资源简介

课题 土壤湿度控制好 课时 1课时
年级 六年级 教学环境
教学内容分析
本节课主要围绕土壤湿度控制系统展开，学生将了解土壤湿度控制系统的基本组成、工作原理以及控制土壤湿度的算法。通过学习，学生将能够比较熟练地绘制算法流程图，进一步了解阈值的作用和闭环控制的特点。
学情分析
小学六年级的学生对科学知识充满好奇心，具备一定的观察能力和逻辑思维能力。他们在之前的学习中已经接触过一些简单的控制系统，对信息技术有一定的兴趣和基础。然而，对于土壤湿度控制系统的工作原理和算法，学生可能还需要通过具体的实验和案例来深入理解。
教学目标
一、知识与技能 学生能够了解土壤湿度控制系统的基本组成和工作原理。 学生能够比较熟练地绘制算法流程图。 学生能够理解阈值的作用和闭环控制的特点。 二、过程与方法 通过观察实验和分析案例，培养学生的观察能力和逻辑思维能力。 通过绘制算法流程图，提高学生的动手能力和问题解决能力。 三、情感态度与价值观 激发学生对智能种植技术的兴趣，培养学生的创新意识和实践能力。 让学生体会到信息技术在农业领域的应用，增强学生对信息技术的认同感。
教学重难点
重点 难点
理解土壤湿度控制系统的工作原理。 掌握控制土壤湿度的算法并能绘制算法流程图。 理解阈值在土壤湿度控制系统中的作用。体会闭环控制的特点和应用。
教学方法
讲授法、演示法、讨论法、实践法。
教学过程设计
教学环节 教师活动 学生活动
导入新课 展示一些生机勃勃的植物图片和一些因土壤湿度不当而生长不良的植物图片，形成鲜明对比，如 “同学们，看，这些植物长得多么茂盛，充满生机。而这些植物却因为土壤湿度不合适，出现了枯萎、烂根等问题。” 提问学生：“你们知道为什么这些植物会出现这样的情况吗？” 引导学生思考土壤湿度对植物生长的重要性。 讲述小夏妈妈种植西红柿的故事，如 “小夏的妈妈每年在院子里种西红柿时，都特别担心土壤湿度的问题。雨水多了，幼苗的根容易腐烂；土壤太干，又会影响幼苗的生长。今年，小夏为妈妈搭建了一个土壤湿度控制系统，能够很好地解决这个问题。” 引出本节课的主题：“今天，我们就一起来探究这个土壤湿度控制系统是如何工作的，看看它是怎样精准控制土壤湿度，保证植物健康生长的。” 认真观察图片，对比不同植物的生长状态，思考教师提出的问题，如 “可能是因为土壤湿度过高或过低，影响了植物的生长。” 聆听小夏妈妈的故事，对土壤湿度控制系统产生好奇，如 “这个系统真厉害，能解决土壤湿度的问题，我好想知道它是怎么工作的。” 积极回答教师的问题，表达自己对土壤湿度与植物生长关系的初步认识。
设计意图： 通过图片展示和故事讲述，直观地呈现土壤湿度对植物生长的重要影响，引发学生的兴趣和关注，从而自然地引出本节课的主题，为后续的学习营造良好的氛围。
教学环节 教师活动 学生活动
讲授新课 1.了解土壤湿度控制系统的基本组成 讲解土壤湿度对农作物产量和植物生长的影响，如 “土壤的含水量会极大地影响农作物的产量和大部分植物的生长。土壤湿度过低，会影响植物生长的速度和品质，严重缺水则会导致植物枯萎和死亡；而土壤湿度过高，土壤通气性变差，会造成烂根死根等，从而影响植物的正常生长。” 介绍土壤湿度控制系统的主要组成部分，包括土壤湿度传感器、系统控制器、喷灌设备等，如 “在土壤湿度控制系统中，主要包括土壤湿度传感器、系统控制器、喷灌设备等相关硬件模块。” 提问学生：“土壤湿度传感器是怎样工作的呢？” 引导学生思考。 2.分析湿度控制系统的工作原理 展示一个简易土壤湿度控制系统的组成图，讲解各个部分的作用，如 “这是一个简易土壤湿度控制系统的组成图，土壤湿度传感器用于检测土壤中的水分，系统控制器根据传感器采集的数据进行计算和判断，控制喷灌设备的工作。” 组织学生进行实验，让学生利用传感器采集 5 个土壤湿度数据，观察显示的湿度数据以及对应的喷灌器状态（是否喷水），并记录在表格中，如 “现在，请同学们分组进行实验，采集 5 个土壤湿度数据，并记录在表格中。” 引导学生思考湿度控制系统的工作原理，提问学生：“土壤湿度改变了，相当于改变了控制系统的什么？导致控制系统发生什么变化？” 3.分析控制土壤湿度的算法 讲解土壤湿度传感器检测的是土壤的湿度（连续量），然后根据这个数据控制喷灌器的开关（开关量），如 “同学们，土壤湿度传感器检测的是土壤的湿度，这是一个连续量，而喷灌器的开关是一个开关量，我们需要根据土壤湿度数据来控制喷灌器的开关。” 