人教版2024新版八年級全一冊信息技術(shù)第9課 互聯(lián)協(xié)議仍沿用 教學(xué)設(shè)計

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(shù)第二單元\o"第2單元萬物互聯(lián)有協(xié)議"萬物互聯(lián)有協(xié)議第9課互聯(lián)協(xié)議仍沿用教學(xué)設(shè)計一、學(xué)情分析學(xué)生在之前的學(xué)習(xí)中對互聯(lián)網(wǎng)有了一定的認(rèn)識，了解了一些基本的網(wǎng)絡(luò)概念和操作。但對于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的具體內(nèi)容和作用還缺乏深入的理解。此階段的學(xué)生具有較強(qiáng)的好奇心和求知欲，喜歡通過實際操作和案例分析來學(xué)習(xí)新知識。二、教材分析本單元圍繞萬物互聯(lián)有協(xié)議展開，第九課重點介紹互聯(lián)協(xié)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(dǎo)學(xué)生理解互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)通信中的關(guān)鍵作用。三、核心素養(yǎng)教育目標(biāo)1.信息意識：讓學(xué)生認(rèn)識到互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議在信息傳遞中的重要性，培養(yǎng)對網(wǎng)絡(luò)信息的敏感度。2.計算思維：幫助學(xué)生理解互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的工作原理，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。3.數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：鼓勵學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行創(chuàng)新實踐，提高數(shù)字化學(xué)習(xí)能力。4.信息社會責(zé)任：引導(dǎo)學(xué)生在使用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議時遵守法律法規(guī)，增強(qiáng)信息安全意識。四、教學(xué)重點與難點教學(xué)重點1.掌握HTTP通信的基本過程。2.學(xué)會物聯(lián)系統(tǒng)從互聯(lián)網(wǎng)獲取數(shù)據(jù)的方法及應(yīng)用程序接口的使用。教學(xué)難點1.理解傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議在物聯(lián)系統(tǒng)中的局限性。2.解決在使用應(yīng)用程序接口過程中可能遇到的問題。五、教學(xué)準(zhǔn)備1.制作PPT課件，展示HTTP通信過程的圖片、原理圖和應(yīng)用案例。2.準(zhǔn)備電腦及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，用于演示從互聯(lián)網(wǎng)獲取數(shù)據(jù)的過程。3.收集一些開放的應(yīng)用程序接口（API）資料。4.設(shè)計一些與HTTP通信和物聯(lián)系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)相關(guān)的問題卡片。六、教學(xué)過程（一）導(dǎo)入新課師：同學(xué)們，我們已經(jīng)了解了物聯(lián)網(wǎng)的很多知識，知道物聯(lián)網(wǎng)中的設(shè)備可以相互通信和交換數(shù)據(jù)。但是，大家有沒有想過，物聯(lián)系統(tǒng)是如何從互聯(lián)網(wǎng)中獲取數(shù)據(jù)的呢？在這個過程中，又會用到哪些協(xié)議呢？今天，我們就一起來探討物聯(lián)系統(tǒng)從互聯(lián)網(wǎng)獲取數(shù)據(jù)的方法，以及其中一個重要的協(xié)議——HTTP。（展示一些物聯(lián)系統(tǒng)從互聯(lián)網(wǎng)獲取數(shù)據(jù)的場景圖片，如智能手表顯示天氣預(yù)報、智能家居設(shè)備根據(jù)網(wǎng)絡(luò)時間自動調(diào)整等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)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(xié)議，是一種用于分布式、協(xié)作式和超媒體信息系統(tǒng)的應(yīng)用層協(xié)議。