资源简介

(共42张PPT)
第一单元 第4课
制作智能盆栽浇水器
（教科版）八年级
下
1
核心素养目标
3
新知讲解
5
拓展延伸
7
板书设计
2
新知导入
4
课堂练习
6
课堂总结
课后作业
8
01
核心素养目标
。
信息意识
计算思维
数字化学习与创新
信息社会责任
通过智能灌溉节水案例，理解物联网技术减少资源浪费、促进农业可持续发展的价值，树立技术应用需服务生态保护的意识。
能结合主控板、传感器等硬件搭建浇水系统，编写湿度监测与水泵控制程序，用物联网工具优化传统流程，解决实际问题。
能用闭环控制模型（输入-处理-输出）分析智能浇水器运行逻辑，通过流程图设计和硬件连接实践，形成系统化解决自动控制问题的思维。
能通过传感器数据采集、阈值判断及联网传输功能，理解物联网如何利用环境信息自主决策，培养“数据驱动”的信息价值观念。
02
新知导入
聚焦
接下来我们将升级智能浇水器，让它能自动检测土壤湿度并调节浇水量，同时把数据传到物联网平台。还能通过手机远程开关设备，让植物随时获得精准照料。
判断下图哪种 家用电器具有反馈控制功能，能实现自动控制，在你认为有此功能的图下面的括号中画“√”。
03
新知讲解
做一做
√
√
03
新知讲解
能量加油站
智能浇水器的三个特点
环境互动：像小助手一样检测土壤干湿，缺水时自动浇水。
自动管家：按照设定规则独立工作，无需人工操作。
联网传送：把土壤数据传到手机/电脑，还能远程控制开关。
理解了智能浇水器的特点，结和前面学习的知识，我们一起来设计一款智能浇水器。请将下面的具体方案充完整。
（1）与环境交互：智能浇水器通过 感知土壤湿度值。
（2）自主运行：智能浇水器的 通过比较人们设定的湿度阈值与 ，并做出判断，决定是否启动水泵。
（3）通信：智能浇水器采集的数据通过 的通讯信方式传输到浇水器的湿度阈值，实现远程控制，网络端。人们可以在网络端设置智能。
03
新知讲解
写一写
土壤湿度传感器
主控芯片
传感器检测的实际湿度值
Wi-Fi模块
智能浇水器是一个闭环控制系统，请分组讨论、分析它的组成部分，补全下面的框图。
03
新知讲解
做一做
偏差信号
控制器
反馈
根据上面的讨论结果，与小组成员一起讨论智能浇水器的工作流程，补全下面的智能盆栽浇水器工作流程图。
03
新知讲解
做一做
需浇水？
不做处理
实践
下面我们一起制作智能盆栽浇水器。
1.准备硬件：①主控板x1②电池盒x1③电磁继电器x1④水泵x1⑤士壤湿度传感器x1⑥计算机x1⑦导线若干。
03
新知讲解
实践
2.连接硬件：按照图所示连接硬件。
03
新知讲解
实践
3.编写程序。
（1）初始化。初始化程序需要完成设定变量、设置主控板液晶屏显示界面，此次程序中设定的界面如图所示。
03
新知讲解
实践
03
新知讲解
初始化程序，如图所示。
实践
03
新知讲解
（2）配置网络程序，如图所示。
实践
03
新知讲解
（3）设置30秒和60秒两个采样时间选择按钮，如下图所示。
实践
03
新知讲解
（4）设置主程序。
实时采集土壤湿度值，并发送到网络端。
实践
03
新知讲解
根据土壤湿度值，判断是否开启水泵，同时改变主控板界面上的水泵显示状态，程序如图所示。
实践
03
新知讲解
设置湿度阈值，并显示在主控板界面上，程序如图所示。
实践
03
新知讲解
4.运行调试：运行上述程序，并观察、分析结果。遇到问题时，尝试调试解决。
实践
03
新知讲解
5.导出、分析数据：将在物联网平台上收集的数据表导出，并用作图法、列表法分析数据。
科技漫游
