中小学教育资源及组卷应用平台 第3.2课《手动控制灌溉》教学设计 课题 手动控制灌溉 单元 第三单元 学科 信息科技 年级 八年级 核心素养目标 信息意识：通过搭建手动控制灌溉系统，敏锐感知土壤湿度数据采集与传输过程，强化对物联网感知层作用的认知。计算思维：深入剖析手动控制灌溉系统逻辑，能精准理解传感器数据读取、处理及执行器控制的原理，清晰梳理手动控制流程。数字化学习与创新：在实践操作中紧密结合硬件连接与程序编写，积极探究手动控制在灌溉系统中的应用，提升学生数字化实践与创新能力。信息社会责任：关注手动控制灌溉系统运行，精准洞察其在农业生产中的应用价值与局限，牢固树立合理运用信息技术助力农业发展的责任意识。 教学重点 学生通过搭建手动控制灌溉系统，敏锐感知土壤湿度数据采集与传输过程，强化对物联网感知层作用的认知。 教学难点 关注手动控制灌溉系统运行，精准洞察其在农业生产中的应用价值与局限，牢固树立合理运用信息技术助力农业发展的责任意识。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 第3.2课 手动控制灌溉学习目标：1. 掌握采集温室大棚内土壤湿度数据的一般方法。 2. 了解常用的执行器。3. 实现手动控制灌溉，掌握控制系统的手动控制过程。播放视频活动背景：从感知层、网络层到应用层，从采集数据、传输数据到处理与控制数据，各个环节在物联网系统中紧密相联、缺一不可。感知是物联网的基础，传输是物联网的通道，而处理与控制则是物联网系统的应用目标。因此，若想实现温室大棚手动控制灌溉，首先要通过传感器感知温室大棚里土壤的湿度，然后将数据传输至物联网平台，最终人工按照实际需求控制灌溉(图 3-2-1 )。 了解学习目标了解活动背景 帮助学生初步了解本课学习任务通过活动背景引导学生了解本课基本内容 讲授新课 新知讲解：一、做中学：土壤湿度数据的采集及传输为了能够准确及时地进行土壤灌溉，必须掌握土壤湿度数据。可以使用行空板和土壤湿度传感器获取土壤湿度数据，并将获取的土壤湿度数据显示在行空板屏幕上。土壤湿度传感器通过判断土壤中水分含量的多少来判定土壤的湿度大小，当土壤缺水时，传感器输出值将变小，反之将变大。(1)准备设备:如表 3-2-1所示。序号设备数量1行空板实验平台12土壤湿度传感器1(2)设备及电路连接:土壤湿度传感器连接行空板主控P21接口，硬件连接如图 3-2-2所示。(3)编写程序实现功能:将采集的土壤湿度数据上传到行空板 SIoT服务器平台，设定订阅主题为“土壤 /data”，具体程序如图 3-2-3 所示。(4)查看数据:登录行空板 SoT服务器平台,找到订阅主题“土壤”,查看相关数据“data”(图 3-2-4)。小贴士：电阻式土壤湿度检测法基于土壤湿度不同电阻不同的原理，用金属电极、电阻测量电路等组件实现。通过校准干燥和湿润阈值判断湿度，成本低、电路简单，适合家庭等场景，但电极易腐蚀、精度受土壤影响，可作低成本替代或教学演示。在一个完整的物联网项目中，执行器通常负责根据控制信号进行实际操作，比如共享自行车依赖类似电磁锁的执行器实现“开锁”的动作。常见的执行器如表 3-2-2所示。序号名称图片功能1LED灯珠发出灯光的提醒装置，可实现的状态改变:亮、灭或亮度介于亮与灭之间2蜂鸣器发出声音的提醒装置，可实现的状态改变:发声状态、安静状态或按一定频率发出声音3继电器一种能够使电路断开或导通的执行器件，可实现的电路状态改变:断开状态或导通状态4电机电机可实现的状态改变:全速转动状态、静止状态或调速转动状态5舵机舵机是一种特殊的电机，能够比较精确地控制和保持输出轴的角度二、思考灌溉系统中可能会用到的执行器是哪种 为什么 灌溉系统中常用继电器。因为灌溉一般由水泵实现输水，继电器可控制 ... ...
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