲取實驗。每個小組的任務是選擇一種物聯設備模擬軟件，使用HTTP請求或API從互聯網獲取數據，并將獲取的數據顯示在物聯設備上。（3）學生在小組內進行實驗和記錄，完成任務后提交實驗報告。（4）教師對學生的實驗報告進行評價，總結學生在實驗過程中遇到的問題和解決方法。（通過實驗的方式，讓學生親身體驗物聯系統從互聯網獲取數據的過程，提高學生的實踐操作能力和問題解決能力。）3.API應用創意設計（1）教師提出一個設計任務，如設計一個基于API的物聯系統應用，如智能農業灌溉系統、智能家庭能源管理系統等。（2）學生分成小組，進行API應用創意設計。每個小組可以根據自己的興趣和特長，選擇不同的設計方向，如環境監測、健康管理、交通出行等。（3）學生在小組內進行討論和設計，繪制系統架構圖，撰寫設計說明。（4）每個小組推選一名代表進行展示，介紹自己小組的設計方案。（5）其他小組的學生對展示的方案進行評價，提出優點和不足之處。（6）教師對每個小組的方案進行點評，評選出最佳設計方案。（通過創意設計的方式，培養學生的創新思維和實踐能力，讓學生將所學的API知識應用到實際問題中。）（四）課堂小結師：同學們，今天我們一起學習了HTTP通信的基本過程、傳統互聯網協議在物聯系統中的局限性以及物聯系統從互聯網獲取數據的方法。通過學習，我們了解了HTTP協議的定義、發展歷程和工作原理，認識到了傳統互聯網協議在物聯系統中的局限性，掌握了物聯系統從互聯網獲取數據的方法，包括使用HTTP請求、API和MQTT協議。同時，我們還通過實踐探索，親身體驗了物聯系統從互聯網獲取天氣數據的過程。希望同學們在今后的學習和生活中，能夠關注物聯系統的發展，積極探索物聯系統與互聯網的融合，為推動物聯系統的發展做出自己的貢獻。（五）作業布置1.查閱資料，了解更多關于物聯系統從互聯網獲取數據的方法，并選擇一種方法進行深入研究，寫一篇短文。2.思考如何利用物聯系統從互聯網獲取的數據來解決生活中的實際問題，提出一個創意方案，并撰寫方案說明。七、板書設計1.HTTP通信簡介（定義、發展歷程、工作原理）2.傳統互聯網協議局限性3.物聯系統獲取數據方法4.天氣數據實踐要點八、課后反思在本節課的教學中，通過多種教學方法的運用，如講解、演示、實踐操作、小組討論等，激發了學生的學習興趣，提高了學生的學習積極性和參與度。在新課講解環節，對HTTP通信的基本過程、傳統互聯網協議在物聯系統中的局限性以及物聯系統從互聯網獲取數據的方法進行了詳細的講解，使學生對物聯系統與互聯網的融合有了較為全面的認識。在鞏固練習環節，通過知識問答、實驗操作和創意設計等活動，鞏固了學生對所學知識的掌握，提高了學生的實踐操作能力和創新思維能力。然而，在教學過程中也存在一些不足之處。例如，在講解傳