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初中信息技术电子工业社版（2022）第三册第1单元 物联网与互联网1.3“城市天气预报员”实验活动课文配套课件ppt
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这是一份初中信息技术电子工业社版（2022）第三册第1单元 物联网与互联网1.3“城市天气预报员”实验活动课文配套课件ppt，文件包含13城市天气预报员课件pptx、13城市天气预报员教案doc、引入视频mp4等3份课件配套教学资源，其中PPT共46页， 欢迎下载使用。
1、信息意识：认识和了解天气数据的重要性，养成对信息的敏感度和对科技创新的热情。2、计算思维：了解计算思维的基本概念，能够获取、处理和分析各种类型的天气数据。3、数字化学习与创新：使用数字技术进行自主探究和创新。4、信息社会责任：注意使用和共享天气数据时需要遵守相关法律法规，了解保护个人隐私和数据安全的重要性。
通过使用网页和智能音箱查询天气信息，马宁了解了互联网与物联网的异同，在本节，我们将围绕“城市天气预报员”的实践体验活动，自己动手制作一个可以查询天气信息的物联网装置，进一步体验物联网的神奇。
互联网能为人们呈现某种信息，如天气情况;而物联网能够在互联网应用的基础上使用信息并做出反馈，实现人与物、物与物的互动与连接，例如，智能音箱根据天气信息会做出“今天可能下雨，记得带雨伞”的提醒，智能管家监测到天气状况欠佳时会自动关闭门窗。智能开发板有获取网络资源的接口，通过它，我们可以实时获取物联网云平台上收集好的天气信息，把数据显示在智能开发板的OLED显示屏上。本次实验我们用智能开发板制作一个可以实时获取天气信息的装置，方便查看天气情况。
活动1 分析物联网天气预报的实现过程
1.天气预报的获取过程：我们经常看到在一些智能设备的大屏上显示城市的天气指数、穿衣指数或其他信息。例如，智能冰箱是连接在物联网上的设备(简称为物联网设备)，下面以智能冰箱上显示的天气信息为例，分析物联网设备显示天气信息的过程。智能冰箱获取天气信息的过程主要涉及三个要素:硬件设备、网络环境、物联网天气云平台，如图所示。
2、在智能冰箱获取天气信息的过程中，物联网天气云平台的作用是什么?设备如何从物联网云平台上获取数据?
答：物联网天气云平台在智能冰箱获取天气信息的过程中起到了收集、处理和存储天气数据的作用。设备从物联网云平台上获取数据的过程通常是通过API接口进行的。设备需要向云平台发送一个请求，请求特定的天气数据，例如某城市的温度、湿度等信息。一旦平台收到请求，它将搜索其数据库并返回相应的数据给设备。
1.物联网云平台在物联网应用中起到的主要作用如下：物联网的许多应用都需要物联网云平台的支持。例如，物联网天气云平台采集各个城市的天气信息。各个设备和传感器采集温度、湿度、气压等信息后上传到云平台，经过数据处理后，分为天气实况、天气预报、穿衣指数、降水量等不同功能的天气模块，而这些模块可以为智能手表、智能手机、车载显示屏提供天气信息服务，如图所示。
2.物联网云平台：（1）降低了物联网使用数据的门槛，设备连上云平台就能获取数据。（2）可用范围广，生活中的智能设备都可以连上云平台。（3）数据全面，能够提供更加智能的服务。
1、云计算：物联网天气预报通常需要使用云计算技术来存储和处理大量的天气数据。云计算提供了大量的存储和计算资源，可以快速响应天气数据请求，并支持大规模的数据处理和分析。
2、可视化技术：可视化技术可以将天气数据以图表、地图或其他形式显示出来，使用户更容易理解和使用数据。例如，智能冰箱可以通过显示天气图标或温度数字等方式来呈现天气信息。
活动2 准备“城市天气预报员”实验
完成“城市天气预报员”实验需要的准备：包括硬件设备、网络环境、能连接物联网天气平台的程序接口（1）用智能开发板作为硬件设备。智能开发板上有Wi-Fi 模块和显示信息的OLED显示屏，可以连接到互联网，并使信息成功显示在屏幕上，如图所示。
