资源简介

(共55张PPT)
第9课
在线数字气象站
八年级
上
01
学习目标
内容总览
02
新知导入
03
项目情境
04
项目任务
05
项目实施
06
交流评价与反思
07
课堂总结结
08
课后作业与板书
教学目标
通过了解气象预测历史和气象站的发展史，培养历史责任感，将所学知识应用于解决环境问题。
信息社会责任
能够认识到气象信息对日常生活和社会经济的重要性，主动关注和收集气象数据。
信息意识
通过设计和制作在线数字气象站，学生理解数据采集、传输和处理的过程。
计算思维
利用信息技术工具搭建在线数字气象站，实现数据的实时监测和可视化展示。
数字化学习与创新
新知导入
中国气象事业经过几代人的奋斗，开始深入服务社会经济发展和人民生产生活。截至2022年3月，我国已成功发射“两代四型”共19颗风云气象卫星，能持续为全球118个国家和地区提供数据产品和服务。我国的气象工作者也不断改进预报方法，使得预报准确率大幅提升，比如预报台风、暴雨、洪水等灾害，减少人民群众生命和财产损失。
新知导入
认识智能楼道灯的工作原理。
了解并掌握光线传感器的功能和使用。
通过编程，掌握利用光感和声音传感器模块控制小灯的方法。
02
03
01
探究新知
一、项目情境
为什么夏天走在街上感觉到的实际温度，明显比气象部门公布的温度高 为什么有时候气象台发布了局部黄色暴雨警告，人们却没等来一场雨 天气预报到底是预报什么信息，你知道怎么看天气预报吗
探究新知
一、项目情境
本课以信息科技课程中物联网的开源硬件等知识为主体，融合了地理课程中的自然气候观察、数学课程的数据整理、物理课程中的温湿度测量等知识，和多个学科形成关联。请同学们采取搜索、调查、访谈、咨询等手段来获取信息，通过物联网环境下的数字传感器制作在线数字气象站，学会比对大尺度、高密度、实时更新的数据，借助人工智能等技术展开预测，获取更长周期、更为细致、更快反馈的天气预报。
探究新知
一、项目情境
请同学们以小组为单位，开展协作学习，在制作在线数字气象站的同时，学习知识、建立学科联系、掌握技能、理解气候与生命生活之间的关系。
探究新知
二、项目任务
能够识别常见的天气符号，准确识别并区分传统气象站观测设备的名称、型号等，能够说出天气预报播报的基本内容。
任务一
综合运用信息科技、数学、物理、地理等知识，在校园内合理选址，搭建多个与周围环境协调的在线数字气象站基站，动态积累数据，并进行数据分析。
任务二
能够说出生活中常见生物的适宜温度值，并对环境问题发表自己的看法。
任务三
探究新知
三、项目实施
(一)模拟天气预报
请同学们查找有关天气预报的资料，了解天气预报的内容和分类，思考并回答下列问题：
（1）播报员在播天气预报时，播报了哪些数据 这些数据在画面上是怎么表示的
探究新知
三、项目实施
（2）天气预报一般使用哪些常用语 请分别说一说它们的含义。
探究新知
三、项目实施
(3)1mm的降水量有多少 中到大雨、暴雨、大暴雨究竟有多大
你还发现了什么问题 请参照上面问题的表述方式，记录在此。
参考：1mm的降水量意味着在观测的区域内，平均每个平方米上的降水深度为1毫米，相当于在每平方米的地面上积累了大约1毫米深度的水，即1升的水量。至于降雨强度，中国气象上规定，24小时降水量为50毫米以上的强降雨称为“暴雨”，其中50～99.9毫米为暴雨，100～249.9毫米为大暴雨，250毫米以上为特大暴雨。
探究新知
三、项目实施
(二)认识传统气象站
原始社会末期就有了陶四股观象台，西汉淮南子确立了二十四节气……中华民族从事气象活动的历史悠久，在气象观测、预测和气象科学认知领域留下了宝贵的气象文化遗产。
探究新知
三、项目实施
请同学们查找气象站的相关资料，并搜索如“中国气象科技展馆”“北京市气象探测中心”等气象网站，找到网站科普基地进行云上参观，了解我国气象预测历史和气象站的发展史，了解气象部门获取气象数据的测量方法或手段等知识，思考并完成下列任务：
探究新知
三、项目实施
(1)挑选7个你认为具有重大意义的气象站发展时间节点，说一说你选择的理由。
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三、项目实施
