资源简介

(共24张PPT)
感知生长
黔教版六年级下册
内容总览
目录
01
05
03
02
04
06
学习目标
新知导入
校园智能农植园
感知生长
智能农植园的发展趋势和挑战
07
板书设计
课后作业
08
课堂总结
教学目标
信息意识
能够通过智能农植园了解物联网技术在植物生长中的应用，意识到信息技术对现代农业的推动作用。
计算思维
通过学习智能农植园的架构和功能，理解系统各部分之间的逻辑关系，培养逻辑思维能力。
数字化学习与创新
通过利用物联网感知生长平台进行种植、养殖经验交流和研究成果分享，培养数字化学习和合作能力。
信息社会责任
通过学习智能农植园在农业生产中的应用，认识到信息技术在推动社会进步和发展中的重要作用，培养社会责任感和使命感。
新知导入
本项目中，我们将围绕“设计简易物联网应用”展开学习活动。通过了解智慧校园、校园智能农植园，认识感知生长的基本架构。在理解物联网体系结构的基础上，基于生活场景寻找其中的“痛点”问题，尝试利用所学的物联网知识解决问题，并进行简易的物联网智能应用设计和搭建。
新知导入
本项目共2课，包括3个项目活动，详见下表：
课题 项目活动
第5课感知生长 项目活动1:体验感知生长
第6课设计物联网应用 项目活动2:体验智慧校园
项目活动3:设计基于生活场景的简易物联网智能应用
新知讲解
一、校园智能农植园
校园智能农植园是利用物联网等技术，实现对植物的种植过程进行智能化的监测、控制和管理，为学校教学提供学习、研究和分享的综合平台。
新知讲解
一、校园智能农植园
智能农植园主要包括基础设施、信息采集、自动控制、终端显示、传输网络和智能中心等部分。其中，信息采集部分负责采集农植园的环境信息及视频图像信息等，传输网络负责将采集的信息数据传输到智能中心进行处理，自动控制部分负责接收智能中心传输回来的控制指令，实现对设备的主动控制、自动控制或定时控制。
新知讲解
一、校园智能农植园
智能农植园结构示意图
新知讲解
一、校园智能农植园
通过摄像头及各类传感器等设备，对农植园内植物的生长状态以及环境状态进行实时监控，实时采集数据并上传到综合信息管理平台，实现对植物生长的监测和智能管理。
(1)信息采集
新知讲解
一、校园智能农植园
根据农植园内植物生长的环境要求和监测获得的数据，对农植园中的生长灯、通风设备、灌溉设施等进行智能管控，实现对植物生长过程的精准化管理。
(2)控制设备
新知讲解
一、校园智能农植园
在智能农植园中，自动控制是智能化的重要特征之一。在小组讨论的基础上完成下表。
讨论坊
控制设备 主要作用
智能灌溉系统 根据土壤湿度、作物需水量等实时监测数据，自动控制灌溉设备的开关，实现精准灌溉，节约用水，提高作物生长质量。
智能温室控制系统 监测温室内的温度、湿度、光照等环境参数，并根据预设条件自动控制温室内的通风、遮阳、加热等设备，为作物提供最佳生长环境。
智能施肥系统 根据土壤养分含量、作物生长阶段等实时监测数据，自动控制施肥设备的施肥量、施肥时间等，实现精准施肥，提高肥料利用率。
无人机 搭载传感器进行农田环境、作物生长等实时监测，同时可执行喷药、施肥等作业，提高作业效率，减轻劳动强度。
新知讲解
二、感知生长
学校可以因地制宜，无论是户外农场，还是室内一隅，既可种植也可养殖。借助物联网技术对农植园进行物联传感探测、延时监控摄影和智能管控，实现动植物生长过程的全方位感知。依托物联网感知生长平台，将各教育基地的智能农植园互联互通，交流种植、养殖经验，分享研究成果，使异地合作和多类型探究活动成为现实。
新知讲解
三、扩展学习——智能农植园的发展趋势和挑战
发展趋势
利用先进的传感器、无人机、卫星遥感等技术，对农田环境、作物生长等进行实时监测和数据采集，实现精准播种、施肥、灌溉等，提高作物产量和品质。
精准农业
通过引入自动化设备和智能化系统，实现农田作业的自动化和智能化，减轻劳动强度，提高生产效率。例如，使用智能机器人进行采摘、搬运等作业，使用智能灌溉系统进行自动灌溉等。
自动化与智能化
新知讲解
三、扩展学习——智能农植园的发展趋势和挑战
发展趋势
智能农植园将更加注重可持续发展和生态环保。通过采用有机肥料、生物防治等环保措施，减少化肥和农药的使用，保护生态环境。同时，利用可再生能源（如太阳能、风能等）为农田提供清洁能源，降低碳排放。
可持续与生态友好