智能灌溉系统与智能农业：用科技种出绿色农田
在科技飞速发展的今天，智能灌溉系统成了现代农业的“智慧大脑”。它不仅改变了“靠天浇水”的传统方式，还能让农田更节水、更高效！
03
新知讲解
科技漫游
智能灌溉系统是怎么工作的？
它就像农田的“小管家”：
感知环境：用土壤湿度传感器、小型气象站（类似迷你天气预报站）实时监测土壤干湿、温度、是否下雨等。
自动决策：把收集的数据传给“主控电脑”，对比设定好的浇水标准（比如土壤太干就启动浇水）。
精准行动：自动控制水泵、水管阀门，按需浇水，不浪费一滴水！
03
新知讲解
科技漫游
智能农业：农田里的“高科技工厂”
智能农业能让种地更聪明！比如：
根据作物生长阶段（比如发芽、开花）自动调节浇水、施肥。
用传感器和摄像头发现病虫害，及时提醒农民处理。
通过手机或电脑远程管理农田，像玩“种田游戏”一样简单！
03
新知讲解
科技漫游
为什么智能灌溉系统特别重要？
省水护土：精准浇水避免浪费，还能防止土壤盐碱化（像“吃太咸”会破坏土地）。
增产提质：比如宁夏的葡萄园用智能灌溉+无人机巡查，葡萄更甜、产量更高，用水却更少！
联合作战：能和无人机、机器人配合，实现播种、浇水、收割全自动化。
03
新知讲解
科技漫游
未来农场会是什么样？
更聪明：系统能“学习”天气和作物生长规律，提前预测何时浇水最合适。
更自动：从浇水到收割，全程由智能设备完成，农民只需动动手指指挥！
更环保：用最少的水、肥料种出最好的粮食，保护土地和生态环境。
总结：智能灌溉和智能农业，就像给农田装上了“科技翅膀”，让农业更高效、更绿色，守护我们赖以生存的地球家园！
03
新知讲解
单元作品展示与交流
1.以个人或小组为单位，将本单元完成的智能浇水器进行汇报展示，看一看有没有小组做出了具有更多功能的智能浇水器。
03
新知讲解
单元作品展示与交流
2.填写作品评价表，对本单元完成的作品进行评价。
03
新知讲解
作品评价表 学生自评( )分 同学互评( )分 教师评价( )分 评价维度 评价标准 分值 得分
主题 作品紧扣“智能盆栽浇水器”任务主题，功能完整，有附加的能够体现智能的功能 5
作品紧扣“智能盆栽浇水器”任务主题，功能完整，实现了基础的智能浇水功能 4
作品紧扣“智能盆栽浇水器”任务主题，方案设计完备，但是功能实现上相对缺失，已总结缺失的原因 3
作品设计过于简单，功能实现缺失太多 2
技术 能使用程序流程图设计作品，思路清晰，呈现合理 5
能使用程序流程图设计作品，呈现效果有待改进 4
能使用程序流程图设计作品，但流程图符号使用有错误 3
对使用程序流程图设计作品有思路，但没能实现 2
单元作品展示与交流
2.填写作品评价表，对本单元完成的作品进行评价。
03
新知讲解
评价维度 评价标准 分值 得分
技术 能使用程序流程图设计作品，思路清晰，呈现合理 5
能使用程序流程图设计作品，呈现效果有待改进 4 能使用程序流程图设计作品，但流程图符号使用有错误 3 对使用程序流程图设计作品有思路，但没能实现 2 创意 能够针对“智能”概念给出自己的理解，并且实现了拓展的智能浇水器的更多功能 5
能够针对“智能”概念给出自己的理解，并且成功设计了拓展的智能浇水器的更多功能 4 能够理解“智能”概念，并且设计了基础的智能浇水器 3 对于“智能”概念还比较模糊 2 合作 小组成员分工明确，任务分配合理，作品展示效果好 5
小组成员有分工，能完成分配任务，作品展示顺利 4 小组成员分工不明确，任务分配不太合理，作品展示效果一般 3 小组成员分工不合理，有成员未参与，展示效果不好 2 单元内容小结与概念图
