資源簡(jiǎn)介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺(tái)
第18課 土壤濕度控制好 教學(xué)設(shè)計(jì)
課題 土壤濕度控制好 單元 第五單元 學(xué)科 信息科技 年級(jí) 六年級(jí)
教材分析 【學(xué)情分析】隨著農(nóng)業(yè)智能化技術(shù)的發(fā)展，很多種植大棚利用控制系統(tǒng)監(jiān)控農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境，使種植越來越智能，我們把這種大棚稱為智能種植大棚。智能種植大棚利用土壤濕度、光照、溫度等傳感器采集農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)，并通過計(jì)算機(jī)分析處理數(shù)據(jù)，然后根據(jù)分析結(jié)果對(duì)各項(xiàng)環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行調(diào)節(jié)，為農(nóng)作物提供一個(gè)適宜的生長(zhǎng)環(huán)境，保證農(nóng)作物的質(zhì)量和產(chǎn)量。 本單元首先幫助學(xué)生了解智能種植大棚的實(shí)際應(yīng)用和總體控制過程；然后引導(dǎo)他們分析大棚中主要的子系統(tǒng)及其功能，在這個(gè)基礎(chǔ)上開展小組合作學(xué)習(xí)，共同設(shè)計(jì)一個(gè)小型智能種植系統(tǒng)；最后讓他們分別體驗(yàn)土壤濕度控制、光照控制和溫度控制的過程。本單元通過引導(dǎo)學(xué)生了解智能種植大棚的功能并進(jìn)行一定的想象、延伸和設(shè)計(jì)，以及分析數(shù)據(jù)輸入、計(jì)算和輸出的過程，進(jìn)一步鞏固連續(xù)量數(shù)據(jù)、閾值等知識(shí)，進(jìn)一步體會(huì)控制系統(tǒng)中的控制規(guī)則或原理，促進(jìn)計(jì)算思維能力和綜合實(shí)踐能力的提升。【內(nèi)容結(jié)構(gòu)】
學(xué)習(xí)目標(biāo) 1. 信息意識(shí)：體驗(yàn)物理世界與數(shù)字世界深度融合的環(huán)境，感受控制系統(tǒng)在社會(huì)生產(chǎn)和人們生活中的廣泛應(yīng)用。2. 計(jì)算思維：通過分析智能種植大棚中的子系統(tǒng)，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)功能相對(duì)復(fù)雜的控制系統(tǒng)可以分為多個(gè)子系統(tǒng)。3. 數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：通過設(shè)計(jì)小型智能種植園的方案，確定數(shù)據(jù)采集方式、輸出設(shè)備執(zhí)行的操作等，提高問題解決能力。4. 信息社會(huì)責(zé)任：初步具備控制系統(tǒng)安全性能設(shè)計(jì)意識(shí)。
重點(diǎn) 土壤濕度控制系統(tǒng)的工作原理和算法。
難點(diǎn) 土壤濕度的測(cè)定以及閾值的設(shè)定。
教學(xué)過程
教學(xué)環(huán)節(jié) 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖
激趣導(dǎo)入 【故事-小夏媽媽的煩惱】【想一想】同學(xué)們，你們知道這是為什么嗎？【原因分析】植物的生存離不開水分、陽光和空氣等要素。對(duì)于西紅柿幼苗來說，水分過多時(shí)，土壤中的空隙被水填滿，空氣就無法正常進(jìn)入。根部細(xì)胞因?yàn)槿毖酰瑹o法進(jìn)行正常的呼吸作用，就像人無法呼吸一樣，時(shí)間長(zhǎng)了就會(huì)導(dǎo)致根部腐爛。【想一想】“那有沒有什么好的辦法可以幫助小夏媽媽解決這個(gè)問題呢？” 【建構(gòu)】上節(jié)課，我們?cè)O(shè)計(jì)了自己的種植園，分析了相關(guān)控制系統(tǒng)的工作過程。接下來將通過實(shí)驗(yàn)，分析和驗(yàn)證土壤濕度控制系統(tǒng)的工作原理，嘗試搭建土壤濕度控制系統(tǒng)。 思考、注意 吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引發(fā)學(xué)生思考。