智能农植园将实现产业链的整合和优化。通过引入先进的物联网、大数据等技术，实现农田管理、农产品加工、销售等环节的信息化和智能化，提高整个产业链的效率和竞争力。
产业链整合
新知讲解
三、扩展学习——智能农植园的发展趋势和挑战
挑战
虽然智能农植园具有诸多优势，但引入先进技术需要投入大量资金。对于许多小型农场或贫困地区来说，可能无法承担高昂的技术成本。
技术成本
智能农植园涉及的技术种类繁多，需要专业的技术人员进行操作和维护。然而，当前农业领域缺乏足够的专业技术人才，技术推广难度较大。
技术推广难度
新知讲解
探究屋
设计简易智能植物景观，画出草图并标注主要设备。
参考：简易智能植物景观设计方案
设计概述：
本设计旨在创建一个集美观与智能于一体的植物景观。景观核心为一个带有智能控制系统的植物盆栽区域，周围辅以装饰性元素，如石块、小型水景等。整体设计注重简约与自然的融合，同时利用智能设备实现便捷的植物养护。
新知讲解
探究屋
智能盆栽系统：
(1)土壤湿度传感器： 监测土壤湿度，将数据发送至智能控制器。
(2)智能控制器： 接收传感器数据，根据预设条件控制水泵和补光灯的开关。
(3)水泵与滴灌系统： 根据智能控制器的指令，为植物提供适量水分。
(4)补光灯： 在光照不足时提供额外光源，促进植物生长。
新知讲解
探究屋
装饰性元素：
(1)石块与小型水景： 增加景观的自然美感和视觉效果。
(2)木质或金属边框： 界定植物区域，提升整体设计的质感。
可选设备：
(1)温度传感器： 监测环境温度，帮助调节植物生长环境。
(2)摄像头： 用于远程监控植物状态，可通过手机APP查看。
新知讲解
探究屋
草图描述：
(1)中心位置放置一个圆形或多边形的盆栽区域，内部种植各种观赏植物。
(2)在盆栽区域的边缘安装土壤湿度传感器和滴灌系统的小喷头。
(3)智能控制器和水泵可放置在景观附近的隐蔽处，如木制小屋内或装饰性石头后面。
(4)补光灯安装在盆栽区域的上方，可以是装饰性的灯架或简单的悬挂式灯具。
(5)围绕盆栽区域布置石块、小型水景和木质/金属边框，以增强整体美感。
可选的温度传感器和摄像头可以根据需要放置在合适的位置。
课堂总结
本次活动围绕智能农植园展开，我们深入探讨了物联网技术在植物生长研究中的应用。通过讲解和实践活动，同学们对智能农植园的架构和功能有了清晰的认识，理解了信息采集、自动控制和智能中心等关键部分的作用。同时，大家也体验到了物联网技术为植物生长带来的智能化监测与管理的便捷。希望同学们能够将所学应用于日常生活和未来的研究中，不断探索和创新，为现代农业的发展贡献自己的力量。
板书设计
课后作业
课后实践：利用模拟软件或硬件平台（如Arduino等），模拟实现一个简单的植物生长环境监控系统。要求系统能够实时监测和记录至少一项植物生长环境参数（如温度、湿度或光照强度），并根据参数变化自动控制相应设备的工作状态。
谢谢
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感知生长 教学设计
课题 感知生长 单元 设计简易物联网应用 学科 小学信息技术 年级 六年级
教材分析 教材以智能农植园为核心，介绍了物联网技术在植物生长研究中的应用。通过体验感知生长项目活动，学生可以了解智能农植园的架构和功能，学习如何利用物联网技术实现对植物生长的智能化监测、控制和管理。教材还强调了自动控制在智能化中的重要作用，并提供了讨论和探究的机会，以加深学生对智能农植园的理解和应用。最后，教材鼓励学生设计简易智能植物景观，培养他们的创新能力和实践能力。教材注重培养学生的合作精神和探究能力，为未来的科学研究和实践打下基础。
学习目标 信息意识：能够通过智能农植园了解物联网技术在植物生长中的应用，意识到信息技术对现代农业的推动作用。计算思维：通过学习智能农植园的架构和功能，理解系统各部分之间的逻辑关系，培养他们的逻辑思维能力。数字化学习与创新：通过利用物联网感知生长平台进行种植、养殖经验交流和研究成果分享，培养数字化学习和合作能力。信息社会责任：通过学习智能农植园在农业生产中的应用，认识到信息技术在推动社会进步和发展中的重要作用，培养社会责任感和使命感。
