资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
第1课《设计自动浇水器方案》教学设计
课题 设计自动浇水器方案 单元 第一单元 学科 信息科技 年级 八年级下
核心素养目标 信息意识：从绿植养护问题出发，通过观察智能灌溉系统，明晰简易自动浇水器应具备的功能。计算思维：了解一个基本的自动浇水器应包含感知、判断和调控三个环节，学会验证简易装置可行性。数字化学习与创新：探究简易智能浇水装置三要素，能够设计自动浇水器方案，提高创新意识。信息社会责任：在装置设计中融入节水节电策略，思考智能灌溉对资源节约的意义，养成绿色技术创新责任感。
教学重点 了解一个基本的自动浇水器应包含感知、判断和调控三个环节。了解一个完整的闭环控制系统应包含的方面。
教学难点 能够设计自动浇水器方案。在保证浇水效果的同时控制装置功耗（如夜间关闭传感器），需权衡技术实现与节能需求的关系。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 1.聚焦家中绿植常因主人忙碌无法及时浇水，缺水会影响植物光合作用甚至枯萎，本课的任务是设计能定时定量浇水的简易装置，为制作智能浇水器打基础。2.探索观察公园里自动浇水装置的外形和工作原理，总结它们的共同特点。播放视频《绿植盆栽自动浇水器》。 学生分组讨论植物缺水的原因。观看视频了解自动浇水器的基本原理。 通过分析问题培养学生分析和识别问题的能力。通过视频激发学生的学习兴趣。
讲授新课 新知讲解：一、议一议请观察学校/公园绿地的浇水装置（如旋转喷头、滴灌管），分组讨论：它们如何实现自动浇水？哪些设计适合用到盆栽浇水器中？ 旋转喷头利用水压推动旋转叶片，大面积洒水 → 可改小喷头用于阳台盆栽 滴灌管通过小孔缓慢渗水 → 可用吸管+塑料瓶模拟精准浇水 定时器控制每天固定时间放水 → 可用电子闹钟改造简易定时开关二、能量加油站智慧公园的自动浇水系统就像个植物管家：环境感知：用土壤湿度探测仪、小型气象站等设备，24小时检测泥土干湿、空气温湿度。智能决策：所有数据通过无线网络传到云端，由AI分析该浇多少水（例如：晴天多浇，雨天暂停）。自动执行：云端指令控制水管阀门开关，实现精准浇水。远程监控：管理员用手机APP就能查看数据，随时调整浇水方案。三、写一写根据前面的内容想一想，一个简易的自动浇水器应该包含哪些功能？分组讨论，并填空。（1）具有能够检测土壤情况的功能。 （2）能够比较设定的泥土干湿和空气温湿度，并启动浇水功能。（3）具有当土壤湿度达到设定的值时，停止浇水的功能。四、能量加油站【简易智能浇水装置三要素】1. 感知：土壤湿度传感器（像侦察兵）检测泥土干湿程度2. 判断：控制器（像大脑）对比设定值决定是否浇水3. 调控：水泵/电磁阀（像开关手）自动开关浇水五、写一写请根据下面的简易自动浇水器的示意图填空。为了实现盆栽湿度数据的采集，我们需要用到的硬件设备是土壤湿度传感器。为了实现盆栽湿度数据的分析处理，我们需要用到的硬件设备是主控板。为了实现盆栽湿度数据的调控，我们需要用到的硬件设备是继电器。在确定好设计方案以及硬件设备后，下一步就是连接硬件设备、编写程序、采集数据，然后观察我们测量得到的数据，并对这些数据进行合理分析、使用。六、能量加油站一个完整的闭环控制系统包含控制器、执行器被控对象和检测装置。输入量人们给系统设置的值，如设置理想的土壤湿度值。检测装置传感器检测到的环境的实际值，如土壤湿度传感器检测到的盆栽土壤湿度值。比较器比较设定的环境值和实际的环境值，算出偏差。控制器像大脑，比较土壤湿度与设定值，自动控制浇水。例如，土壤太干时启动水泵。执行器像手，负责执行浇水动作。例如，水泵工作让土壤变湿。被控对象系统需要控制的具体参数。例如，自动浇水器中需要调节的土壤湿度。七、实践根据前面所学知识，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。八、拓展延伸物联网技术在智慧农场中的延伸应用实时环境监测网：像“植物健康手环”，土壤湿度、光照等传感器联网自动采集数据。远程设备联动控制：通过手机或电脑一键指挥灌溉机、补光灯等设备协同工作。太阳能供电系统的集成设计绿色能源自主供电：太阳能板变身“迷你发电站”，为传感器和水泵提供全天候清洁电能。智能储能防断电：搭配储能电池，阴雨天也能像“充电宝”一样保障系统稳定运行。雨水回收与智能灌溉联动系统自动集雨蓄水池：雨水传感器触发屋顶导流装置，像“海绵”一样收集储存雨水。按需智能调配：土壤干旱时优先调用雨水库浇水，雨天自动切换节水模式。 一、议一议观察身边的浇水装置，讨论它们的实现原理已经是否适合用在盆栽。二、能量加油站参考设计图，小组设计一个简易的自动浇水系统方案。三、写一写分组讨论确认简易的自动浇水器应该包含的功能四、能量加油站说一说这三要素对浇水装置有什么影响。五、写一写完成填空题。六、能量加油站说一说一个完整的闭环控制系统应包含哪些七、实践小组设计一款简易自动浇水器并在班级分享。八、拓展延伸了解物联网在智慧农场中的应用。 一、议一议通过观察了解浇水装置，思考盆栽浇水和绿地浇水的相同与区别点。二、能量加油站加强对知识点的理解，培养出的的设计能力与创新思维。三、写一写培养学生分析理解功能需求的能力。四、能量加油站帮助学生了解设计简易智能浇水装置的三要素。五、写一写检验知识点掌握。能量加油站帮助学生了解完整的闭环控制系统包含哪些哪些方面实践培养学生的动手能力，小组协作完成任务的能力。八、拓展延伸扩展学生知识点，激发学生的学习兴趣。
课堂小结 设计自动浇水器方案1、进行新知引入2、了解检测土壤湿度功能3、掌握检测结果数据分析4、完成课堂练习5、进行知识拓展 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
课后作业 1.简述简易智能浇水装置的三要素及其作用。 布置作业 拓展学生的学习能力
课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。
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↑