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探索智慧温室大棚教学设计
课题 探索智慧温室大棚 单元 认识物联网——探秘智慧农业示范区 学科 初中信息技术 年级 八年级
教材分析 本教材围绕智慧温室大棚中的智能传感器展开，内容丰富且结构清晰。聚焦部分引导学生了解智能设备，以智能传感器为主题设计思维导图，激发探索兴趣。探索部分介绍智慧温室及智能控制系统，强调传感器作用。能量加油站和科学漫游进一步深入讲解传感器原理、功能与特点。实践环节通过绘制思维导图，强化知识掌握。拓展部分列举智能传感器在多领域的广泛应用，拓宽学生视野。教材注重理论与实践结合，从农业到生活多方面，让学生全面认识智能传感器，培养科学思维与实践能力。
学习目标 信息意识：了解智能传感器的功能及特点，能识别智慧温室中各类传感器的数据价值，理解环境参数监测对农业生产的意义。计算思维：理解传感器数据采集→传输→分析的逻辑链条，形成系统化问题解决思路，了解智能传感器在农业物联网中起到的作用。数字化学习与创新：能使用思维导图软件构建传感器知识体系，并分析智能传感器给农业发展带来的影响。信息社会责任：认识精准农业对节约水资源、减少化肥污染的社会价值，举例说明智能传感器在智慧农业中的具体应用。
重点 帮助学生掌握智慧温室大棚中五种核心传感器（温湿度、光照度、土壤含水量、二氧化碳、pH值）的功能原理及农业应用场景，理解智能传感器"感知-处理-传输"的工作机制。通过分析传感器数据与作物生长的关联性，培养学生建立"环境参数-调控措施-作物品质"的逻辑链条，并能够运用思维导图工具系统化整理传感器知识体系。
难点 如何将抽象的传感器技术特性（如精度补偿、自适应功能）转化为具体农业案例，帮助学生理解多传感器协同工作的网络化监控系统。引导学生将农业场景中的传感器应用迁移到智能家居、医疗等领域。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 走入智慧温室大棚，我们可以看到各种智能设备，这些设备的外形不一样，其功能通常也不一样。听听工作人员的介绍，了解一下这些智能设备的名称及作用。本课以智慧温室大棚中的智能传感器为主题设计制作思维导图。 了解本课的学习主题。 通过教师简要介绍，让学生知晓本课的学习主题。
讲授新课 一、初识智慧温室随着果蔬、园艺等农副产品需求量的提升，智慧温室也随之出现。智慧温室的智能化主要体现在智能控制系统上。这个智能控制系统集各类传感器等硬件与自动化控制系统、通信、计算机技术等于一体。使用智慧温室时，只需在云管理平台上设置好多种作物生长的环境参数，就可直接调节室内温度、光照、水分、湿度、肥料等诸多生产因素，从而实现精细化、标准化生产，有效降低经营成本，提升农作物品质。能量加油站传感器是一种检测装置，能够“感受”到被测量的信息，并将接收到的信息按照一定的规律转换成电信号或其他所需形式的信息后输出，以满足信息的传输、存储、显示、记录和控制等要求。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉、嗅觉等“感官”,让物体慢慢变得“活”起来。二、智能传感器智慧温室大棚中的智能传感器将大量的智能传感器节点构成监控网络，通过各种传感器采集相应的信息，以帮助用户及时发现问题，并且准确地确定出现问题的位置。这样，农业将通过大量使用各种自动化、智能化、远程控制的生产设备，逐渐从以人力为中心、依赖于孤立机械的生产模式转向以信息和软硬件为中心的生产模式。科学漫游智能传感器的功能和特点◆智能传感器的功能智能传感器能将检测到的数据存储起来，并按照指令处理这些数据。智能传感器之间能进行信息交流，并能自我判断应该传送的数据，舍弃异常数据，完成分析和统计计算。◆智能传感器的特点智能传感器是一个以微处理器为内核，扩展了外围部件的计算机检测系统。相比于一般传感器，智能传感器有以下特点。(1)提高了传感器的精度。智能传感器具有信息处理功能，比如通过软件不仅可修正各种系统误差，还可适当补偿随机误差、降低噪声，从而大大提高传感器精度。(2)提高了传感器的可靠性。智能传感器系统小型化，消除了传统结构的一些不可靠因素，提升了抗干扰性能；同时，它还有诊断、校准、数据存储和自适应功能，具有良好的稳定性。(3)提高了传感器的性能价格比。在相同精度的需求下，多功能智能传感器与单一功能的普通传感器相比，性能价格比明显提高，尤其是在采用较便宜的单片机后价格优势更为明显。(4)促成了传感器多功能化。智能传感器可以实现多传感器、多参数综合测量，通过编程扩大测量与使用范围；有一定的自适应能力，能根据检测对象或条件的改变，相应地改变数据的形式；具有数字通信接口功能，能将数据直接传送给其他计算机进行处理；具有多种数据输出形式，能适配各种应用系统。下图所示是一种常见的智慧温室大棚。在智慧温室大棚中，最常见的几种农业物联网传感器就是温湿度传感器、光照度传感器、土壤含水量传感器、二氧化碳传感器和土壤pH值(酸碱度值)传感器。农业物联网云平台分别采集和监测温室中不同的环境参数，通过汇总和分析数据，为温室环境调控提供科学的依据，从而保证温室中这几种环境值总是处在合适的范围，为作物的健康成长提供条件。写一写查找智慧温室大棚中常用的传感器的作用是什么,填写下表。