参考：
时间节点 事件描述 理由
1912年 在北京建立中国自己的中央观象台 标志着我国科学的气象事业的开端，是中国人自己建设的第一个现代气象台站。
1949年 新中国成立后，气象台站建设进入新历史时期 新中国成立后，气象台站建设进入了一个崭新的历史时期，为后续气象事业的发展奠定了基础。
1999年 我国首次将自动气象站作为正式观测资料使用 标志着我国地面气象观测进入了一个新的里程，提高了观测的自动化和准确性。
2005年 气象站进入普及阶段，接连建成3000多个自动气象站 气象站分布密度、观测质量和时效达到世界气象组织标准，提升了我国气象观测的整体水平。
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三、项目实施
参考：
时间节点 事件描述 理由
2019年12月 中国气象科技展馆正式落成开馆 成为助力气象创新发展“两翼”齐飞和传承气象文化的重要承载体。
2020年 北京市气象探测中心（北京市观象台）被认定为“百年气象站” 以近300年的观测历史成为目前全球观测历史最长的百年气象台站，体现了我国气象观测的悠久历史和持续贡献。
2023年 世界气象大会第19次届会通过七十五年站新认定机制 促进了全球气象站点的认证和管理，提高了气象数据的质量和可用性。
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三、项目实施
(2)天气预报中不同的数据，分别是用什么仪器或装置测量的呢 每个同学完成一个天气预报数据观测设备的简介报告。同时，小组协作完成一个传统的“天气预报气象站”的结构设计图。
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三、项目实施
示例：
百叶箱
简介
百叶箱是安装温湿度仪器用的防护设备。其作用是防止太阳对仪器的直接辐射和地面对仪器的反射辐射，保护仪器并使仪器感应部分有适当的通风能真实地感应外界空气温度和湿度的变化。百叶箱一般距离地面约1.5米，箱子的四周由双层百叶窗组成，叶板与水平面呈45°倾角，这样的设计是为了便于空气能通过错缝流通，让箱子内的传感器更好地完成观测。
探究新知
三、项目实施
示例：
百叶箱
装置造型
探究新知
三、项目实施
示例：
百叶箱
分类
木质百叶箱分为大小两种。小百叶箱用于安装干球和湿球、最高最低温度表、毛发温度表；大百叶箱用于安装温度计、湿度计或铂电阻温度传感器和湿敏电容湿度传感器。
探究新知
三、项目实施
示例：
百叶箱
测量方法
小百叶箱中温度的测量
最低温度计和最高温度计工作原理与家用的温度计相同，分别用于记录一天当中的最低气温和最高气温，根据它们内部可以移动的指针系统，就能读出温度的具体数值。
探究新知
三、项目实施
百叶箱
测量方法
小百叶箱中湿度的测量——测量大气湿度有两种不同的方法。
1.干湿球温度计是由两个温度计构成的，其中的一个被湿布包裹，由于蒸发会有制冷效果，比较两个温度计上的差值，就可以测得大气的湿度。这种方法一般被用来测量相对湿度。
2.由于人的头发在潮湿的天气里会变长，所以毛发湿度计使用人类的头发来记录空气中的湿度。指针与头发相连，一刻不停地将湿度的变化记录在纸卷上。
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三、项目实施
百叶箱
小组成果：传统的“天气
预报气象站”设计图

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三、项目实施
(三)在线数字气象站制作
1.项目设计
天气预报属于预测科学，从科学规律来讲，预测科学不可能完全准确或者永远准确，天气预报也同样如此。我国的天气预报水平经过长时间的积累已经有了快速的发展与提高。不过，人们理解的准确率同气象学定义的准确率还有一定的差别。
探究新知
三、项目实施
请同学们通过小组协作、设计制作一个校园的气象站，努力实现校园局部天气预报的精确播报。为了准确播报校园气象信息，需要解决哪些问题呢 请同学们先分别列出自己感兴趣的问题、再进行组内头脑风暴，初步明确制作的思路。
