第9课 互联协议仍沿用 教学设计 2025—2026学年人教版（2024）初中信息技术八年级全一册

《拓展与提升 —— 掌控版调用心知天气 API 实践》教案 一、教学目标 1. 知识与技能 1. 学生理解 API 基本概念，掌握用搜索引擎找免费 API 并整理信息的方法。通过具体案例讲解，如搜索 “免费天气 API”“免费新闻 API” 等，让学生学会筛选有效信息，并能按照一定的格式整理出 API 的功能、请求方式、参数等关键信息。 1. 学会在 mPython 中用积木编程，通过掌控版调用心知天气 API 获取并显示天气数据。不仅能完成基本的获取和显示，还能根据实际需求调整显示的内容和格式，比如字体大小、显示位置等。 1. 过程与方法 1. 经历 “搜索 API→整理信息→积木编程调用→调试显示” 流程，提升信息处理与编程实践能力。在每个环节设置相应的任务和问题，引导学生主动思考和解决问题，例如在整理信息时，让学生思考不同参数的含义和作用。 1. 借助积木拖拽，理解 HTTP 请求、数据解析的逻辑，培养逻辑思维。通过对比不同的积木组合产生的不同效果，让学生明白每个积木的作用和逻辑关系。 1. 情感态度与价值观 1. 激发对物联网与编程结合的兴趣，增强探索精神；通过实际应用，感受技术价值，提升成就感。组织小组竞赛活动，让学生们展示自己的作品，互相学习和评价，进一步激发学习兴趣和成就感。 二、教学重难点 1. 重点 1. 心知天气 API 申请与信息整理。详细讲解申请的每一个步骤，确保学生都能成功申请到 API，并且能准确整理出所需的信息。 1. 用 mPython 积木搭建流程，实现掌控版调用 API 并显示天气数据。通过分步教学和实例演示，让学生掌握积木搭建的方法和技巧。 1. 难点 1. 理解 API 调用的 HTTP 请求原理、数据解析逻辑；解决网络请求、数据显示的调试问题。结合生活中的例子类比 HTTP 请求原理，如将 HTTP 请求比作寄信，让学生更容易理解。对于调试问题，总结常见的错误类型和解决方法，让学生能快速排查问题。 三、教学准备 1. 硬件：掌控版及配套 USB 线、电脑（安装 mPython 软件）。提前检查所有硬件设备是否正常工作，确保每台电脑都能顺利安装和运行 mPython 软件，为学生准备备用的 USB 线，以防出现损坏的情况。 1. 软件：mPython 编程平台、心知天气 API 账号（教师提前注册，演示用；学生需课前注册 ）。教师提前熟悉 mPython 编程平台的各项功能和操作，为学生提供注册心知天气 API 账号的详细步骤说明，提醒学生妥善保管自己的账号信息。 1. 资料：心知天气 API 文档链接、整理 API 信息的表格模板（电子版 / 纸质 ）。将心知天气 API 文档链接整理到一个文档中，方便学生查阅。表格模板要设计得简洁明了，包含 API 功能、请求 URL、必要参数、数据返回格式等关键信息栏。 四、教学过程 （一）趣味导入 —— 天气魔法秀（5 分钟） 1. 情境创设 1. 教师展示掌控版外接屏幕（或模拟效果），说：“今天老师有个‘天气魔法’，让掌控版‘知道’外面的天气！想不想学？其实靠的是‘API’—— 程序的‘信息魔法通道’，能让设备获取网络数据！” 在展示过程中，可以故意设置一些小悬念，比如先不告诉学生具体的实现方法，只展示神奇的效果，激发学生的好奇心。 1. 提问互动 1. 问：“大家平时怎么查天气？如果让掌控版自己‘查’，该怎么做？” 引出本节课主题：用 API 让掌控版获取心知天气数据。对于学生的回答，要给予积极的回应和引导，鼓励他们大胆思考和表达自己的想法。 （二）知识奠基 —— 认识 API 与心知天气（8 分钟） 1. 通俗讲解 API 1. 类比：API 是 “程序的外卖通道”，掌控版（程序）下单（发请求），API 商家（服务器）送数据（天气信息），不用自己 “做饭”（采集天气）。还可以再举一些其他的类比例子，如 API 就像两个人之间的交流语言，让不同的程序能够相互理解和沟通，帮助学生更好地理解 API 的概念。 1. 总结：API 是应用间交互的接口，能让程序便捷获取外部数据 / 功能。结合实际生活中的应用，如手机上的地图应用调用定位 API 获取位置信息，让学生感受 API 的广泛应用。 1. 介绍心知天气 API 1. 展示心知天气官网，说明其提供免费天气 API，能获取实时天气、预报等数据。