1.完成“城市天气预报员”实验需要的准备：(2) 为顺利访问互联网资源，可以使用无线路由器接入有线网来连接网络，如图所示。
1.完成“城市天气预报员”实验需要的准备：(3)使用智能开发板访问物联网平台，获取天气信息时，需要使用Web API网络应用程序接口(简称API接口)。我们可以访问如图所示的物联网天气云平台，该平台上为物联网天气应用的开发提供了对应的WebAPI网络应用程序接口。
2、请以小组为单位，按照上述要求为“城市天气预报员”实验活动做准备。
注意准备时的步骤顺序和细节方面，和同学积极讨论探究。
1.Web API网络应用程序接口:我们可以把Web API网络应用程序接口看成访问平台资源与为设备返回信息的中介，当我们需要使用云平台上的资源时，需要向API 接口发出请求，API接口从平台获得资源，再把它返回给用户，如图所示。按照这样的方式，我们就可以利用云平台完成“城市天气预报员”实验了。
1、传感器技术：传感器是物联网的重要组成部分，通过测量温度、湿度、风速等变量，并将数据发送到云平台或其他设备上。了解传感器的种类、原理、使用方法和读取数据等方面的知识，对于设计实验非常有帮助。
活动3 设计“城市天气预报员”实验程序
1.天气预报内容：天气预报一般包含两部分内容，当天的天气实况和未来的天气预测，我们以南昌市为例，用智能开发板完成“城市天气预报员”的实验。
2.实验步骤（1）从物联网天气云平台上获取并显示南昌市当天的天气实况。先连接网络，编写程序，并将和当前环境中相关的Wi-Fi信息填写到指令中;接着使用物联网天气云平台的指令，通过API接口(编程软件中显示为API私钥)连接到“心知天气”云平台，然后将南昌的天气实况信息(天气现象)显示在OLED屏幕上，便于随时查看，程序如图所示。
2.实验步骤编写完程序后，将程序刷入智能开发板，连接网络后，即可看到南昌市当前的天气信息，如图所示。
2.实验步骤（2） 获取南昌市的天气预报。设计程序时，在“心知天气”云平台的指令中，将“天气实况”选项修改为“3天天气预报”选项，在程序中编写显示南昌明天最高温度与最低温度的指令，并将其显示在OLED屏幕上，以此获得南昌市明天的气温信息，如图所示。
2.实验步骤编写完程序后，将程序刷入智能开发板中，连接网络后，即可看到南昌市明天的天气预报，如图所示。
1. “城市天气预报员”程序模块使用说明:首先，从编程软件中加载天气模块。（1）打开mPythn软件，单击“扩展”中的“添加”按钮，在网络应用扩展中找到“心知天气”模块，如图所示，单击“加载”按钮。
1. “城市天气预报员”程序模块使用说明:（2）连接网络。要访问云平台的数据，需要先连接网络，单击mPythn软件中的“Wi-Fi”模块，拖出Wi-Fi指令，并将当前环境中的Wi-Fi信息填写到指令中，如图所示。
1. “城市天气预报员”程序模块使用说明:（3）使用API访问天气数据资源。在“心知天气”模块指令中找到提供免费API接口(API私钥)的指令，这些免费API接口可以直接使用，如图所示。
1、将“城市天气预报员”程序中的Wi-Fi指令设置为禁用(在命令模块上右击鼠标，在弹出的快捷菜单中选择“禁用块”命令)，如图所示，再将程序刷入智能开发板，观察在没有连接网络的情况下最后呈现的结果，并回答下面的问题。
（1）使用Wi-Fi指令的程序中，＿＿＿＿(能/不能)调取网络信息，显示天气信息;（2)没有使用Wi-Fi指令的程序中，＿＿＿＿ (能/不能)调取网络信息，显示天气信息;(3)“城市天气指数”物联网应用＿＿＿＿ (需要/不需要)互联网。我认为物联网与互联网之间的关系是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
（1）使用Wi-Fi指令的程序中， 能 (能/不能)调取网络信息，显示天气信息;（2)没有使用Wi-Fi指令的程序中， 不能 (能/不能)调取网络信息，显示天气信息;(3)“城市天气指数”物联网应用 需要 (需要/不需要)互联网。我认为物联网与互联网之间的关系是物联网和互联网之间紧密相连，可以说物联网是互联网的一个分支或扩展。
