資源簡介

(共9張PPT)
第2課 采集土壤濕度數據
本課將探索土壤濕度傳感器的工作原理，學習如何采集和分析土壤濕度數據，并了解其在智能農業中的應用。
問題引導
1
自動澆水器設計第一步
如果我們要設計一個自動澆水器，第一步需要做什么？
2
土壤濕度傳感器工作原理
土壤濕度傳感器是如何檢測土壤濕度的？
3
數據存儲與分析
采集到的數據如何存儲和分析？
土壤傳感器
土壤溫濕度傳感器。它是一種可以為
農業服務的傳感器，是智慧農業的產
物，可測量土壤的溫度和濕度，如圖所示。
土壤傳感器
土壤溫濕度傳感器由土壤溫度傳感器和土壤濕度 傳感器組成。土壤溫濕度值關系著作物的生長，是農 田作業的基礎。
土壤溫度傳感器可以監測土壤、大氣還有水的 溫度，用于實驗和科研。
土壤濕度傳感器又名土壤水分傳感器、土壤墻情 傳感器、土壤含水量傳感器，主要用來測量土壤容積 含水量，做土壤墉情監測及農業灌溉和林業防護。
分組討論
1.如何存儲土壤濕度值呢？（以行空板為例）
2.如何分析處理土壤濕度值呢？（以行空板為例）
溫馨提示：可以借助AI協助討論
傳感器工作原理
工作原理
土壤濕度 → 導電性變化 → 電信號 → 主控板
關鍵點
土壤水分含量高 → 導電性強，土壤水分含量低 → 導電性弱
設計、制作土壤濕度采集器
1
列出硬件清單
2
硬件設備連線
3
根據功能編寫程序
4
上傳程序，在物聯網平臺上采集土壤濕度值
5
導出數據表
6
列表法分析數據
實踐操作
連接硬件
連接主控板、傳感器、計算機
編寫程序
設置采樣時間、數據格式
采集數據
運行程序，觀察數據
分析數據
使用列表法與作圖法
知識拓展
智慧農業
溫度傳感器、光照傳感器的應用
多傳感器協同
如何通過多傳感器提高農作物產量
課后任務
查閱物聯網技術在智慧城市中的應用，寫100字感想教案設計
總第 02 課時
課 題 名 稱 采集土壤濕度數據
學習目標 （包含學科核心素養） 知識目標：理解土壤濕度傳感器的工作原理，掌握數據采集與分析的方法。 能力目標：學會硬件連接、程序編寫和數據分析，培養實踐操作能力。 素養目標：培養科學思維、技術應用和實踐創新能力，體驗物聯網技術的實際應用價值。
問 題 類 型 學生問題 土壤濕度傳感器是如何檢測土壤濕度的？它的工作原理是什么？ 采集到的土壤濕度數據如何存儲和傳輸到互聯網平臺？ 如何分析采集到的土壤濕度數據？列表法和作圖法有什么區別？
學科問題 1.土壤濕度傳感器的工作原理是什么？它是如何將土壤水分含量轉化為電信號的？ 2. 物聯網系統中，土壤濕度數據從采集到傳輸再到分析的完整流程是怎樣的？ 3.如何通過列表法和作圖法分析土壤濕度數據？兩種方法在數據分析中各有什么優勢？
教師問題 1. 土壤濕度傳感器檢測到的數據是如何傳輸到主控板并進行處理的？ 2. 在采集土壤濕度數據時，如何設置合理的采樣時間？采樣時間過長或過短會有什么影響？ 3. 如何通過列表法和作圖法分析土壤濕度數據？兩種方法分別適用于哪些場景？
問題系統 （星號標出核心問題） 1.土壤濕度傳感器的工作原理是什么？它是如何將土壤水分含量轉化為電信號的？ 2. 物聯網系統中，土壤濕度數據從采集到傳輸再到分析的完整流程是怎樣的？ 3.如何通過列表法和作圖法分析土壤濕度數據？兩種方法在數據分析中各有什么優勢？
問題探究流程 導（問題引導）、學（自主探究）、探（合作探究）、測（課堂檢測）、拓（知識拓展）
