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(共9张PPT)
第 1 课 设计自动浇水器方案
本课的任务是设计自动浇水器方案，实现给绿植定时定量浇水，为制作智能盆栽浇水器做铺垫。
导入：
日常生活中，小区或校园内的绿植都有专门人员养护，能及时浇水、施肥、除草，保证植物健康生长。但是家中或者办公室里的绿植，经常由于人们工作忙或长时间外出，不能及时浇水，而水是植物进行光合作用的必要条件，缺水会影响植物生长，严重时甚至会导致植物干旱而死。
探索：
如果同学们观察过公园或校园内的绿地，一定会发现这些地方一般都会配备自动浇水装置，以解决自动化、大面积浇水的问题，节省人力。请思考这些自动浇水装置的外形特征和工作原理，并总结它们的共同特点。
议一议：
请查阅资料，了解公园或学校中给绿地浇水的自动浇水装置，并分组讨论它的工作原理。
提示：上网搜索生活中的自动浇水装置的原理。
能量加油站: 自动灌溉装置
感知层
无线土壤温湿度传感器、无线空气温湿度传感器等采集环境数据。
应用层
云中心对数据进行分析，用户可通过手机或计算机进行浇灌控制。
写一写
功能 1
检测土壤湿度值。
功能 2
比较设定的土壤湿度值和检测到的土壤湿度值，启动浇水功能。
功能 3
当土壤湿度达到设定的值时，停止浇水。
设 计
1
土壤湿度传感器
采集土壤湿度数据。
2
主控板
分析处理接收到的土壤湿度数据。
3
水泵
根据数据对盆栽中的土壤湿度进行调控。
能量加油站: 闭环控制系统
控制器根据偏差值，控制执行器做出反应。
检测装置检测到的环境的实际值。
执行器执行一定动作，对被控对象进行操作。
实 践
以小组为单位，设计一款简易自动浇水器，在班级展示方案，并根据方案准备硬件和材料。教学教案
总第 01 课时
课 题 名 称 设计自动浇水器方案
学习目标 （包含学科核心素养） 知识与技能：了解自动浇水器的感知、判断、调控三个核心环节，掌握其工作原理及所需硬件设备。 过程与方法：通过观察、讨论和小组合作，设计简易自动浇水器方案，培养分析问题和实践探究能力。 核心素养：培养科学思维、技术应用和实践创新能力，体验物联网技术解决实际问题的价值。
问 题 类 型 学生问题 自动浇水器是如何感知土壤湿度的？传感器的工作原理是什么？ 如果设定的湿度值与实际值不一致，系统如何判断并控制浇水？ 如何通过互联网实现远程监测和控制盆栽的浇水？需要哪些技术支持？
学科问题 自动浇水器中的反馈控制是如何实现的？它与开环控制有什么区别？ 在物联网系统中，数据从采集到处理再到反馈控制的整个流程是如何运作的？ 3.如何通过编程实现传感器数据的采集和执行器（如水泵）的控制？需要哪些算法支持？
教师问题 1.自动浇水器的三个核心环节（感知、判断、调控）分别对应哪些硬件设备？它们是如何协同工作的？ 2.如果土壤湿度传感器的数据不准确，可能会对自动浇水器的运行产生什么影响？如何解决这个问题？ 3.在设计自动浇水器时，为什么要设定一个湿度阈值？这个阈值的作用是什么？
问题系统 （星号标出核心问题） 1. 自动浇水器中的反馈控制是如何实现的？它与开环控制有什么区别？ 2. 在物联网系统中，数据从采集到处理再到反馈控制的整个流程是如何运作的？ 3.如何通过编程实现传感器数据的采集和执行器（如水泵）的控制？需要哪些算法支持？
问题探究流程 导（问题引导）、学（自主探究）、探（合作探究）、测（课堂检测）、拓（知识拓展）
导（问题引导）： 教师提问： “你们有没有遇到过忘记给植物浇水，导致植物枯萎的情况？” “如果让你设计一个自动浇水器，你会如何实现？” 展示情境： 展示一张植物因缺水枯萎的图片，以及一张智能盆栽浇水器的图片，引导学生思考如何用科技解决生活中的问题。 引出核心问题： “自动浇水器是如何感知土壤湿度并自动浇水的？它需要哪些硬件设备？” 学（自主探究）： 目标：通过独立思考，初步了解自动浇水器的组成和工作原理。 任务布置： 学生阅读教材中关于自动浇水器的描述，结合教师提供的简易自动浇水器示意图，思考以下问题： 自动浇水器的三个核心环节（感知、判断、调控）分别是什么？ 每个环节需要哪些硬件设备？ 学生活动： 学生独立完成教材中的填空题（如“具有能够检测____的功能”），并尝试画出自动浇水器的工作流程图。 教师巡视： 观察学生的完成情况，适时给予提示和鼓励 探（合作探究）： 目标：通过小组讨论，深化对自动浇水器设计原理的理解，培养团队协作能力。 分组讨论： 学生以小组为单位，讨论以下问题： 如果土壤湿度传感器的数据不准确，可能会对自动浇水器的运行产生什么影响？如何解决这个问题？ 在设计自动浇水器时，为什么要设定一个湿度阈值？这个阈值的作用是什么？ 设计实践： 每组根据讨论结果，设计一个简易自动浇水器的方案，明确所需硬件设备及其功能，并绘制简单的设计图。 小组展示： 每组派代表分享设计方案，其他小组可以提出改进建议。 四（课堂检测）： 一、选择题（每题2分，共6分） 1.自动浇水器的三个核心环节是（ ）。 A. 感知、分析、执行 B. 感知、判断、调控 C. 采集、处理、输出 D. 输入、计算、反馈 2.在自动浇水器中，用于检测土壤湿度的硬件设备是（ ）。 A. 水泵 B. 主控板 C. 土壤湿度传感器 D. 电磁阀 3.如果设定的湿度值为60%，而传感器检测到的湿度值为50%，系统会（ ）。 A. 停止浇水 B. 继续等待 C. 启动浇水 D. 发出警报 二、判断题（每题2分，共4分） 1.自动浇水器的调控功能是通过主控板实现的。（ ） 正确（ ） 错误（ ） 2.在自动浇水器中，水泵的作用是检测土壤湿度。（ ） 正确（ ）错误（ ） 五、拓（知识拓展）： 目标：拓展学生对物联网技术的认识，激发进一步探究的兴趣。 拓展内容： 教师介绍智慧公园中的自动灌溉系统，展示其工作原理和实际应用场景。 引导学生思考：自动浇水器如何与物联网技术结合，实现更智能化的功能？ 学生思考： 学生分组讨论：如果将自动浇水器升级为智能盆栽管理系统，还可以增加哪些功能？（如自动施肥、光照调节等） 课后任务： 学生课后查阅资料，了解物联网技术在农业中的应用，并写一段100字左右的感想。
板 书 设 计 设计自动浇水器方案
一、核心环节：1. 感知：传感器 2. 判断：主控板 3. 调控：水泵 二、工作原理： 传感器 → 主控板 → 水泵 三、物联网应用： 远程监测 远程控制
教 学 反 思
1

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