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教学教案设计
总第 04 课时
课 题 名 称 探究智慧农业应用领域
学习目标 （包含学科核心素养） 掌握智慧农业的主要应用领域及其对应的智能设备与功能，形成对智慧农业系统结构的整体认知。（对应核心素养：信息意识、数字化学习与创新） 理解物联网在农业不同应用场景中的作用机制，具备分析和归纳信息的能力，并能够结构化表达。（对应核心素养：计算思维） 了解物联网三层结构的组成与功能，明确其与互联网结构的异同，增强信息社会责任感。（对应核心素养：信息社会责任）
问 题 类 型 学生问题 智慧农业的“智能设备”到底用在哪里？每个领域的设备是一样的吗？ 物联网在大棚、畜禽养殖、水产养殖这些场景里有什么不同的用途？ 农业中这些设备是怎么协作完成任务的？它们是怎样“联网”的？
学科问题 智慧农业在大田种植、园艺设施、畜禽养殖、水产养殖等领域各自如何应用物联网？ 物联网的三层结构——感知层、网络层、应用层——在智慧农业中具体有哪些体现？ 为什么说物联网结构比传统互联网更适合智慧农业系统的构建？
教师问题 如果让你给一个农业企业设计一套智慧农业系统，你会如何分类整理这些应用场景？ 这些农业设备数据的“收集、传输、应用”分别属于物联网的哪一层？能举例说明吗？
问题系统 （星号标出核心问题） 1.智慧农业在大田种植、园艺设施、畜禽养殖、水产养殖等领域各自如何应用物联网？ 2.物联网的三层结构——感知层、网络层、应用层——在智慧农业中具体有哪些体现？ 3.为什么说物联网结构比传统互联网更适合智慧农业系统的构建？
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）： 情境设置： 教师展示视频： “四个不同场景”：智慧大田、智能温室、现代养猪场、水产养殖区提出问题： “这些场景看起来都很先进，但它们都属于智慧农业吗？” “它们里面的‘智能系统’是一样的吗？又是怎样实现智能化管理的？” 引导学生思考：智慧农业到底包含哪些领域？这些领域都用到了哪些技术？有没有规律可循？ 学（自主探究）： 学习任务一：从教材中找出“智慧农业的四大典型应用领域”及其具体功能和设备 教材原文核心信息提炼： 应用领域 1：大田种植 功能：精准播种、定量灌溉、智能施肥、病虫害检测 设备：无人拖拉机、植保无人机、智能水肥一体化设备、虫情监测系统等 应用领域 2：设施园艺 功能：环境调节、补光、温湿调控、滴灌等 设备：智能温室控制系统、温湿度传感器、LED补光灯、通风系统等 应用领域 3：畜禽养殖 功能：自动喂食、环境监测、身份识别、健康跟踪 设备：智能饲喂系统、耳标识别器、红外视频监控、智能排风等 应用领域 4：水产养殖 功能：水质监测、溶氧控制、自动投喂、行为识别 设备：水质监测仪、溶氧仪、自动加氧设备、水下摄像头等 重难点强调： 每个领域的核心功能不同，应用设备也有明显差异 但背后都依赖物联网系统（感知→传输→应用）的三层结构进行支撑 教师引导问题：这些系统看起来很不同，但它们有没有共同的技术基础？ 探（合作探究）： 探究任务主题：，归纳总结智慧农业的应用领域，找出关键词，绘制思维导图。 教材“设计+实践”部分结合使用，作为本课核心探究活动 1.学生活动目标： 以“应用领域”为中心主题；并整理关键词： 用软件工具绘制完整思维导图（建议使用XMind、ProcessOn或本地导图工具） 四（课堂检测）： 单项选择题（3题） 题1（易）：以下属于水产养殖中应用的感知层设备是： A. 自动加氧泵 B. 水质监测仪 C. 云控制平台 D. ZigBee模块 正确答案：B 解析：感知层采集环境数据，水质监测仪负责感知水质参数。 