導（問題引導）： 目標：激發學生興趣，引出課程主題，明確學習目標。 教師提問： “如果我們要設計一個自動澆水器，第一步需要做什么？” “土壤濕度傳感器是如何檢測土壤濕度的？它的工作原理是什么？” 展示情境： 展示一張土壤濕度傳感器的圖片，并播放一段智慧農業中傳感器應用的短視頻，引導學生思考傳感器的作用。 引出核心問題： “采集到的土壤濕度數據如何存儲和傳輸到互聯網平臺？如何分析這些數據？” 學（自主探究）： 目標：通過獨立思考，初步了解土壤濕度傳感器的工作原理和數據采集流程。 任務布置： 學生閱讀教材中關于土壤濕度傳感器的描述，結合教師提供的示意圖，思考以下問題： 土壤濕度傳感器是如何將土壤水分含量轉化為電信號的？ 采集到的數據如何傳輸到主控板？ 學生活動： 學生獨立完成教材中的填空題（如“土壤濕度傳感器測量的數據將傳輸給____”），并嘗試畫出數據采集的流程圖。 教師巡視： 觀察學生的完成情況，適時給予提示和鼓勵。 三、探（合作探究）： 目標：通過小組討論，深化對數據采集、傳輸和分析的理解，培養團隊協作能力。 分組討論： 學生以小組為單位，討論以下問題： 在采集土壤濕度數據時，如何設置合理的采樣時間？采樣時間過長或過短會有什么影響？ 如何通過列表法和作圖法分析土壤濕度數據？兩種方法各有什么優勢？ 設計實踐： 每組根據討論結果，設計一個土壤濕度數據采集方案，明確采樣時間、數據存儲和分析方法，并繪制簡單的流程圖。 小組展示： 每組派代表分享設計方案，其他小組可以提出改進建議。 四（課堂檢測）： 目標：檢測學生對土壤濕度數據采集和分析的掌握情況。 檢測問題： 選擇題： 1.土壤濕度傳感器檢測到的數據通過什么設備傳輸到互聯網平臺？ （A. 水泵 B. 主控板 C. 電磁閥 D. 液晶屏） 2.在數據分析中，列表法和作圖法的主要區別是什么？ （A. 數據存儲方式 B. 數據展示形式 C. 數據采集設備 D. 數據傳輸速度） 判斷題： 采樣時間越長，數據準確性越高。（正確/錯誤） 土壤濕度傳感器可以直接將數據傳輸到互聯網平臺。（正確/錯誤） 綜合題： 請簡述土壤濕度數據從采集到分析的完整流程。 學生回答： 學生獨立完成檢測問題，教師隨機抽取學生回答，并進行點評。 反饋與總結： 教師總結土壤濕度數據采集和分析的關鍵點，強調數據準確性和分析方法的重要性。 五、拓（知識拓展）： 目標：拓展學生對物聯網數據應用的認識，激發進一步探究的興趣。 拓展內容： 教師介紹智慧農業中其他傳感器的應用（如溫度傳感器、光照傳感器），展示其工作原理和實際應用場景。 引導學生思考：如果將土壤濕度傳感器與其他傳感器結合，可以實現哪些更智能化的功能？ 學生思考： 學生分組討論：在智慧農業中，如何通過多傳感器協同工作提高農作物產量？ 課后任務： 學生課后查閱資料，了解物聯網技術在智慧城市中的應用，并寫一段100字左右的感想。
板 書 設 計 采集土壤濕度數據
一、核心內容 1. 傳感器工作原理：土壤濕度 → 電信號 → 主控板 2. 數據流程：采集 → 傳輸 → 存儲 → 分析 3. 分析方法：列表法（表格）、作圖法（趨勢圖） 二、關鍵設備：- 傳感器：檢測土壤濕度 - 主控板：處理數據 - 互聯網平臺：存儲與分析 三、實踐步驟 1. 連接硬件 2. 編寫程序 3. 采集數據 4. 分析數據
教 學 反 思
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