重点 智能农植园架构与功能理解：重点在于使学生全面理解智能农植园的组成部分，包括信息采集、自动控制、传输网络及智能中心等，并理解各部分如何协同工作实现对植物生长的智能化管理。物联网技术应用：强调物联网技术在植物生长过程中的实际应用，如何通过各类传感器和设备实时监测植物生长状态，以及如何通过智能控制精准化管理植物生长环境。实践与创新能力培养：鼓励学生通过设计简易智能植物景观等活动，将理论知识转化为实践，培养学生的实践能力和创新能力。
难点 跨学科知识的融合应用：智能农植园项目不仅涉及信息技术，还涉及生物学、农业科学等多个学科领域的知识，如何将这些知识有效融合并应用于实践中，对学生来说可能是一个挑战。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 本项目中，我们将围绕“设计简易物联网应用”展开学习活动。通过了解智慧校园、校园智能农植园，认识感知生长的基本架构。在理解物联网体系结构的基础上，基于生活场景寻找其中的“痛点”问题，尝试利用所学的物联网知识解决问题，并进行简易的物联网智能应用设计和搭建。本项目共2课，包括3个项目活动，详见下表：课题项目活动第5课感知生长项目活动1:体验感知生长第6课设计物联网应用项目活动2:体验智慧校园项目活动3:设计基于生活场景的简易物联网智能应用 初步了解本项目中涉及的学习内容。 让学生了解本项目开展的意义，明确本项目学习的目标和内容。激发学生的学习兴趣，引导他们深入探索和理解物联网技术，以及如何在现实场景中发挥其价值。
讲授新课 校园智能农植园(图5-1)是利用物联网等技术，实现对植物的种植过程进行智能化的监测、控制和管理，为学校教学提供学习、研究和分享的综合平台。项目活动1:体验感知生长1.校园智能农植园智能农植园主要包括基础设施、信息采集、自动控制、终端显示、传输网络和智能中心等部分，如图5-2所示。其中，信息采集部分负责采集农植园的环境信息及视频图像信息等，传输网络负责将采集的信息数据传输到智能中心进行处理，自动控制部分负责接收智能中心传输回来的控制指令，实现对设备的主动控制、自动控制或定时控制。(1)信息采集通过摄像头及各类传感器(图5-3)等设备，对农植园内植物的生长状态以及环境状态进行实时监控，实时采集数据并上传到综合信息管理平台，实现对植物生长的监测和智能管理。(2)控制设备根据农植园内植物生长的环境要求和监测获得的数据，对农植园中的生长灯(图5-4)、通风设备(图5-5)、灌溉设施(图5-6)等进行智能管控，实现对植物生长过程的精准化管理。讨论坊在智能农植园中，自动控制是智能化的重要特征之一。在小组讨论的基础上完成下表。控制设备主要作用智能灌溉系统根据土壤湿度、作物需水量等实时监测数据，自动控制灌溉设备的开关，实现精准灌溉，节约用水，提高作物生长质量。智能温室控制系统监测温室内的温度、湿度、光照等环境参数，并根据预设条件自动控制温室内的通风、遮阳、加热等设备，为作物提供最佳生长环境。智能施肥系统根据土壤养分含量、作物生长阶段等实时监测数据，自动控制施肥设备的施肥量、施肥时间等，实现精准施肥，提高肥料利用率。无人机搭载传感器进行农田环境、作物生长等实时监测，同时可执行喷药、施肥等作业，提高作业效率，减轻劳动强度。2.感知生长学校可以因地制宜，无论是户外农场，还是室内一隅，既可种植也可养殖。借助物联网技术对农植园进行物联传感探测、延时监控摄影和智能管控，实现动植物生长过程的全方位感知。依托物联网感知生长平台(图5-7),将各教育基地的智能农植园互联互通，交流种植、养殖经验，分享研究成果，使异地合作和多类型探究活动成为现实。3.扩展学习——智能农植园的发展趋势和挑战发展趋势：精准农业：利用先进的传感器、无人机、卫星遥感等技术，对农田环境、作物生长等进行实时监测和数据采集，实现精准播种、施肥、灌溉等，提高作物产量和品质。自动化与智能化：通过引入自动化设备和智能化系统，实现农田作业的自动化和智能化，减轻劳动强度，提高生产效率。例如，使用智能机器人进行采摘、搬运等作业，使用智能灌溉系统进行自动灌溉等。可持续与生态友好：智能农植园将更加注重可持续发展和生态环保。通过采用有机肥料、生物防治等环保措施，减少化肥和农药的使用，保护生态环境。同时，利用可再生能源（如太阳能、风能等）为农田提供清洁能源，降低碳排放。产业链整合：智能农植园将实现产业链的整合和优化。通过引入先进的物联网、大数据等技术，实现农田管理、农产品加工、销售等环节的信息化和智能化，提高整个产业链的效率和竞争力。