小组思路图
探究新知
三、项目实施
根据前期讨论所形成的解决思路，细化具体的实施方案，完成表9-1。大家可以通过网络或者图书馆查找资料，在这个过程中，对于同一个问题也许会形成多种解决方案，但必须确保方案的可行性。
项目名称 项目时长
团队名称 团队成员
预报的数据 温度、湿度、风速
预采用的装备 温湿度传感器： 空气质量传感器：
你的气象站物联网架构图： 例如：物联网架构原理
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三、项目实施
探究新知
三、项目实施
探究新知
三、项目实施
探究新知
三、项目实施
你的气象站设计图
你的气象站部署地 例如：该气象站拟放在校园正大门草坪上，因为那里地势平坦
探究新知
三、项目实施
2.项目制作与实践
根据设计方案，利用已经收集到的材料，小组分工合作动手创作一个作品。制作完成后，还需对作品进行测试、数据收集并记录，经历一个优化调整的过程，形成最终的作品，完成下表。
探究新知
三、项目实施
作品名称 团队名称
气象站制作完成图： 例如：
作品部署后实景图：
作品重要代码截图：
探究新知
三、项目实施
探究新知
三、项目实施
3.项目心得分享
在完成项目之后，请以小组为单位分享项目制作过程，结合本次项目实践，完成项目心得分享表，并在班级进行分享。
探究新知
三、项目实施
项目名称
团队名称
项目过程
小组成员是怎么分工的 你负责什么
设计过程中遇到了哪些困难 又是怎样解决的
如果下次有类似的活动，你觉得怎样做会更好
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四、交流评价与反思
每次活动结束后展开自我评价和小组评价。
(一)自我评价
通过自评可以帮助学生对自身的学习行为有初步的感性认识，明白优势与不足之处，激发学生学习兴趣。
探究新知
四、交流评价与反思
(1)通过“在线数字气象站”项目，你学到了哪些知识
信息技术： 地理： 物理：
(2)通过“在线数字气象站”项目，你提高了哪些能力
探究能力： 实践能力： 创新能力： 合作能力： 表达能力：
(3)你喜欢本项目吗 请说一说具体的内容和理由。
内容： 理由：
(4)你主动学习了哪些知识 (5)你在教师的指导下学习了哪些知识 (6)你与同学协作学习有何收获

(7)你对这次项目的学习满意度
(8)你的感想和建议：
探究新知
四、交流评价与反思
(二)小组评价
在班级分享过程中，每位同学都需要认真听讲，并对每个小组的分享进行评价。小组分享评价表如下表。
探究新知
四、交流评价与反思
组别 评分人
评分要点 分值等级 第1组得分 第2组得分 第3组得分 第4组得分
好 较好 一般
(1)语言简洁易懂，思路逻辑清晰 16-20 10-15 1-9
(2)小组成员参与度高，展现了合作精神 16-20 10-15 1-9
(3)小组报告体现了创新精神，有独特的发现或独到的做法等 16-20 10-15 1-9
(4)汇报形式好，能够引起大家的注意和思考 16-20 10-15 1-9
(5)分享过程没有科学性错误，且时间控制合理 16-20 10-15 1-9
总分
探究新知
拓展项目
1.如果人类的体温升高1.5℃,对身体健康会有什么影响 假设全球地表温度升高1.5℃,会对地球本身以及地球上赖以生存的各物种带来怎样的影响 信息技术的飞速发展，各种真实开放的数据集都能在网上收集到，请同学们通过小组合作搜集近5年来地球地表温度图或大气CO 月平均浓度变化图，你们有什么发现吗
探究新知
拓展项目
参考：如果人类体温升高1.5℃，可能会引发身体的不适，如头痛、乏力、心跳加速等，长时间的高温还可能对脏器造成损伤，特别是对于老年人、婴幼儿及患有慢性疾病的人群，风险更大。此外，体温升高可能影响身体的正常代谢和酶活性，干扰生理功能。
假设全球地表温度升高1.5℃，将对地球生态系统产生深远影响。冰川融化加速，海平面上升，威胁沿海城市和岛屿国家。极端天气事件如热浪、干旱、洪水和飓风可能更加频繁和剧烈，影响农业生产和水资源供应。生物多样性也会受到冲击，许多物种可能因无法适应快速变化的环境而灭绝。
探究新知
拓展项目