它是互聯(lián)網(wǎng)上最常用的協(xié)議之一，主要用于在Web瀏覽器和Web服務(wù)器之間傳輸超文本數(shù)據(jù)，如網(wǎng)頁、圖片、視頻等。（展示HTTP協(xié)議的概念圖，讓學(xué)生直觀地了解其定義。）（2）發(fā)展歷程師：HTTP協(xié)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(xué)家之間共享研究成果。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，HTTP協(xié)議也在不斷地演進(jìn)和完善。HTTP/0.9：這是HTTP協(xié)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(yīng)頭。HTTP/1.0：這個版本增加了請求頭和響應(yīng)頭，支持多種數(shù)據(jù)類型的傳輸，如圖片、音頻、視頻等。同時，還引入了狀態(tài)碼，用于表示服務(wù)器的響應(yīng)狀態(tài)。HTTP/1.1：這是目前使用最廣泛的HTTP版本，它在HTTP/1.0的基礎(chǔ)上進(jìn)行了很多改進(jìn)，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(jìn)制分幀層，實現(xiàn)了多路復(fù)用、頭部壓縮、服務(wù)器推送等功能，進(jìn)一步提高了傳輸效率和性能。HTTP/3：HTTP/3基于QUIC協(xié)議，使用UDP代替TCP作為傳輸層協(xié)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(xié)議的發(fā)展歷程，讓學(xué)生了解HTTP協(xié)議的不斷進(jìn)步和完善。）（3）工作原理師：HTTP通信是基于客戶端服務(wù)器模型的?？蛻舳耍ㄍǔＪ荳eb瀏覽器）向服務(wù)器發(fā)送請求，服務(wù)器接收請求并返回響應(yīng)。HTTP通信的基本過程如下：建立連接：客戶端通過TCP/IP協(xié)議與服務(wù)器建立連接。在建立連接之前，客戶端需要知道服務(wù)器的IP地址和端口號。一般情況下，Web服務(wù)器的端口號是80（HTTP）或443（HTTPS）。發(fā)送請求：客戶端向服務(wù)器發(fā)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(wù)器的操作，如GET（獲取資源）、POST（提交數(shù)據(jù)）、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(guān)于請求的元數(shù)據(jù)，如客戶端的類型、接受的數(shù)據(jù)類型、語言等。請求體包含了客戶端要提交給服務(wù)器的數(shù)據(jù)，如表單數(shù)據(jù)、文件等。處理請求：服務(wù)器接收到客戶端的請求后，根據(jù)請求方法和請求URL確定要處理的資源，并對請求進(jìn)行處理。服務(wù)器處理請求的過程可能包括讀取數(shù)據(jù)庫、執(zhí)行腳本、生成動態(tài)內(nèi)容等。返回響應(yīng)：服務(wù)器處理完請求后，向客戶端返回HTTP響應(yīng)，響應(yīng)包括響應(yīng)狀態(tài)碼、響應(yīng)頭和響應(yīng)體。響應(yīng)狀態(tài)碼表示服務(wù)器對請求的處理結(jié)果，如200（成功）、404（未找到資源）、500（服務(wù)器內(nèi)部錯誤）等。響應(yīng)頭包含了一些關(guān)于響應(yīng)的元數(shù)據(jù)，如服務(wù)器的類型、響應(yīng)的數(shù)據(jù)類型、長度等。響應(yīng)體包含了服務(wù)器返回給客戶端的數(shù)據(jù)，如網(wǎng)頁內(nèi)容、圖片、視頻等。關(guān)閉連接：客戶端接收到服務(wù)器的響應(yīng)后，根據(jù)HTTP協(xié)議的規(guī)定，可以選擇關(guān)閉連接或者保持連接。如果是短連接，客戶端在接收到響應(yīng)后會立即關(guān)閉連接；如果是長連接，客戶端可以在一段時間內(nèi)保持連接，以便后續(xù)的請求可以復(fù)用這個連接。（通過示意圖和動畫演示，詳細(xì)講解HTTP通信的工作原理，讓學(xué)生了解HTTP通信的基本過程。）2.傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議在物聯(lián)系統(tǒng)中的局限性（1）資源消耗大師：傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議如HTTP通常是為了滿足Web瀏覽等大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蠖O(shè)計的，在物聯(lián)系統(tǒng)中，很多設(shè)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(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議會消耗大量的資源，如內(nèi)存、CPU時間、網(wǎng)絡(luò)帶寬等，這可能會導(dǎo)致設(shè)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(lián)設(shè)備圖片，如傳感器節(jié)點、智能手表等，讓學(xué)生直觀地了解傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議在物聯(lián)系統(tǒng)中的資源消耗問題。）（2）實時性差師：物聯(lián)系統(tǒng)中的很多應(yīng)用需要實時的數(shù)據(jù)傳輸和處理，如工業(yè)自動化、智能交通等。傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議通常采用請求響應(yīng)模式，客戶端需要主動發(fā)起請求才能獲取數(shù)據(jù)，這種模式的實時性較差，不能滿足物聯(lián)系統(tǒng)的實時性要求。（展示一些需要實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锫?lián)系統(tǒng)應(yīng)用場景圖片，如智能工廠中的生產(chǎn)線監(jiān)控、智能交通中的車輛導(dǎo)航等，讓學(xué)生直觀地了解傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議在物聯(lián)系統(tǒng)中的實時性問題。）（3）安全性低師：物聯(lián)系統(tǒng)中的設(shè)備通常連接到公共網(wǎng)絡(luò)，容易受到黑客攻擊和惡意軟件的感染。傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議在安全性方面存在一些不足，如缺乏對設(shè)備身份的認(rèn)證、數(shù)據(jù)加密強(qiáng)度不夠等。這可能會導(dǎo)致物聯(lián)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)被竊取、篡改或破壞，影響物聯(lián)系統(tǒng)的安全性和可靠性。（展示一些物聯(lián)系統(tǒng)受到黑客攻擊的案例圖片，如智能家居設(shè)備被黑客控制、智能汽車被遠(yuǎn)程攻擊等，讓學(xué)生直觀地了解傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議在物聯(lián)系統(tǒng)中的安全性問題。）3.物聯(lián)系統(tǒng)從互聯(lián)網(wǎng)獲取數(shù)據(jù)的方法（1）使用HTTP請求師：物聯(lián)系統(tǒng)中的設(shè)備可以通過發(fā)送HTTP請求來從互聯(lián)網(wǎng)獲取數(shù)據(jù)。這種方法的優(yōu)點是簡單易用，很多物聯(lián)設(shè)備都支持HTTP協(xié)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(lián)設(shè)備通過HTTP請求獲取天氣預(yù)報數(shù)據(jù)，讓學(xué)生了解物聯(lián)系統(tǒng)使用HTTP請求從互聯(lián)網(wǎng)獲取數(shù)據(jù)的方法。）（2）使用應(yīng)用程序接口（API）師：應(yīng)用程序接口（API）是一組定義了軟件組件之間交互方式的規(guī)范。物聯(lián)系統(tǒng)中的設(shè)備可以通過調(diào)用互聯(lián)網(wǎng)上的API來獲取數(shù)據(jù)。這種方法的優(yōu)點是可以實現(xiàn)更加靈活和高效的數(shù)據(jù)獲取，同時也可以提高物聯(lián)系統(tǒng)的可擴(kuò)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(lián)設(shè)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(xué)生了解物聯(lián)系統(tǒng)使用API從互聯(lián)網(wǎng)獲取數(shù)據(jù)的方法。）