中小学教育资源及组卷应用平台 第3.3课《自动控制灌溉》教学设计 课题 自动控制灌溉 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：会借自动灌溉实践，感知传感器与执行器协作，强化农业场景物联应用感知。计算思维：能够拆解自动灌溉流程，借编程梳理逻辑，理解算法驱动灌溉的底层原理。数字化学习与创新：能够结合硬软件实践，探究精准灌溉策略，提升数字化实践创新力。信息社会责任：会主动关注自动灌溉价值，思考技术问题，树立助力农业发展责任意识。 教学重点 学生借自动灌溉实践，感知传感器与执行器协作，强化农业场景物联应用感知。 教学难点 学生关注自动灌溉价值，思考技术问题，树立助力农业发展责任意识。 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3.3课 自动控制灌溉学习目标：1. 了解函数的定义与使用方法。 2. 实现自动控制灌溉，掌握控制系统的自动控制过程。3. 通过设计精准灌溉逻辑，提升计算思维能力。播放视频活动背景：手动控制灌溉是建立在人工控制的基础之上。当土壤需要灌溉时，如果管理员没有主动或及时关注物联网的土壤湿度数据，就有可能错过灌溉的最佳时间，因此，自动灌溉系统应运而生。当土壤湿度数据低于设定的阈值时，系统就会自动启动水泵进行灌溉。 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、案例分析一：现代智能温室大棚(图3-3-1)多采用水肥一体化方式进行灌溉，可直接把作物所需的肥料与水分一起均匀输送到作物根部，大幅度提高肥料和水分的利用率。同时，灌溉系统能做到多点布控，实现精准灌溉。在这一过程中物联网终端通过传感器传回的信息判断土壤需水量，自动浇灌，一旦达到设定的阈值则停止浇灌，由此达到节约用水、精准灌溉的目的。小贴士：精准灌溉的优点精准灌溉优点显著：按需供水可节水 30% 以上，降低能耗；按作物需求精准供水，提升品质与产量；自动化控制减少人工投入，降低成本；还能减少水肥流失，避免污染，符合环保可持续理念，在农业生产中优势突出。二、思考：当土壤湿度传感器采集到的数据低于土壤湿度阈值时，对哪个执行器进行控制可以直接实现自动灌溉 当土壤湿度传感器采集到的数据低于土壤湿度阈值时，对继电器进行控制可直接实现自动灌溉。因为继电器能控制电路通断，通过控制其电平状态，可开启连接的水泵等灌溉执行设备，触发自动灌溉 。单纯实现自动控制灌溉比较简单，可以对土壤湿度进行条件判断，一旦土壤湿度小于300，就直接打开水泵(继电器设置为高电平触发)，并将此时的土壤湿度数据发布到物联网平台进行记录。自动控制灌溉的流程图及程序片段如图 3-3-2所示。虽然自动灌溉解决了未能及时灌溉的问题，但对于面积相对较大的地块，只依靠一个传感器来检测土壤湿度并将其结果代表整片地块的土壤湿度显然不够准确、合理。为了实现精准灌溉，可以针对不同的区域进行多点布局，实施不同的灌溉策略。根据不同区域多个土壤湿度传感器返回的数据,判断各区域土壤湿度分别属于什么级别，从而执行不同的灌溉方案。三、思考：为实现精准灌溉，你认为该如何布局传感器 在设计灌溉方案时应注意哪些方面 传感器布局：按区域、土壤、作物分区，同一监测点分层，依据监测范围均匀分散布置，确保无监测盲区，提供精准数据。注意事项：结合作物需水与土壤特性设阈值，适配设备，联动气象与物联网，兼顾节水与作物生长需求。四、做中学：自动控制灌溉 (1)器材列表:如表 3-3-1所示。序号设备数量1行空板实验平台12土壤湿度传感器23继电器14水泵1(2)设备及电路连接:土壤湿度传感器连接行空板P21、P22接口，继电器接P24 接口硬件搭建如图 3-3-3 所示。 (3)编 ... ...
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