4.1 自动浇水促进生长—— 物联网自动控制 教学设计 八年级上册《信息科技》（安徽版2024）.docVIP

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4.1自动浇水促进生长——物联网自动控制

教学设计

一、学习内容

本项目“实现智能绿植养护”第1课时，由生活中的真实情境出发，为了实现不同花卉的精准养护，需要设计并制作一个简单的自动浇水系统，包括硬件的选择与连接、程序的编写与调试。旨在通过实践操作，让学生体会自动控制技术在生活中的应用和为生活带来的便利，理解自动控制技术的工作过程及实现原理，为后续学习物联网远程控制及物联网数据分析与使用埋下伏笔。

二、学习基础

八年级学生具备基础的观察、分析和动手能力。经过前三个单元的学习，已经掌握一定的物联网基础知识，了解传感器的分类应用及物联网的工作过程。生活中，对植物浇水也有直观感受，知道不同植物对水有需求差异，但缺乏科学浇水方法和精准控制意识。本项目需要在教师的指导下，利用湿度传感器的数据收集，完成自动浇花系统的设计与搭建，体会使用物联网数据控制物联网系统自动运行的过程。

三、问题梳理

1.素养问题

物联网自动控制的实现原理是什么？

物联网自动控制的工作流程是怎样的？

生活中物联网自动控制技术的应用实例还有哪些？

2.项目问题

自动浇花器由哪些功能部件组成？

自动浇花器是如何感知花卉需要浇水的？

自动浇花器是如何控制浇水量或浇水时间的？

四、学习目标与重难点

1．学习目标

（1）素养目标：在设计与搭建简易物联网自动控制系统中，理解自动控制的工作过程及实现原理。

（2）项目目标：设计并搭建自动浇花系统，实现采集湿度传感器的数值控制水泵自动浇水。

2．学习重点和难点

（1）学习重点

选择合适的物联网设备，设计并搭建自动浇花系统，实现浇花器的自动浇水功能。

（2）学习难点

理解物联网自动控制的实现原理及其工作过程。

五、学习策略

本课将采用基于信息科技学科内容的项目式学习来开展，以小组合作探究的方式来组织学习过程，将素养线内化于项目线中，让学生在完成项目的过程中，达成素养目标。

通过项目情境，提出学习需求，设计并制作一个简易的自动浇花器；

通过项目准备，分析自动浇花器能够实现的功能，并对实施方案进行规划，从硬件设备和软件工具两部分搭建项目支架；

通过项目实施，搭建自动浇花器简易模型，编程调试实现浇花器的自动控制，并对项目进行展示与评价。

通过项目总结，达成素养目标，评价学生能否透过现象看本质，理解自动浇花器如何利用数据来控制水泵进行自动浇水。

六、环境与资源

本项目学习活动，可以在实验室进行，拟分设10个小组，4人为一组。教师需准备如下表所示的实验器材，用于搭建自动浇花器简易模型；准备好编程软件mPython，用于实现浇花器的自动浇水功能；准备好微课视频及学件，用于教学中学生自主学习与探究。

器材/工具

数量

作用/功能

电脑

10台

装载编程软件mPython，编写自动控制程序

主控板

10个

依据采集的土壤湿度数值，自动控制水泵浇水

土壤湿度传感器

10个

采集土壤湿度数据

微型水泵

10个

控制浇水

水管

10个

浇水

杜邦线

若干

连接硬件设备

程序下载线

10个

将电脑上编写的程序下载到主控板上

七、学习评价

通过制作自动浇花器实现自动浇水功能，体会自动浇花器是如何利用数据来控制水泵进行自动浇水，从而理解物联网自动控制的工作过程和实现原理。课堂中以小组为单位展开学习活动，教师提供学习支架突破重难点。通过项目达成与素养达成两个方面助力学生对学习情况进行评价。

评价维度

评价指标

评价结果

项目达成

能使用物联网实验室设备制作自动浇花器，通过编程实现浇花器的自动浇水控制功能。

☆☆☆☆☆

素养达成

了解物联网自动控制技术及其应用；掌握自动控制的工作过程及其原理；能使用物联网数据控制物联网系统自动运行。

☆☆☆☆☆

八、学习过程

学习环节

学习内容

学习支持

设计意图

项目情境

明确目标

1．学习情境，小组划分

观看视频《我家的半亩花田》

小组划分及分工

2．学科融合，提出问题

对于各类型的花卉养护，需要注意哪些方面？

植物的生存条件：、、、、

3．学习目标，项目铺垫

以前的浇水方式？

你有好的建议吗？

怎样才能针对不同的植物类型做到水分的精准供给？

提出项目任务：设计并制作自动浇花器，实现自动浇水功能。

播放视频，展示院子里的小花园。

结合生物学知识，明白植物的养护需要哪些条件，从而聚焦到水分”条件。

通过问题引导学生进行思考。

创设情境，引出项目需求。

学科融合。在现有科技的支持下能够完成哪些，迁移至本项目的问题解决。

引入课题“自动浇水促进生长”，明确项目目标。

项目准备

分析规划

1．初探自动浇花器的原理

类比日常浇花操作

观察、触摸、感知土壤——是否浇水

得出自动浇花流程

感知土