（3）使用消息隊列遙測傳輸（MQTT）協(xié)議師：MQTT（MessageQueuingTelemetryTransport）是一種輕量級的發(fā)布/訂閱消息傳輸協(xié)議，專門為資源有限的設(shè)備和低帶寬、高延遲的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境設(shè)計。物聯(lián)系統(tǒng)中的設(shè)備可以通過MQTT協(xié)議訂閱互聯(lián)網(wǎng)上的主題，當(dāng)有新的數(shù)據(jù)發(fā)布到該主題時，設(shè)備就可以接收到數(shù)據(jù)。這種方法的優(yōu)點是資源消耗小、實時性高、安全性好，非常適合物聯(lián)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)獲取。但是，使用MQTT協(xié)議需要一定的編程知識和技能，同時也需要一個MQTT服務(wù)器來支持。（展示MQTT協(xié)議的工作原理圖，讓學(xué)生了解物聯(lián)系統(tǒng)使用MQTT協(xié)議從互聯(lián)網(wǎng)獲取數(shù)據(jù)的方法。）4.互聯(lián)網(wǎng)中天氣數(shù)據(jù)實踐探索（1）實踐目的師：通過本次實踐探索，讓學(xué)生親身體驗物聯(lián)系統(tǒng)從互聯(lián)網(wǎng)獲取天氣數(shù)據(jù)的過程，掌握使用HTTP請求和API從互聯(lián)網(wǎng)獲取數(shù)據(jù)的方法。（2）實踐器材電腦一臺。網(wǎng)絡(luò)連接。（3）實踐步驟使用HTTP請求獲取天氣數(shù)據(jù)：打開瀏覽器，輸入一個提供天氣數(shù)據(jù)的網(wǎng)站地址，如中國天氣網(wǎng)。在網(wǎng)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(shù)，如城市代碼、日期等。這些參數(shù)是用來向服務(wù)器發(fā)送請求的。按下回車鍵，瀏覽器會向服務(wù)器發(fā)送HTTP請求，服務(wù)器會返回響應(yīng)，其中包含了天氣數(shù)據(jù)。觀察瀏覽器顯示的天氣數(shù)據(jù)，了解HTTP請求獲取天氣數(shù)據(jù)的過程。使用API獲取天氣數(shù)據(jù)：注冊一個提供天氣API的平臺，如和風(fēng)天氣。獲取API的密鑰（Key），這是調(diào)用API的憑證。查看API的文檔，了解API的調(diào)用方法和參數(shù)。使用編程語言（如Python）編寫代碼，調(diào)用天氣API，傳入城市名稱等參數(shù)。運行代碼，觀察輸出的天氣數(shù)據(jù)，了解使用API獲取天氣數(shù)據(jù)的過程。（4）注意事項在使用HTTP請求獲取天氣數(shù)據(jù)時，要注意選擇可靠的天氣網(wǎng)站，避免訪問不安全的網(wǎng)站。在使用API獲取天氣數(shù)據(jù)時，要注意保護(hù)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(xí)1.HTTP知識問答（1）將學(xué)生分成若干小組，每個小組推選一名代表。（2）教師準(zhǔn)備一些與HTTP通信相關(guān)的問題，如HTTP請求的方法有哪些、HTTP響應(yīng)狀態(tài)碼的含義是什么、HTTP協(xié)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(xué)生對HTTP通信知識的掌握，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和競爭意識。）2.物聯(lián)系統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取實驗（1）教師準(zhǔn)備一些物聯(lián)設(shè)備模擬軟件，如虛擬傳感器、虛擬智能手表等。（2）學(xué)生分成小組，進(jìn)行物聯(lián)系統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取實驗。每個小組的任務(wù)是選擇一種物聯(lián)設(shè)備模擬軟件，使用HTTP請求或API從互聯(lián)網(wǎng)獲取數(shù)據(jù)，并將獲取的數(shù)據(jù)顯示在物聯(lián)設(shè)備上。（3）學(xué)生在小組內(nèi)進(jìn)行實驗和記錄，完成任務(wù)后提交實驗報告。（4）教師對學(xué)生的實驗報告進(jìn)行評價，總結(jié)學(xué)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(xué)生親身體驗物聯(lián)系統(tǒng)從互聯(lián)網(wǎng)獲取數(shù)據(jù)的過程，提高學(xué)生的實踐操作能力和問題解決能力。）