强调：需注册账号、创建应用获取 API 密钥（类似 “取外卖的身份码” ），才能合法调用。在展示官网时，重点指出注册账号和创建应用的入口位置，让学生一目了然。 （三）任务 1：申请心知天气 API 并整理信息（12 分钟） 1. 步骤拆解（教师演示 + 学生实操） 1. 注册登录：打开心知天气官网（https://www.seniverse.com/ ），引导学生点击 “注册”，用手机号 / 邮箱完成注册并登录。教师在演示过程中，要放慢操作速度，清晰地讲解每一个步骤，提醒学生注意填写正确的信息，设置安全的密码。 1. 创建应用：登录后进入 “控制台→应用管理”，点击 “创建应用”，填写名称（如 “掌控版天气” ），选择 “免费订阅”，获取 API 密钥（私钥，需保密 ）。强调应用名称的命名规则和免费订阅的选择，告知学生 API 密钥的重要性，不能随意泄露给他人。 1. 查找 API 文档：在官网 “文档中心”，找到 “实时天气 API”，查看请求 URL（如 https://api.seniverse.com/v3/weather/now.json ）、参数要求（需传入 key（密钥）、location（城市，如 beijing ）、language（语言，如 zh-Hans ）、unit（单位，如 c ） ）。引导学生学会查阅 API 文档，告诉他们文档中包含了详细的参数说明和使用示例，遇到问题可以先查阅文档。 1. 整理信息：发放表格模板，让学生填写： API 功能 请求 URL 必要参数（key、location 等） 数据返回格式（JSON） 实时天气 https://api.seniverse.com/v3/weather/now.json key = 你的密钥；location = 城市 JSON 格式，包含温度、天气状况等 在学生填写表格时，教师要巡视指导，帮助有困难的学生正确填写信息，检查表格填写的完整性和准确性。 2. 教师巡视 2. 教师巡视 1. 协助学生解决注册、创建应用的问题，提醒保护 API 密钥（若泄露，可重置 ）。对于学生遇到的问题，要耐心解答，及时帮助他们解决，确保每个学生都能成功完成 API 的申请和信息整理。 （四）任务 2：mPython 积木编程调用 API（20 分钟） 环节 1：搭建网络请求积木（理解 HTTP GET 请求） 1. 打开 mPython 1. 启动软件，选择 “掌控版” 设备，确保连接正常（USB 线连接，点击 “连接设备” ）。教师提醒学生正确连接掌控版和电脑，检查设备连接状态，若连接失败，指导学生重新插拔 USB 线或更换 USB 接口。 1. 拖拽积木 1. 引导学生从 “网络” 积木区，拖拽 “发起 HTTP GET 请求 获取文本 网址” 积木，网址填写心知天气的请求 URL（带参数，如 https://api.seniverse.com/v3/weather/now.json?key=你的密钥&location=shanghai&language=zh-Hans&unit=c ，城市可替换 ）。详细讲解 URL 中参数的拼接方法，告知学生不同参数之间用 “&” 连接，让学生学会根据自己的需求修改城市参数。 1. 解释：这一步是让掌控版 “向外卖平台下单”，发送请求获取天气数据。通过形象的比喻，让学生理解 HTTP GET 请求的作用。 环节 2：解析 JSON 数据（提取天气信息） 1. 知识铺垫 1. 说明 API 返回数据是 JSON 格式（类似 “键值对包裹” ），如 {"results":[{"location":{"name":"上海"},"now":{"text":"多云","temperature":"25"}]} ，需 “拆包裹” 提取信息。用一个实际的 JSON 数据例子，讲解键值对的概念，让学生明白如何从 JSON 数据中找到自己需要的信息。 1. 积木操作 1. 从 “数据” 积木区，拖拽 “解析 JSON 文本 为字典” 积木，嵌套在网络请求积木下方，将请求结果传入。演示积木的拖拽和嵌套方法，让学生掌握正确的操作方式。 1. 再用 “字典取值 键名” 积木，依次提取层级数据。例如：先取 results 列表第 1 项（results[0] ），再取 location 里的 name（城市名 ），now 里的 text（天气状况 ）、temperature（温度 ）。