题2（中）：以下设备属于网络层的是： A. 温湿度传感器 B. ZigBee模块 C. 智能施肥系统 D. 补光控制器 正确答案：B 解析：网络层负责传输数据，ZigBee是典型的物联网传输协议。 题3（难）：以下关于畜禽养殖应用场景与物联网三层结构匹配关系描述正确的是： A. 视频监控属于网络层 B. 智能饲喂系统属于感知层 C. RFID耳标属于感知层 D. 数据传输模块属于应用层 正确答案：C 解析：RFID耳标用于采集动物身份信息，属感知层；A、B、D位置错误。 判断题（2题） 题1：大田种植中的植保无人机属于应用层设备。（√） 解析：无人机在平台控制下开展喷药等执行任务，属于应用层。 题2：设施园艺中的ZigBee模块负责光照调节，属于应用层。（×） 解析：ZigBee是传输协议，属于网络层，不直接执行控制。 五、拓（知识拓展）： 【任务四】：小组讨论比较物联网结构与传统互联网结构 教材关键观点摘录整理： 项目 物联网三层结构 传统互联网结构感知能力 有，使用传感器、摄像头、识别芯片等 无，依靠人工操作网络功能 用于传输采集到的环境或设备数据 用于传输网页、视频等内容应用方式 面向物理世界控制（如农业、制造、交通） 面向人类交互（如社交、搜索、影音）
学生输出成果：一组完成对比表格，或制作“两个结构谁更适合农业”的PPT小组讲解 教师延伸提问： 未来的农业，是需要人去干预，还是可以由系统自主决策？
板 书 设 计 探究智慧农业应用领域
一、四大典型领域 1. 大田种植（精准播种、智能施肥） 2. 设施园艺（环境调控、滴灌补光） 3. 畜禽养殖（自动喂食、健康监测） 4. 水产养殖（水质监测、增氧控制） 二、物联网三层结构 感知层：传感器、视频设备 网络层：ZigBee、NB-IoT 应用层：云平台、控制系统 三、结构对比拓展 物联网 vs 互联网结构
教 学 反 思
1.本课以“领域-设备-功能-结构”的教学链条贯穿始终，有助于学生建立系统性认知框架，特别是对物联网结构的理解得以落地。 2.教材中信息量较大，概念间存在一定抽象性，通过图解、导图、结构表格等方式，能够有效降低学生理解难度。 3.“设计+实践”环节若能结合导图软件（如XMind、Pad应用）将更具操作性和互动性，建议未来实践中尝试数字化辅助工具。 4.学生对“互联网结构”和“物联网结构”概念容易混淆，需教师在“感知能力”“应用对象”方面作重点区分和引导。
1第四课：探究智慧农业应用领域
一、教学重难点回顾（命题依据）
重点：
智慧农业的四大典型应用领域及其主要设备与功能。
每个应用领域所用设备与功能之间的对应关系。
难点：
理解不同领域智能设备之间的差异与专用性。
结构化理解“设备—功能—领域”的逻辑匹配。
二、选择题（共5题）
易：基础记忆题（2题）
1. 以下哪一项属于设施园艺中常见的智能设备？
A. 无人拖拉机
B. 耳标识别器
C. 温湿度传感器
D. 水质PH检测仪
正确答案：C
解析：温湿度传感器用于环境监测，是设施园艺温室控制的重要设备。
2. 智慧农业中，畜禽养殖常用哪种设备来识别动物身份？
A. 水下摄像头 B. LED补光灯
C. 虫情监测仪 D. RFID耳标识别器
正确答案：D
解析：耳标识别器（RFID）用于畜禽的身份识别和行为跟踪。
中：理解应用题（2题）
3. 下列哪项是水产养殖中常用的感知设备？
A. 自动饲喂系统
B. 土壤湿度传感器
C. 视频监控设备
D. 溶氧检测仪
正确答案：D
解析：水产养殖需要实时监测水中含氧量，使用溶氧检测仪作为感知设备。
4. 智慧农业中以下哪组设备最适合用于大田种植？
A. 滴灌系统、智能通风机、补光灯