参考：通过小组合作搜集近5年的数据，我们发现地球地表温度呈现出逐年上升的趋势，特别是近年来，高温记录不断被刷新。同时，大气CO 月平均浓度也在持续上升，这表明人类活动对气候的影响日益显著。这些数据提醒我们，必须采取行动减缓气候变化，保护地球家园。
探究新知
拓展项目
2.请大家思考并讨论天气的变化可能对物种生命、生活产生的影响，从中选择某一个或某一类环境议题，结合你在本课中学习到的信息科技、地理、物理和数学等学科知识，发表你的见解。
探究新知
拓展项目
参考：天气的变化，尤其是极端气候事件的增多，对物种生命、生活产生了深远的影响。以全球变暖为例，它导致了冰川融化、海平面上升以及生态系统平衡的破坏，许多物种因此面临栖息地丧失和食物链中断的危机。
结合本课学习到的多学科知识，我选取海平面上升这一环境议题进行深入探讨。从信息科技的角度看，我们可以利用遥感技术和GIS系统监测海平面的变化，预测其未来趋势。在地理学科中，我们了解到海岸线侵蚀、盐渍化等现象与海平面上升密切相关。而物理学原理则解释了冰川融化、海水热膨胀等现象如何导致海平面上升。数学模型的应用则可以帮助我们更准确地预测海平面上升的速度和范围，为沿海地区的规划和防灾减灾提供科学依据。
探究新知
拓展学习——气象数据可视化
气象数据可视化是将气象数据以图形、图像或其他形式呈现的技术，帮助人们更直观地理解和分析气象现象和趋势。
（一）基本图表类型可视化
折线图：用于显示气温、风速等随时间变化的趋势。
散点图：用于显示气温和湿度之间的关系，或其他两个气象变量之间的相关性。
热力图：用于显示降水量、温度等在空间上的分布情况，通过颜色深浅表示数值大小。
柱状图：用于显示不同地区的降水量、风速等数据的比较。
雷达图：用于显示不同气象要素之间的关系，如风速、风向、温度、湿度等。
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拓展学习——气象数据可视化
（二）地图与空间分析可视化
地图可视化：在地图上叠加气象数据，如温度分布、降水分布、风向风速等，直观展示气象数据在地理位置上的分布情况。
GIS应用：利用地理信息系统（GIS）技术，将气象数据与地图数据结合，实现气象现象的空间分析和可视化展示。
探究新知
拓展学习——气象数据可视化
（三）三维与动态可视化
三维可视化：通过三维模型展示气象现象，如三维风场、云层分布等，提供更立体、更真实的视觉体验。
动态可视化：利用动画、实时更新的图表等形式，展示气象数据随时间的变化过程，如降水动态模拟、气象变化趋势等。
探究新知
拓展学习——气象数据可视化
（三）实现步骤
1.数据采集：通过气象站、卫星、雷达等手段获取原始气象数据。
数据处理：对原始数据进行清洗、转换和整合，确保数据的准确性和一致性。
2.选择可视化工具：根据数据类型、数据规模、展示需求等因素选择合适的可视化工具。
3.设计可视化方案：确定可视化形式（如图表类型、颜色方案等），确保能够准确传达数据信息并符合用户的视觉感知能力。
探究新知
拓展学习——气象数据可视化
（三）实现步骤
4.实现与测试：利用选定的可视化工具实现气象数据的可视化展示，并进行测试以确保数据的准确性和可视化效果符合预期。
5.优化与发布：根据测试结果进行优化调整，提高可视化的稳定性和用户体验。将制作好的可视化大屏或报表发布到相应的平台或设备上供用户查看和使用。
课堂总结
在这节课中，我们共同探索了“在线数字气象站”的奥秘，同学们展现出了极高的学习热情和创造力。通过回顾气象预测的历史，我们不仅理解了气象站的发展历程，还深刻认识到气象信息对日常生活的重要性。在动手制作在线数字气象站的过程中，大家综合运用了多学科知识，不仅掌握了物联网技术和数据处理技能，还锻炼了团队协作和问题解决能力。希望同学们能将这份对气象的热爱和环保的责任感带入到未来的学习和生活中，继续探索、创新，为我们的地球贡献自己的力量。
课后作业
修改和完善小组设计并思考，如果将多个小组制作的天气预报装置组合成一个综合系统预报系统，是否可行 请尝试设计方案。
板书
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