让学生根据活动二中记录（或者设置）的一个湿度数据作为阈值，补充控制土壤湿度的算法流程图，如 “请大家根据刚才记录的湿度数据，选择一个作为阈值，补充控制土壤湿度的算法流程图。” 展示三个答案，让学生选择并放到相应的框里，如 “看看右边三个答案，应该放到哪个框里？土壤湿度超阈值？不启动喷灌器？启动喷灌器？” 4.布置课堂任务 让学生填写输入状态和输出状态的真值表（用 1 和 0 来填写，1 表示真，0 表示假），如 “现在，请大家填写输入状态和输出状态的真值表，用 1 和 0 来表示。” 巡视学生的填写情况，及时给予指导和帮助。 认真听讲，理解土壤湿度对植物生长的重要性。 了解土壤湿度控制系统的基本组成部分。 思考教师提出的问题，如 “土壤湿度传感器通过判断土壤中水分含量的多少来判定土壤湿度的大小，当传感器探头悬空时，输出的数据为 0；当探头插入土壤中时，电路处于导通状态，输出土壤湿度数据。” 观察简易土壤湿度控制系统的组成图，了解各个部分的作用。 进行实验，采集土壤湿度数据，观察喷灌器状态，并记录在表格中 认真听讲，理解土壤湿度传感器检测的数据类型和喷灌器开关的控制方式。 根据活动二中记录的湿度数据，补充控制土壤湿度的算法流程图 认真填写真值表
设计意图： 让学生了解土壤湿度控制系统的基本组成和土壤湿度传感器的工作原理，为后续学习工作原理打下基础。通过实验和观察，让学生亲身体验土壤湿度控制系统的工作过程，理解湿度控制系统的工作原理。
教学环节 教师活动 学生活动
课堂总结 总结本节课的主要内容，如 “今天我们学习了土壤湿度控制系统，了解了它的基本组成、工作原理和控制算法。我们知道了土壤湿度控制系统要用到湿度传感器，土壤湿度数据属于连续量，通过与阈值进行判断，生成指令，控制喷灌器的状态。土壤湿度的控制属于闭环控制，需要人工干预才能停止。” 强调本节课的重点知识，如 “大家要记住，阈值在土壤湿度控制系统中起着重要的作用，它决定了喷灌器的工作状态。” 认真听讲，回顾本节课的学习内容，如 “我知道了土壤湿度控制系统的组成和工作原理，明白了阈值的作用。” 总结自己的收获和体会，如 “我学会了绘制算法流程图，还知道了闭环控制的特点。”
设计意图： 帮助学生梳理知识，强化记忆，加深对本节课内容的理解。
教学环节 教师活动 学生活动
拓展提升 介绍拓展任务，搭建一个小型土壤湿度控制系统（真实设备或者开源硬件），如 “同学们，接下来我们要进行一个拓展任务，搭建一个小型土壤湿度控制系统。” 讲解器材和目的，如 “器材包括干燥土壤、土壤湿度传感器、浇水设备等。目的是体验传感器检测数据的过程，感受湿度阈值对浇水设备的控制作用。” 提出要求，如 “连接硬件设备，按提示或说明进行操作；记录高湿度数据和低湿度数据，以及系统执行的操作；观察程序，注意选择的系统设置的阈值。” 展示硬件连接图，指导学生进行硬件连接，如 “请按器材说明，将土壤湿度传感器、主控制器、水泵等连接到指定端口。” 引导学生运行程序，测试和标定湿度阈值，如 “现在，运行程序，将湿度传感器插入干燥土壤中，读取湿度数据；然后向土壤中倒入水，当土壤湿润时，再次读取湿度数据。” 让学生填写实验记录表，如 “请大家填写实验记录表，记录干燥土壤和湿润土壤的湿度数据，以及系统执行的操作。” 引导学生思考并填写实验结论，如 “观察到的湿度阈值是多少？土壤湿度控制系统的工作原理是什么？计算过程是怎样的？” 根据土壤湿度阈值，让学生绘制土壤湿度超过 70% 的算法流程图，并填写输入状态和输出状态的真值表。 认真听教师介绍拓展任务、器材和目的。 按照教师的要求，连接硬件设备，如 “我把土壤湿度传感器连接到了主控制器的 P21 端口，水泵连接到了 P24 端口。” 运行程序，测试和标定湿度阈值，记录相关数据
设计意图： 通过拓展任务，让学生亲身体验搭建土壤湿度控制系统的过程，加深对土壤湿度控制的理解，提高学生的实践能力和创新能力。
教学评价
在本节课的教学中，通过故事导入、实验操作和小组讨论等方式，激发了学生的学习兴趣，使学生积极参与到课堂学习中。学生通过亲身体验土壤湿度控制系统的工作过程，较好地理解了土壤湿度控制系统的基本组成、工作原理和控制算法。
然而，在教学中也存在一些不足之处，例如部分学生在绘制算法流程图时可能会出现错误，需要教师加强指导；在拓展任务中，一些学生在硬件连接和程序运行方面可能会遇到困难，需要教师提供更多的帮助和支持。

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