1、物联网的发展历程：物联网为21世纪的全球工业化、城市化进程提供了革命性的信息技术和智能技术，物联网技术与传统产业的全面融合，将成为全球新一轮社会.经济发展的主导力量之一。物联网的发展是一个循序渐进、逐渐成熟的过程。一般而言，物联网的发展可分为如下四个阶段。
2、第一阶段(2010年之前):物体间的连接。基于RFID技术实现低功耗、低成本的单个物体间的连接，并在物流、零售、制药等领域开展局部的应用。第二阶段(2010—2015年):网络化的物与物相连。利用传感器与RFID标签，实现物与物之间的广泛连接，针对特定的产业制订技术标准，完成部分网络的融合。
3、第三阶段(2015—2020年):半智能化。具有可执行指令的RFID标签得到广泛应用，物体实现了半智能化，物联网中网络互联的标准制订完成，网络具有高速数据传输的能力。第四阶段(2020年之后):全智能化。物体具有更完善的智能，能够实现协同工作，人、物、服务与网络达到深度融合。
4、集成人工智能技术：利用人工智能技术，例如自然语言处理和计算机视觉等，为天气预报员提供更加智能化的服务，例如自动翻译和图像识别等。
1.观察生活中有哪些设备连接互联网后，能够获取网络信息，并填写在下表中。2.有人说“物联网生活的实现与互联网是息息相关的”，谈谈你对这一观点的看法。
我同意这一观点，物联网和互联网彼此依存，相互促进，才能够共同创造出更加智慧、高效和便捷的数字世界。
登录“心知天气”云平台，了解除获取天气信息功能外，“心知天气”云平台还提供了哪些模块?
答： 1. 空气质量预报 2. 气象灾害预警 3. 农业气象预报 4. 能源气象预报 5. 海洋气象预报
2.使用智能开发板除了能够获取南昌市的天气信息外，还能够获取其他城市的天气信息。请参考下图，修改程序，让智能开发板显示你所在城市的天气信息。
3.除可以获取某个城市明天的天气预报外，还可以获取后天的天气预，请修改本节编写的程序，尝试获取南昌市后天的天气预报。
这堂课程从最开始的准备工作到最后的实验都亲自落实，我们不仅学习了关于物联网、传感器技术和天气预报等方面的知识，更重要的是培养了我们的创造力和实际操作能力，增强了自信心和团队合作精神。打开了数字世界的大门，为未来的学习和职业发展奠定了坚实的基础。
问：分析网络对于天气预报员的作用。
答：网络对于天气预报员来说是不可或缺的，有以下作用：数据获取和处理 实时更新和分享3. 多样化的数据呈现方式4. 精准的天气预报算法
1、信息意识：认识和了解天气数据的重要性，养成对信息的敏感度和对科技创新的热情。2、计算思维：了解计算思维的基本概念，能够获取、处理和分析各种类型的天气数据。3、数字化学习与创新：使用数字技术进行自主探究和创新。4、信息社会责任：注意使用和共享天气数据时需要遵守相关法律法规，了解保护个人隐私和数据安全的重要性。
通过使用网页和智能音箱查询天气信息，马宁了解了互联网与物联网的异同，在本节，我们将围绕“城市天气预报员”的实践体验活动，自己动手制作一个可以查询天气信息的物联网装置，进一步体验物联网的神奇。
互联网能为人们呈现某种信息，如天气情况;而物联网能够在互联网应用的基础上使用信息并做出反馈，实现人与物、物与物的互动与连接，例如，智能音箱根据天气信息会做出“今天可能下雨，记得带雨伞”的提醒，智能管家监测到天气状况欠佳时会自动关闭门窗。智能开发板有获取网络资源的接口，通过它，我们可以实时获取物联网云平台上收集好的天气信息，把数据显示在智能开发板的OLED显示屏上。本次实验我们用智能开发板制作一个可以实时获取天气信息的装置，方便查看天气情况。
活动1 分析物联网天气预报的实现过程
1.天气预报的获取过程：我们经常看到在一些智能设备的大屏上显示城市的天气指数、穿衣指数或其他信息。例如，智能冰箱是连接在物联网上的设备(简称为物联网设备)，下面以智能冰箱上显示的天气信息为例，分析物联网设备显示天气信息的过程。智能冰箱获取天气信息的过程主要涉及三个要素:硬件设备、网络环境、物联网天气云平台，如图所示。
2、在智能冰箱获取天气信息的过程中，物联网天气云平台的作用是什么?设备如何从物联网云平台上获取数据?