智慧温室大棚常用智能传感器的作用智能传感器的名称作用温湿度传感器实时监测并输出智慧温室大棚的温度和湿度数据光照度传感器土壤含水量传感器二氧化碳传感器土壤pH值传感器参考：三、生活中的智能传感器我发现生活中也用到许多智能传感器。其实，智能传感器在智能家居、智能交通、智能农业、智能工业、智能物流、智能医疗、智能安防等领域的应用都非常广泛。议一议生活中我们用到了哪些智能传感器 应用在哪些物联网设备中 起到了什么作用 将关键词填写到下表中。物联网中传感器的应用传感器类型使用该传感器的物联网设备作用图像传感器网络摄像头、智能门铃远程监控、人脸识别参考：设计在下面的方框中绘制思维导图的草图，中心主题为“智能传感器”,归纳总结智慧温室大棚中智能传感器的作用，找出关键词，绘制思维导图。实践打开“智慧农业示范区”思维导图文件，添加“智能传感器”子主题，再根据刚刚绘制的草图，在软件中制作完成以“智能传感器”为主题的思维导图。参考：拓展作为智能时代发展的基础技术之一，智能传感器影响着我们生活的方方面面，扮演着不可或缺的角色。我们的生活或许正在被智能传感器包围着。请阅读下文，总结智能传感器的应用情况。1.智能家居。智能空调不单依靠温湿度传感器进行自我调节，还可以通过对家庭成员的识别来自动选择模式，比如当有小孩、老人在房间里时，它会自动调节出风角度、出风量、温度等。这些新技术将带来无限大的想象空间，再结合机器增强学习的算法，为人类提供深度智能体验。2.智能交通。驱动一辆汽车行驶的时候，汽车里的智能传感装置会帮驾驶员随时监测行车过程中的交通安全，并提前预测和减少事故的发生。在行驶过程中，汽车的智能传感装置与全球定位系统、物联网、区块链技术相互配合，可以对各种突发的情况进行紧急预警。未来，智能传感器在汽车领域的应用仍会不断寻求技术性的突破和进展，从而进一步提高行驶的安全性能。3.智能医疗。在图像处理、临床化学检验、生命体征参数的监护监测及呼吸、神经、心脑血管类疾病的诊断与治疗等方面，智能传感器的作用不可替代。未来，智能传感器在医疗器械设备中的应用会更广泛。4.智能工业。工业生产的各个环节几乎都需要智能传感器进行监测，并把数据反馈给控制中心，以便及时对出现异常的节点进行干预，保证工业生产正常进行。5.智能能源管理。家庭智能电表、写字楼里的饮水机、小区电动车及充电桩等都离不开智能能源管理系统。智能能源管理可以提供安全充电、计费管理、过载防护等服务。智能传感器是物联网发展的重要技术之一，在为传统行业注入新鲜血液的同时，也引领着传感器产业的潮流，还在海洋、航天、军事、农业等领域发挥着核心作用。拓展创新设计：我的“智能传感器+”方案 选择某一领域（如家居、交通、环保、医疗等），设计一个基于智能传感器的创新应用。 方案要求 ： 名称 ：如“智能植物养护花盆”“校园安全监测手环”。 功能 ：说明传感器如何工作（如检测什么数据、如何反馈）。 创新点 ：与传统方式相比，你的设计有何优势？ 呈现形式 ：绘图+文字说明（可手绘或使用电脑软件）。分享与反思 在班级内展示你的设计方案，回答同学提问。 反思问题 ：智能传感器的发展可能带来哪些伦理或隐私问题？我们应该如何应对？ 了解智慧温室大棚的概念。了解传感器的概念。在了解智能传感器的基础上，学习智能传感器的功能和特点。了解智能传感器在生活中的广泛应用场景。进一步了解智能传感器影响着我们生活的方方面面。在复习本课学习内容的基础上，结合网络资源完成创新设计任务。 通过了解智慧温室大棚的概念，让学生体会智慧温室对于提高农业生产效益的意义。通过了解传感器的概念，为后面学习智慧传感器储备先导基础。通过学习智能传感器的功能和特点，深刻理解智能传感器在智慧温室如何发挥作用。通过生活中智能传感器的应用场景学习，深刻体会智能传感器已经遍布生活的方方面面，对人们生活有着十分重要的作用。请阅读，总结智能传感器的应用情况。通过完成创新设计任务，培养学生学以致用能力和创新思维及解决问题的能力。
课后练习 选择题 1.智慧温室大棚中，监测土壤含水量的传感器主要用于（ ）A. 调节光照强度B. 控制灌溉系统C. 检测二氧化碳浓度D. 测量环境温度2.以下哪项不属于智慧温室常用的传感器类型？（ ）A. 温湿度传感器B. 光照传感器C. 风速传感器D. pH值传感器二、 判断题 1.智慧温室中的CO 传感器主要用于优化植物的呼吸作用。（ ）（正确/错误）2.多传感器协同工作时，数据不需要进行交叉分析。（ ）（正确/错误）三、 解答题 1.简要说明温湿度传感器在智慧温室中的作用，并分析其对作物生长的影响。2.智慧温室采用多传感器协同监控的优势是什么？请结合实例说明。 结合本课学习内容，独立完成课后练习。 通过课后练习，进一步巩固本课学习的智慧温室大棚相关的内容。
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：今天我们一起学习了智慧温室大棚的传感器系统，重点掌握温湿度、光照度、土壤含水量、二氧化碳和pH值五种传感器的功能及应用。同学们要记住：温湿度传感器调控生长环境，光照传感器影响光合作用，土壤传感器指导精准灌溉，CO 和pH传感器优化作物品质。从课堂表现看，大家对单传感器功能掌握较好，但对多传感器协同工作还需要加强理解。 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。
21世纪教育网www.21cnjy.com精品试卷·第2页（共2页）
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