B. 视频监控、RFID耳标、红外感应器
C. 智能播种机、病虫害识别仪、施肥系统
D. 自动加氧机、水质PH传感器、饲喂系统
正确答案：C
解析：A为设施园艺，B为畜禽养殖，D为水产养殖，C为大田作物种植的典型智能设备。
难：迁移与结构类题（1题）
5. 若一企业同时经营智能果园与智能渔场，以下哪些设备组合最合理？
A. 虫情识别仪 + 温湿度传感器
B. 智能滴灌系统 + 自动加氧设备
C. 耳标识别器 + LED补光灯
D. 无人拖拉机 + 红外视频监控
正确答案：B
解析：果园需要智能灌溉系统，渔场需要水质调控设备，如自动加氧机。B选项为不同领域合理组合。
三、判断题（共5题）
每题附 或 ，并附简要解析。
1. 大田种植和设施园艺使用的智能设备是完全相同的。
错误
解析：两者面对的环境和管理方式不同，大田更重无人农机，园艺更强调环境调控设备。
2. 水产养殖中的智能设备主要用于监测水质和投喂管理。
正确
解析：教材指出水质监测仪、自动投喂装置是水产养殖中的关键设备。
3. 所有农业场景中的智能设备都依赖物联网进行数据采集、传输和处理。
正确
解析：四个应用领域虽设备不同，但底层都依赖感知—传输—应用的物联网结构。
4. 设施园艺领域通常不需要传感器来调节环境。
错误
解析：设施园艺对环境依赖极强，教材明确列出温湿度传感器是其关键设备。
5. RFID耳标识别器常用于水产养殖中的鱼类管理。
错误
解析：RFID耳标主要用于畜禽管理，水产养殖中不适合贴耳标。(共14张PPT)
第4课：探究智慧农业应用领域
了解农业智能化的"应用版图"
探究智慧农业如何通过智能技术改变传统农业生产方式，提高生产效率与可持续性。
学习目标
掌握智慧农业的典型应用领域
掌握智慧农业的主要应用领域及其对应的智能设备与功能，
形成对智慧农业系统结构的整体认知
理解技术结构
理解物联网在农业不同应用场景中的作用机制，具备分析
和归纳信息的能力，并能够结构化表达。
培养结构化思维
了解物联网三层结构的组成与功能，明确其与互联网结构
的异同，增强信息社会责任感。
导入：这些农业场景，谁更"智慧"？
它们都属于智慧农业吗？
是哪些技术让它们变得"智慧"？
今天我们将一起探究：智慧农业
的应用领域及其背后的技术支撑
自主学习任务
阅读指导
请同学们阅读教材P19-P20找出：
1
找出智慧农业的四大典型应用领域
了解智慧农业在不同农业生产环境中的应用场景
2
识别每个领域使用的主要智能设备
掌握各应用领域中的关键技术功能
探索：智慧农业智能设备
利用智能设备将数据上传到物联网云平台
用户借助移动设备、个人计算机实现对农业生产环境指数的实时监测、自动报警、图像抓拍、定时任务、远程控制、设备管理等功能。
智能设备
包括智能传感器、大棚控制设备、气象环境监测设备、网关等，可用于不同的智慧农业应用领域。
节省资源、保护环境
有利于在农业生产中提高产品品质及产量。
做一做：
上网查找有哪些农业物联网智能终端设备、其应用领域及作用是什么，至少找出两种，填写在下表中。(P21页做一做)
农业物联网终端设备应用领域及作用
设备名称
应用领域
作用
气象环境监测站
农业生产、生态环境保护
对气象环境、土壤湿度及噪声、扬尘等进行实时监测
智慧农业四大典型领域
设备名称
应用领域
作用
气象环境监测站
农业生产、生态环境保护
对气象环境（温度、湿度、光照、降雨、风速风向等）、土壤湿度及噪声、扬尘等进行实时监测，提供环境基础数据。
水肥灌溉设备
大田种植、设施园艺（温室、大棚）、果园、茶园
根据土壤墒情、作物需水需肥规律及环境数据，实现精准、自动化灌溉与施肥（水肥一体化），节约水肥资源，提高利用效率。
虫情测报设备