答：物联网天气云平台在智能冰箱获取天气信息的过程中起到了收集、处理和存储天气数据的作用。设备从物联网云平台上获取数据的过程通常是通过API接口进行的。设备需要向云平台发送一个请求，请求特定的天气数据，例如某城市的温度、湿度等信息。一旦平台收到请求，它将搜索其数据库并返回相应的数据给设备。
1.物联网云平台在物联网应用中起到的主要作用如下：物联网的许多应用都需要物联网云平台的支持。例如，物联网天气云平台采集各个城市的天气信息。各个设备和传感器采集温度、湿度、气压等信息后上传到云平台，经过数据处理后，分为天气实况、天气预报、穿衣指数、降水量等不同功能的天气模块，而这些模块可以为智能手表、智能手机、车载显示屏提供天气信息服务，如图所示。
2.物联网云平台：（1）降低了物联网使用数据的门槛，设备连上云平台就能获取数据。（2）可用范围广，生活中的智能设备都可以连上云平台。（3）数据全面，能够提供更加智能的服务。
1、云计算：物联网天气预报通常需要使用云计算技术来存储和处理大量的天气数据。云计算提供了大量的存储和计算资源，可以快速响应天气数据请求，并支持大规模的数据处理和分析。
2、可视化技术：可视化技术可以将天气数据以图表、地图或其他形式显示出来，使用户更容易理解和使用数据。例如，智能冰箱可以通过显示天气图标或温度数字等方式来呈现天气信息。
活动2 准备“城市天气预报员”实验
完成“城市天气预报员”实验需要的准备：包括硬件设备、网络环境、能连接物联网天气平台的程序接口（1）用智能开发板作为硬件设备。智能开发板上有Wi-Fi 模块和显示信息的OLED显示屏，可以连接到互联网，并使信息成功显示在屏幕上，如图所示。
1.完成“城市天气预报员”实验需要的准备：(2) 为顺利访问互联网资源，可以使用无线路由器接入有线网来连接网络，如图所示。
1.完成“城市天气预报员”实验需要的准备：(3)使用智能开发板访问物联网平台，获取天气信息时，需要使用Web API网络应用程序接口(简称API接口)。我们可以访问如图所示的物联网天气云平台，该平台上为物联网天气应用的开发提供了对应的WebAPI网络应用程序接口。
2、请以小组为单位，按照上述要求为“城市天气预报员”实验活动做准备。
注意准备时的步骤顺序和细节方面，和同学积极讨论探究。
1.Web API网络应用程序接口:我们可以把Web API网络应用程序接口看成访问平台资源与为设备返回信息的中介，当我们需要使用云平台上的资源时，需要向API 接口发出请求，API接口从平台获得资源，再把它返回给用户，如图所示。按照这样的方式，我们就可以利用云平台完成“城市天气预报员”实验了。
1、传感器技术：传感器是物联网的重要组成部分，通过测量温度、湿度、风速等变量，并将数据发送到云平台或其他设备上。了解传感器的种类、原理、使用方法和读取数据等方面的知识，对于设计实验非常有帮助。
活动3 设计“城市天气预报员”实验程序
1.天气预报内容：天气预报一般包含两部分内容，当天的天气实况和未来的天气预测，我们以南昌市为例，用智能开发板完成“城市天气预报员”的实验。
2.实验步骤（1）从物联网天气云平台上获取并显示南昌市当天的天气实况。先连接网络，编写程序，并将和当前环境中相关的Wi-Fi信息填写到指令中;接着使用物联网天气云平台的指令，通过API接口(编程软件中显示为API私钥)连接到“心知天气”云平台，然后将南昌的天气实况信息(天气现象)显示在OLED屏幕上，便于随时查看，程序如图所示。
2.实验步骤编写完程序后，将程序刷入智能开发板，连接网络后，即可看到南昌市当前的天气信息，如图所示。
2.实验步骤（2） 获取南昌市的天气预报。设计程序时，在“心知天气”云平台的指令中，将“天气实况”选项修改为“3天天气预报”选项，在程序中编写显示南昌明天最高温度与最低温度的指令，并将其显示在OLED屏幕上，以此获得南昌市明天的气温信息，如图所示。
2.实验步骤编写完程序后，将程序刷入智能开发板中，连接网络后，即可看到南昌市明天的天气预报，如图所示。