學(xué)習(xí)活動(dòng) 【學(xué)習(xí)活動(dòng)1】一、土壤濕度控制系統(tǒng)的基本組成智能種植大棚中土壤濕度控制系統(tǒng)主要包括土壤濕度傳感器、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)、澆灌設(shè)備等。通過土壤濕度傳感器采集土壤的濕度數(shù)據(jù)，當(dāng)采集的數(shù)據(jù)低于設(shè)定的閾值時(shí)，啟動(dòng)澆灌設(shè)備增加濕度；反之，澆灌設(shè)備停止工作。土壤濕度數(shù)據(jù)可以用百分比表示，如土壤濕度為 70%~80%。【學(xué)習(xí)活動(dòng)2】二、土壤濕度控制系統(tǒng)的工作原理觀察一個(gè)簡(jiǎn)易土壤濕度控制系統(tǒng)的組成。2. 運(yùn)行控制系統(tǒng)，利用傳感器采集 5個(gè)土壤濕度數(shù)據(jù)，觀察顯示的濕度數(shù)據(jù)以及對(duì)應(yīng)的噴灌器狀態(tài)（是否噴水）。3. 土壤濕度傳感器中設(shè)定的濕度閾值大約是： 。4. 觀察思考：土壤濕度改變，相當(dāng)于改變了控制系統(tǒng)的什么？導(dǎo)致控制系統(tǒng)發(fā)生什么變化？【答疑解惑】土壤濕度的改變，相當(dāng)于改變了控制系統(tǒng)的輸入，經(jīng)過計(jì)算，輸出會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，導(dǎo)致噴灌器的狀態(tài)也隨之變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤濕度的控制。另外，閾值是控制系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化的一個(gè)重要條件，改變了閾值，就改變了控制系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化的條件。【學(xué)習(xí)活動(dòng)3】三、控制土壤濕度的算法土壤濕度傳感器檢測(cè)的是土壤濕度（連續(xù)量），然后根據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)，按特定的計(jì)算規(guī)則生成控制噴灌器工作的指令（開關(guān)量）。查看學(xué)習(xí)活動(dòng)2中記錄的濕度閾值，補(bǔ)充控制土壤濕度的算法流程圖，填寫土壤濕度與噴灌器狀態(tài)真值表。 聽講、思考、討論 教師通過講授課程內(nèi)容，向?qū)W生傳授知識(shí)。學(xué)生通過聽講和觀察，學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)。另外，通過提問的方式引發(fā)學(xué)生思考，培養(yǎng)其思考和分析問題的能力。
課堂小結(jié) 知識(shí)回顧 對(duì)課堂知識(shí)進(jìn)行總結(jié)和梳理，幫助學(xué)生更好地理解和掌握所學(xué)內(nèi)容。
拓展-提升 【搭建一個(gè)小型土壤濕度控制系統(tǒng)】1. 活動(dòng)器材：干燥土壤、土壤濕度傳感器、噴灌器（澆水設(shè)備）。2. 活動(dòng)目的：體驗(yàn)傳感器采集數(shù)據(jù)的過程，感受土壤濕度閾值對(duì)澆水設(shè)備的控制作用。3. 活動(dòng)要求：（1）連接硬件設(shè)備，按提示或說明進(jìn)行操作；（2）記錄系統(tǒng)設(shè)置的土壤濕度閾值；（3）觀察和記錄土壤濕度數(shù)據(jù)以及控制系統(tǒng)執(zhí)行的操作。4. 活動(dòng)結(jié)論： 。 鞏固、拓展 通過拓展，幫助學(xué)生鞏固、延伸所學(xué)內(nèi)容。
21世紀(jì)教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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