大田种植、果园、茶园、森林防护
利用灯光诱捕、图像识别等技术，自动监测害虫种类、数量和发生动态，实现病虫害的早期预警和精准防控。
大棚控制设备
设施园艺（温室、大棚）
集成或联动调控温室内环境参数（温度、湿度、光照、CO 浓度、通风等），实现自动化、智能化环境控制，优化作物生长条件。
科学漫游：各领域典型智能设备
在大田种植方面
通过综合运用3S技术(RS遥感技术、GPS全球定位系统和GIS地理信息系统）、
智能化农机装备、作物生产管理专家决策系统等，可实现生产管理的定量化、
精确化，亩均减少农药、化肥施用量，提高单产。
在设施园艺方面
通过对光、热、水、气、肥等环境因子的实时监控，创造植物生长的最佳环境，
提高设施大棚的产量和效益。
在畜禽养殖方面
运用自动调控畜舍环境和智能化变量饲养技术，实现养殖环境因子远程调控
和预警预报，减少劳动用工，提高养殖和疫病防控水平。
在水产养殖方面
推广应用以调控水体溶解氧为主要目标的智能控制系统，实现养殖环境自动调控
和水体环境闭环控制，水产品产量和质量明显提高，在节本增效的同时，水体环
境污染得到有效控制。
合作探究任务：思维导图设计
任务说明
请参考教材中的思维导图图片，绘制一份"智慧农业应用领域"的思维导图。
中心主题：智慧农业应用领域归纳总结智慧农业的应用领域，找出关键词，绘制思维导图
第一层：气象环境监测、水肥灌溉、虫情测报、大棚控制
第二层：各自所用设备及其功能
提示：xmind、wps等电子导图工具完成思维导图
课堂检测
将以下设备分别归类为感知层、网络层或应用层：
待分类设备
土壤湿度传感器
NB-IoT 模块
农业远程管理平台
空气温湿度传感器
智能灌溉控制器
无线网关
将设备编号填到对应的体系中
感知层
设备编号：
网络层
设备编号：
应用层
设备编号：
拓展：农业物联网体系结构
物联网与互联网的体系结构有相同的层次，但不完全一样。物联网体系结构可分为三层：感知层、网络层和应用层。
感知层： 用于农业环境的各种传感器；农业动植物本体生命信息传感器。
网络层： 借助各种通信网络将农业信息感知设备接入传输网络中；随时随地进行高可靠度的信息交互和共享。
应用层： 感知输出各种数据信息，通过数据挖掘和知识发现建立基于业务逻辑的管理控制策略和模型；通过终端设备 提供有效信息服务并对农业生产实施具体的管理控制措施。
能量加油站：物联网体系结构
应用层
网络层
感知层
感知层
采集设备（如传感器）
如温湿度传感器、二氧化碳传感器、光照度传感器、土壤含水量传感器、土壤pH值传感器等来获取动植物以及环境的各类信息，是物联网识别物体、采集信息的来源
网络层
通信模块（如 ZigBee）
各种网络，包括互联网、广电网、网络管理系统和云计算平台等组成，是整个物联网的中枢，负责传递和处理感知层获取的信息
应用层
控制与管理平台
物联网和用户的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用
知识拓展：物联网 vs 互联网体系结构
对比维度
物联网结构
互联网结构
核心功能
感知物理世界，实现自动控制
提供人际互动与信息检索平台
应用对象
物与物之间通信（设备联动）
人与人之间通信（信息浏览/传递）
信息来源
实时采集（如温度、湿度、视频）
主动上传（如图文、搜索）
思考：智慧农业为何更需要物联网，而非传统互联网？
课堂总结
物联网结构
感知层、网络层、应用层
智慧农业智能设备
气象环境监测站、水肥灌溉设备、虫情测报设备、大棚控制设备
智慧农业应用领域应用领域
大田种植、设施园艺、畜禽养殖、水产养殖

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