3.API應(yīng)用創(chuàng)意設(shè)計（1）教師提出一個設(shè)計任務(wù)，如設(shè)計一個基于API的物聯(lián)系統(tǒng)應(yīng)用，如智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)、智能家庭能源管理系統(tǒng)等。（2）學(xué)生分成小組，進(jìn)行API應(yīng)用創(chuàng)意設(shè)計。每個小組可以根據(jù)自己的興趣和特長，選擇不同的設(shè)計方向，如環(huán)境監(jiān)測、健康管理、交通出行等。（3）學(xué)生在小組內(nèi)進(jìn)行討論和設(shè)計，繪制系統(tǒng)架構(gòu)圖，撰寫設(shè)計說明。（4）每個小組推選一名代表進(jìn)行展示，介紹自己小組的設(shè)計方案。（5）其他小組的學(xué)生對展示的方案進(jìn)行評價，提出優(yōu)點和不足之處。（6）教師對每個小組的方案進(jìn)行點評，評選出最佳設(shè)計方案。（通過創(chuàng)意設(shè)計的方式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐能力，讓學(xué)生將所學(xué)的API知識應(yīng)用到實際問題中。）（四）課堂小結(jié)師：同學(xué)們，今天我們一起學(xué)習(xí)了HTTP通信的基本過程、傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議在物聯(lián)系統(tǒng)中的局限性以及物聯(lián)系統(tǒng)從互聯(lián)網(wǎng)獲取數(shù)據(jù)的方法。通過學(xué)習(xí)，我們了解了HTTP協(xié)議的定義、發(fā)展歷程和工作原理，認(rèn)識到了傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議在物聯(lián)系統(tǒng)中的局限性，掌握了物聯(lián)系統(tǒng)從互聯(lián)網(wǎng)獲取數(shù)據(jù)的方法，包括使用HTTP請求、API和MQTT協(xié)議。同時，我們還通過實踐探索，親身體驗了物聯(lián)系統(tǒng)從互聯(lián)網(wǎng)獲取天氣數(shù)據(jù)的過程。希望同學(xué)們在今后的學(xué)習(xí)和生活中，能夠關(guān)注物聯(lián)系統(tǒng)的發(fā)展，積極探索物聯(lián)系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，為推動物聯(lián)系統(tǒng)的發(fā)展做出自己的貢獻(xiàn)。（五）作業(yè)布置1.查閱資料，了解更多關(guān)于物聯(lián)系統(tǒng)從互聯(lián)網(wǎng)獲取數(shù)據(jù)的方法，并選擇一種方法進(jìn)行深入研究，寫一篇短文。2.思考如何利用物聯(lián)系統(tǒng)從互聯(lián)網(wǎng)獲取的數(shù)據(jù)來解決生活中的實際問題，提出一個創(chuàng)意方案，并撰寫方案說明。七、板書設(shè)計1.HTTP通信簡介（定義、發(fā)展歷程、工作原理）2.傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議局限性3.物聯(lián)系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)方法4.天氣數(shù)據(jù)實踐要點八、課后反思在本節(jié)課的教學(xué)中，通過多種教學(xué)方法的運用，如講解、演示、實踐操作、小組討論等，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和參與度。在新課講解環(huán)節(jié)，對HTTP通信的基本過程、傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議在物聯(lián)系統(tǒng)中的局限性以及物聯(lián)系統(tǒng)從互聯(lián)網(wǎng)獲取數(shù)據(jù)的方法進(jìn)行了詳細(xì)的講解，使學(xué)生對物聯(lián)系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)的融合有了較為全面的認(rèn)識。在鞏固練習(xí)環(huán)節(jié)，通過知識問答、實驗操作和創(chuàng)意設(shè)計等活動，鞏固了學(xué)生對所學(xué)知識的掌握，提高了學(xué)生的實踐操作能力和創(chuàng)新思維能力。然而，在教學(xué)過程中也存在一些不足之處。例如，在講解傳