1. “城市天气预报员”程序模块使用说明:首先，从编程软件中加载天气模块。（1）打开mPythn软件，单击“扩展”中的“添加”按钮，在网络应用扩展中找到“心知天气”模块，如图所示，单击“加载”按钮。
1. “城市天气预报员”程序模块使用说明:（2）连接网络。要访问云平台的数据，需要先连接网络，单击mPythn软件中的“Wi-Fi”模块，拖出Wi-Fi指令，并将当前环境中的Wi-Fi信息填写到指令中，如图所示。
1. “城市天气预报员”程序模块使用说明:（3）使用API访问天气数据资源。在“心知天气”模块指令中找到提供免费API接口(API私钥)的指令，这些免费API接口可以直接使用，如图所示。
1、将“城市天气预报员”程序中的Wi-Fi指令设置为禁用(在命令模块上右击鼠标，在弹出的快捷菜单中选择“禁用块”命令)，如图所示，再将程序刷入智能开发板，观察在没有连接网络的情况下最后呈现的结果，并回答下面的问题。
（1）使用Wi-Fi指令的程序中，＿＿＿＿(能/不能)调取网络信息，显示天气信息;（2)没有使用Wi-Fi指令的程序中，＿＿＿＿ (能/不能)调取网络信息，显示天气信息;(3)“城市天气指数”物联网应用＿＿＿＿ (需要/不需要)互联网。我认为物联网与互联网之间的关系是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
（1）使用Wi-Fi指令的程序中， 能 (能/不能)调取网络信息，显示天气信息;（2)没有使用Wi-Fi指令的程序中， 不能 (能/不能)调取网络信息，显示天气信息;(3)“城市天气指数”物联网应用 需要 (需要/不需要)互联网。我认为物联网与互联网之间的关系是物联网和互联网之间紧密相连，可以说物联网是互联网的一个分支或扩展。
1、物联网的发展历程：物联网为21世纪的全球工业化、城市化进程提供了革命性的信息技术和智能技术，物联网技术与传统产业的全面融合，将成为全球新一轮社会.经济发展的主导力量之一。物联网的发展是一个循序渐进、逐渐成熟的过程。一般而言，物联网的发展可分为如下四个阶段。
2、第一阶段(2010年之前):物体间的连接。基于RFID技术实现低功耗、低成本的单个物体间的连接，并在物流、零售、制药等领域开展局部的应用。第二阶段(2010—2015年):网络化的物与物相连。利用传感器与RFID标签，实现物与物之间的广泛连接，针对特定的产业制订技术标准，完成部分网络的融合。
3、第三阶段(2015—2020年):半智能化。具有可执行指令的RFID标签得到广泛应用，物体实现了半智能化，物联网中网络互联的标准制订完成，网络具有高速数据传输的能力。第四阶段(2020年之后):全智能化。物体具有更完善的智能，能够实现协同工作，人、物、服务与网络达到深度融合。
4、集成人工智能技术：利用人工智能技术，例如自然语言处理和计算机视觉等，为天气预报员提供更加智能化的服务，例如自动翻译和图像识别等。
1.观察生活中有哪些设备连接互联网后，能够获取网络信息，并填写在下表中。2.有人说“物联网生活的实现与互联网是息息相关的”，谈谈你对这一观点的看法。
我同意这一观点，物联网和互联网彼此依存，相互促进，才能够共同创造出更加智慧、高效和便捷的数字世界。
登录“心知天气”云平台，了解除获取天气信息功能外，“心知天气”云平台还提供了哪些模块?
答： 1. 空气质量预报 2. 气象灾害预警 3. 农业气象预报 4. 能源气象预报 5. 海洋气象预报
2.使用智能开发板除了能够获取南昌市的天气信息外，还能够获取其他城市的天气信息。请参考下图，修改程序，让智能开发板显示你所在城市的天气信息。
3.除可以获取某个城市明天的天气预报外，还可以获取后天的天气预，请修改本节编写的程序，尝试获取南昌市后天的天气预报。
这堂课程从最开始的准备工作到最后的实验都亲自落实，我们不仅学习了关于物联网、传感器技术和天气预报等方面的知识，更重要的是培养了我们的创造力和实际操作能力，增强了自信心和团队合作精神。打开了数字世界的大门，为未来的学习和职业发展奠定了坚实的基础。
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