通过本单元的学习和实践，我们学习了自动浇水器的工作原理，以及度传感器采集、分析和处理数据的方法。
03
新知讲解
实践项目
目前，智能浇水器已用于智慧大棚中，课后可以就以下问题进行调研：智慧大棚中还有哪些物联网的相关应用？它们都与哪些环境因素有关？我们可以将这些设备对应到物联网的哪层结构？调研完后分组讨论，加深对智慧农业中物联网技术应用的理解。
03
新知讲解
实践项目
其他物联网应用
温度传感器（监测大棚温度）
光照控制系统（调节灯光强弱）
自动通风扇（控制空气湿度）
摄像头（观察作物生长）
关联的环境因素
温度、光照强度、空气湿度、二氧化碳浓度、图像数据等
对应的物联网结构
感知层（传感器、摄像头：负责“看”和“听”环境）
网络层（Wi-Fi/蓝牙：像“快递员”传数据）
应用层（手机App：像“大脑”分析数据并控制设备）
03
新知讲解
04
课堂练习
一、判断正误，正确的画”√“，错误的画”X“。
土壤湿度传感器需要连接到主控板才能采集数据。（ ）
智能浇水器必须手动开启水泵才能工作。（ ）
物联网的网络层负责将传感器数据传到手机端。（ ）
设置湿度阈值时，数值越高代表土壤越干燥。（ ）
主控板的程序需要先初始化传感器，再采集数据。（ ）
√
√
X
X
√
04
课堂练习
二、选择题
1、智能浇水器的闭环控制系统中，不包含以下哪个部分？（ ）
A. 土壤湿度传感器 B. 主控板
C. 水泵 D. 手机App
2、物联网的感知层主要负责什么功能？（ ）
A. 分析数据并远程控制设备 B. 通过Wi-Fi传输数据
C. 用传感器采集环境信息 D. 显示土壤湿度值
3、智能浇水器的主控板程序需要完成什么任务？（ ）
A. 给电池充电 B. 判断湿度是否达到阈值并控制水泵
C. 调节土壤温度 D. 拍摄植物生长照片
C
B
D
05
拓展延伸
精准种植：让播种更聪明
智能播种机器人：像“农田打印机”一样按规划路线精准播种，减少种子浪费。
果实采摘机器人：用摄像头识别成熟果实，机械臂轻柔采摘，避免损伤作物。
05
拓展延伸
环境监测：全天候守护农田
无人机巡检员：携带传感器飞越农田，快速发现病虫害或干旱区域。
土壤检测机器人：自动钻土分析养分和湿度，生成“土壤体检报告”。
05
拓展延伸
智能协作：农业设备联合作战
自动灌溉机器人：根据数据在田间移动浇水，比固定水管节水30%以上。
无人运输机器人：夜间自动搬运农产品，缓解农忙时人力短缺问题。
06
课堂总结
1
引入新知内容
2
了解智能浇水器的特点
3
掌握智能盆栽浇水器制作
4
完成课堂练习
5
进行相关知识拓展
1
2
3
4
5
制作智能盆栽浇水器
07
板书设计
制作智能盆栽浇水器
1、进行新知引入
2、了解智能浇水器的特点
3、掌握智能盆栽浇水器制作
4、完成课堂练习
5、进行知识拓展
课后作业。
1、请简单描述智能浇水器是如何根据土壤湿度自动浇水的。
08
课后作业
1.智能浇水器的工作流程是：采集土壤湿度→ →决定是否启动水泵。
2.物联网的三层结构中，手机App属于 层。
3.农田中用于快速发现病虫害的“巡检员”是 。
无人机
应用
比较阈值
08
课后作业
2、简答题
请简单描述智能浇水器是如何根据土壤湿度自动浇水的。
智能浇水器通过土壤湿度传感器检测土壤湿度，主控板将检测值与设定阈值比较。如果湿度低于阈值，主控板启动水泵浇水；达到阈值后停止，实现自动控制。
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