挑战：技术成本：虽然智能农植园具有诸多优势，但引入先进技术需要投入大量资金。对于许多小型农场或贫困地区来说，可能无法承担高昂的技术成本。技术推广难度：智能农植园涉及的技术种类繁多，需要专业的技术人员进行操作和维护。然而，当前农业领域缺乏足够的专业技术人才，技术推广难度较大。探究屋设计简易智能植物景观，画出草图并标注主要设备。参考：简易智能植物景观设计方案设计概述：本设计旨在创建一个集美观与智能于一体的植物景观。景观核心为一个带有智能控制系统的植物盆栽区域，周围辅以装饰性元素，如石块、小型水景等。整体设计注重简约与自然的融合，同时利用智能设备实现便捷的植物养护。主要设备与功能：智能盆栽系统：土壤湿度传感器： 监测土壤湿度，将数据发送至智能控制器。智能控制器： 接收传感器数据，根据预设条件控制水泵和补光灯的开关。水泵与滴灌系统： 根据智能控制器的指令，为植物提供适量水分。补光灯： 在光照不足时提供额外光源，促进植物生长。装饰性元素：石块与小型水景： 增加景观的自然美感和视觉效果。木质或金属边框： 界定植物区域，提升整体设计的质感。可选设备：温度传感器： 监测环境温度，帮助调节植物生长环境。摄像头： 用于远程监控植物状态，可通过手机APP查看。草图描述：中心位置放置一个圆形或多边形的盆栽区域，内部种植各种观赏植物。在盆栽区域的边缘安装土壤湿度传感器和滴灌系统的小喷头。智能控制器和水泵可放置在景观附近的隐蔽处，如木制小屋内或装饰性石头后面。补光灯安装在盆栽区域的上方，可以是装饰性的灯架或简单的悬挂式灯具。围绕盆栽区域布置石块、小型水景和木质/金属边框，以增强整体美感。可选的温度传感器和摄像头可以根据需要放置在合适的位置。 了解智能农植园及其架构。小组讨论，完成智能农植园中涉及的控制设备及主要作用的表格填写。思考学校如何借助物联网技术对农植园进行生长过程的全方位感知。了解智能农植园的发展趋势和挑战。小组合作，完成简易智能植物景观的设计。 学生学习校园智能农植园的内容，有助于理解现代农业科技的应用，培养跨学科知识和实践能力。通过学习信息采集与控制设备的工作原理，学生可以增强环保意识，锻炼创新思维。深入理解自动控制设备在智能农植园中发挥核心作用，同时有助于理解智能科技如何优化农业生产，提升对现代农业发展趋势的认知。帮助学生深入理解物联网如何实时监控和调控动植物生长，提升对农业科技发展的认识。有助于学生全面了解现代农业的前沿技术和未来发展方向，培养创新思维和远见卓识。同时，通过了解挑战和限制因素，学生可以认识到科技创新的复杂性和艰巨性，从而激发他们为解决现实问题而努力学习的动力。通过设计简易智能植物景观，有助于提升学生创新思维和实践能力。通过绘制草图、标注设备，学生可掌握跨学科知识，培养环保意识，了解现代科技在园艺中的应用。
课后练习 利用模拟软件或硬件平台（如Arduino等），模拟实现一个简单的植物生长环境监控系统。要求系统能够实时监测和记录至少一项植物生长环境参数（如温度、湿度或光照强度），并根据参数变化自动控制相应设备的工作状态。 小组合作，完成课后实践任务。 设计并实现一个简单的植物生长环境监控系统有助于学生的知识整合、问题解决能力提升。
课堂小结 组织学生分小组总结本课学习内容，请每个小组代表说说自己小组总结的结果。教师做最后的补充。参考：本次活动围绕智能农植园展开，我们深入探讨了物联网技术在植物生长研究中的应用。通过讲解和实践活动，同学们对智能农植园的架构和功能有了清晰的认识，理解了信息采集、自动控制和智能中心等关键部分的作用。同时，大家也体验到了物联网技术为植物生长带来的智能化监测与管理的便捷。希望同学们能够将所学应用于日常生活和未来的研究中，不断探索和创新，为现代农业的发展贡献自己的力量。 在小组讨论基础上，推选代表总结本课学习内容。其他小组做补充总结。 学生自己总结学习内容是一种学习方法，每次课可以梳理出学习了哪些知识、技能方法和思维方式，在头脑中形成本课程的学科结构。
板书 从教师板书上归纳本课学习内容的重点。 通过板书，帮助学生形成本课学习内容思维导图。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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