资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
在线数字气象站教学设计
课题 在线数字气象站 单元 跨学科项目式活动 学科 初中信息科技 年级 八年级
教材分析 教材围绕“跨学科项目式活动”展开，以“在线数字气象站”为核心项目，旨在通过实践活动促进学生对信息科技、地理、物理、数学等多学科知识的综合运用。教材设计了模拟天气预报、认识传统气象站、在线数字气象站制作等任务，引导学生了解气象知识，掌握相关技能，并建立学科间的联系。通过小组合作，学生学会数据收集、分析，利用物联网技术制作气象站，提高实践能力、创新能力和合作能力。同时，教材还注重培养学生的环保意识，通过探讨气温变化对生物及地球的影响，引导学生关注环境问题。此外，教材还设计了拓展项目，鼓励学生将所学知识应用于解决实际问题，进一步提升综合素养。整体而言，本单元教材注重实践性和跨学科性，有助于培养学生的综合素质。
学习目标 信息意识：学生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。计算思维：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。数字化学习与创新：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。信息社会责任：通过了解气象预测历史和气象站的发展史，培养学生的历史责任感，鼓励将所学知识应用于解决环境问题。
重点 引导学生综合运用信息科技、地理、物理、数学等多学科知识，通过实践活动掌握在线数字气象站的制作原理和方法，培养学生的跨学科整合能力和实践创新能力。同时，通过数据分析和预测，提高学生对气象信息的理解和应用能力，以及环保意识的培养。
难点 如何让学生在有限的时间内掌握多学科知识，并将其有效整合到在线数字气象站的制作中。此外，如何引导学生准确理解和分析气象数据，以及如何将所学知识应用于解决实际环境问题，也是教学中的难点。需要教师采用多种教学方法和手段，激发学生的学习兴趣和积极性，提高教学效果。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 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。 了解我国在气象事业取得成绩。 介绍中国气象事业成就，展示风云卫星及预报方法改进对服务社会和减轻灾害损失的贡献，激发学生兴趣。
讲授新课 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 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。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。二、项目任务(1)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。(2)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。(3)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。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 （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。(3)1mm的降水量有多少 中到大雨、暴雨、大暴雨究竟有多大 (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。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：(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。(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。个人成果： 装置报告例如：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。装置造型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。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。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。小组成果：传统的“天气预报气象站”设计图(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。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。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，完成表9-2。我们的作品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：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9-3,并在班级进行分享。表9-3项目心得分享表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 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。表9-4项目自评表(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：(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。小组分享评价表如表9-5。表9-5小组互评评分表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16-2010-151-9(2)小组成员参与度高，展现了合作精神16-2010-151-9(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16-2010-151-9(4)汇报形式好，能够引起大家的注意和思考16-2010-151-9(5)分享过程没有科学性错误，且时间控制合理16-2010-151-9总分拓展项目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 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。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。（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。（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。（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。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。 了解本课的学习主题及学习方法，为本项目的学习做好准备。熟悉项目任务。查找有关天气预报的资料，了解天气预报的内容和分类。了解我国从事气象活动的历史，了解气象部门获取气象数据的测量方法或手段等知识。完成一个天气预报数据观测设备的简介报告和小组协作完成一个传统的“天气预报气象站”的结构设计图。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。根据设计方案，小组分工合作，利用已经收集到的材料动手创作一个作品。并对作品进行测试、数据收集并记录，优化调整作品。根据实践情况，完成自评表。对其他小组的分享给出客观评价。小组合作，完成拓展项目。学习气象数据可视化的基本概念、方法、步骤。 通过几个生活中常常遇到的问题，本课学习内容的内容、特点及学习方法提示，指明本课学习主题，激发学生学习兴趣。通过告诉学生项目任务，让学生对整个项目有一个初步认识，知道完成项目，需要解决的问题。通过模拟天气预报活动，让学生熟悉天气预报的内容、分类及常用语含义，理解降水量概念及其表示方法，增强气象数据解读能力，提升对天气现象的认知与关注度。通过探究气象站发展史与观测设备，加深学生对气象科学的理解，提升其资料搜集、分析能力及团队协作能力，同时传承气象文化，培养探索精神和科学素养。通过在线数字气象站制作项目，锻炼学生的团队协作能力、问题解决能力和创新思维，同时加深对物联网技术的理解与应用，提升动手实践能力，并学会从实践中总结经验。通过自评与互评，帮助学生认识自身及团队的优势与不足，激发学习兴趣，提升团队协作能力，同时促进学生对项目学习的深度反思与总结。通过探究体温升高与地球升温的影响，分析气候数据，讨论天气变化对物种的影响，融合信息科技、地理、物理、数学知识，培养综合分析与问题解决能力。全面介绍气象数据可视化的基本概念、方法、步骤，通过多样化的图表、地图、三维及动态可视化手段，帮助学生深入理解气象现象，提升数据分析能力，实现气象信息的直观展示与有效传播。
课后练习 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。 小组合作，借鉴其他小组的经验，完善自己小组的天气预报装置。 促进学生完善小组设计，同时激发他们思考如何将多个天气预报装置集成为综合系统，以培养团队协作能力，并探索系统集成与数据整合的可行性和方法。
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：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。 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。
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
小组思路图
21世纪教育网www.21cnjy.com精品试卷·第2页（共2页）
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