通过分步操作，让学生理解数据提取的层级关系，学会根据 JSON 数据的结构提取所需信息。 环节 3：显示天气数据到掌控版 1. 界面显示 1. 从 “屏幕” 积木区，拖拽 “在屏幕显示 文本 坐标 (x,y)” 积木，将提取的城市名、天气、温度拼接成文本（如 “上海，多云，25℃” ），设置坐标（如 x=0,y=0 ），实现数据显示。讲解文本拼接的方法和坐标设置的规则，让学生可以根据自己的喜好调整显示的位置和格式。 1. 补充：可拖拽 “清空屏幕” 积木放在最开头，避免数据重叠。强调 “清空屏幕” 积木的重要性，防止之前显示的内容影响新内容的展示。 环节 4：完整积木流程示例 （积木拼接逻辑，用文字描述） 1. 清空屏幕 2. 发起 HTTP GET 请求（网址带心知天气参数）→ 结果存入变量 3. 解析 JSON 结果 → 提取城市名、天气、温度 4. 拼接文本（城市+天气+温度） 5. 屏幕显示拼接后的文本 1. 清空屏幕 2. 发起 HTTP GET 请求（网址带心知天气参数）→ 结果存入变量 3. 解析 JSON 结果 → 提取城市名、天气、温度 4. 拼接文本（城市+天气+温度） 5. 屏幕显示拼接后的文本 2. 发起 HTTP GET 请求（网址带心知天气参数）→ 结果存入变量 3. 解析 JSON 结果 → 提取城市名、天气、温度 4. 拼接文本（城市+天气+温度） 5. 屏幕显示拼接后的文本 3. 解析 JSON 结果 → 提取城市名、天气、温度 4. 拼接文本（城市+天气+温度） 5. 屏幕显示拼接后的文本 4. 拼接文本（城市+天气+温度） 5. 屏幕显示拼接后的文本 5. 屏幕显示拼接后的文本 学生模仿搭建，教师巡视调试。若请求失败，检查：URL 参数是否正确（密钥、城市名 ）、网络是否连通（掌控版需连 Wi-Fi ，可在 mPython “网络” 积木区先拖拽 “连接 Wi-Fi 名称 密码” 积木，提前连网 ）。在巡视过程中，对于学生搭建的积木流程，要仔细检查，及时发现并纠正错误，对于常见的问题进行统一讲解。 （五）成果展示与拓展（5 分钟） 1. 成果展示 1. 邀请学生展示掌控版屏幕显示的天气数据，分享调试遇到的问题（如网络未连接、参数错误 ）及解决方法。为学生提供展示的平台和机会，让他们分享自己的成果和经验，增强自信心和成就感。对于学生分享的问题和解决方法，要给予肯定和补充，让其他学生也能从中学习。 1. 拓展思考 1. 挑战 1：修改城市参数（如 guangzhou ），获取其他城市天气。鼓励学生尝试修改参数，探索不同城市的天气信息，培养他们的探索精神。 1. 挑战 2：尝试调用心知天气的 “天气预报 API”，显示未来几天天气。提供 “天气预报 API” 的文档链接和相关参数说明，引导学生自主探索和实践，拓展他们的知识面和技能。 1. 提示：在 API 文档查找预报 API 的 URL 和参数，替换积木中的请求网址即可探索。告诉学生查阅文档是解决问题的重要方法，培养他们自主学习的能力。 （六）课堂总结（3 分钟） 1. 知识回顾 1. 总结流程：API 申请→信息整理→mPython 积木请求→数据解析→屏幕显示。强调 API 是程序获取网络数据的 “通道”，积木编程让复杂代码逻辑变简单。通过简洁明了的语言，帮助学生梳理本节课的知识脉络，加深对知识点的理解。 1. 能力肯定 1. 表扬学生从 “查天气” 到 “让设备查天气” 的探索，鼓励课后尝试更多 API（如新闻、笑话 ），拓展掌控版功能。给予学生积极的评价和鼓励，激发他们课后继续学习和探索的兴趣。 五、教学反思 1. 关注学生差异：部分学生可能在 API 参数拼接、网络连接上遇困难，需提前准备 “错误案例”（如密钥缺失、城市名拼写错 ），课堂快速定位解决。在教学过程中，要密切关注学生的学习情况，对于学习有困难的学生，要给予更多的指导和帮助，根据学生的实际情况调整教学进度和方法。 1. 强化实践关联：可结合学校所在城市，让学生默认查询本地天气，增强 “学以致用” 的代入感，提升学习动力。将教学内容与学生的实际生活相结合，让他们感受到学习的知识是有用的，从而提高学习的积极性和主动性。 1. 延伸创意：后续可拓展 “天气预警灯”（根据天气状况，用掌控版 RGB 灯变色 ），让 API 数据与硬件交互更丰富，深化物联网应用理解。不断拓展教学内容和形式，培养学生的创新思维和实践能力，让他们在学习中不断提升自己。 学科网（北京）股份有限公司 $$