第12课 警报采集结果 教学设计【教科版】《信息科技》八年级上册.docxVIP

课题

警报采集结果

单元

物联网数据采集——温湿度采集器

学科

初中信息技术

年级

八年级

教材分析

本课聚焦为温湿度采集器增添警报功能。探索环节引导学生思考警报功能在物联网实验流程中的改进位置，并明确确定适宜温湿度阈值的方法，通过“能量加油站”引入阈值概念，为后续编程判断奠定基础。设计部分要求学生根据自然语言描述设计算法流程图，培养逻辑思维能力。实践环节详细阐述硬件准备、连接、程序编写及运行调试步骤，让学生亲身体验实现警报功能的过程。拓展部分启发学生丰富警报信息，提升创新与实践能力。整体内容循序渐进，将理论知识与实践操作紧密结合，有助于学生深入理解物联网中数据监测与反馈机制。

学习

目标

信息意识：能够主动关注并收集生长状态良好的植物周围的适宜温湿度范围信息，形成对植物生长环境参数的敏感性和信息收集意识。

计算思维：能够运用阈值概念，理解并设计程序中的条件判断逻辑，即通过“如果……那么执行……”模块实现对温湿度数据的阈值判断。

数字化学习与创新：能够利用数字化工具（如主控板、传感器、编程软件等）实现温湿度采集器的警报功能，体验数字化技术解决实际问题的过程。

信息社会责任：能够在设计警报功能时，考虑信息展示的清晰性和有效性，避免信息重合或误导，体现对信息准确性和社会责任感的重视。

重点

让学生理解并掌握为温湿度采集器添加警报功能的核心流程，包括确定适宜温湿度阈值、运用“如果……那么执行……”模块编写阈值判断程序，以及通过蜂鸣器实现警报。通过实践操作，使学生熟悉硬件连接、程序编写与调试，切实掌握利用数字化技术监测并反馈植物生长环境信息的方法。

难点

如何引导学生将阈值概念准确转化为程序中的条件判断逻辑，合理设计四个“如果……那么执行……”模块，实现温湿度数据超出阈值时蜂鸣器准确鸣响，同时启发学生拓展思路，创新丰富警报信息的展示形式。

教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

导入新课

植物不能讲话，当它所处的生活环境不好的时候，它自己没有办法告诉人们，但是温湿度采集器可以帮助植物。本课我们将警报功能加入温湿度采集器中，当采集的温湿度结果不在适宜范围内时，采集器将会发出警报，提醒人们及时进行处置。

了解本课的学习主题、学习目标、学习成果等。

通过教师简要介绍，让学生知晓本课的学习主题。

讲授新课

一、警报功能分析

目前我们已经实现了简易温湿度采集器，能通过环境温度传感器和土壤湿度传感器来采集温湿度数据，并且通过有线传输将数据传输到主控板进行处理，最后通过液晶显示屏输出我们的温湿度数据。

如果我们要为温湿度采集器增加警报功能,先要思考一下添加警报功能是在搭建物联网实验流程中的哪一步进行改进。

事实上，警报功能要在数据输出与反馈的步骤中进行改进。需要注意的是，我们要确定温湿度采集的结果达到什么数值时需要报警。我们先用温湿度采集器测量一个生长状态良好的植物周围的空气温度和土壤湿度值的整体范围并做好记录。

所测量的植物栽培实验室的盆栽编号：

适宜的温度范围：

适宜的湿度范围：

我们测量出植物生长适宜的温度范围是20~23℃,那么当温度不在这个范围内时，就应该让采集器发出警报。

20和23对于这盆植物来说就是温度阈值。

能量加油站——阈值

阈值又叫临界值，是指一个效应能够产生的最低值和最高值。例如，在我们的警报采集结果的实验中，针对温度会有两个阈值：一个是会发出警报的最高值，也就是当环境温度超过这个最高温度时就会发出警报；另一个是会发出警报的最低值，也就是当环境温度低于这个最低温度时也会发出警报。

我们如何将阈值的概念应用于编写程序的过程中呢?

因为需要判断当前的环境温度是否超出了温度阈值范围，或者判断当前的土壤湿度是否超出了湿度阈值范围，所以需要使用“如果……那么执行……”模块来帮助我们进行判断。将阈值判断的条件写在“如果……”后面，将是否需要发出警报的信息填写在“那么执行……”后面，这样就可以在植物所处环境的温湿度超出阈值时发出警报了。

二、设计警报采集结果算法

要完成警报采集结果的实验，先要分别初始化环境温度和土壤湿度的最高和最低值。可以设置的警报功能有很多，比如LED小灯闪烁、蜂鸣器鸣响，还可以使用液晶显示屏显示不同的警报信息。请根据上述自然语言描述，设计填写下述算法流程图。

三、实现警报采集结果

1.准备硬件。

我们选用蜂鸣器鸣响来发出警报，因此本次警报采集结果实验需要用到带有蜂鸣器模块的主控板、DHT11数字温湿度传感器以及土壤湿度传感器。

主控板(带有蜂鸣器模块)×1

DHT11数字温湿度传感器×1

土壤湿度传感器×1

2.连接硬件。

蜂鸣器模块是主控板的自带模块，因此本次实验的硬件连接方式和上一节课相同，将两个传感器分别与主控板进行连接，并且将主控板和电脑进行连接。