资源简介

项目4 预测绿植灌溉水量
——物联网数据分析
教学设计
一、项目分析
水是促进绿植生长和发育的重要因素，而气温的高低会影响绿植的需水量，因此本项目设计的目的是通过分析气温数据，预测合适的绿植需水量，从而补充适量的水分养护绿植。本项目以预测合适的绿植需水量为目标，开展项目活动。学生通过物联网平台采集气温数据，并对此数据进行相关分析，建立数据关系模型，通过其预测合适的绿植需水量， 由此进一步认识物联网数据分析及其常用的数据分析方法。
二、学情分析
本节课的教学对象是八年级学生，他们的学习态度整体较为积极，对新知识充满好奇，他们已经具备一定的观察能力、分析能力和自主探究学习能力。通过上一节课的学习，学生已经知道了如何结合物联网数据呈现形式及其特点，选择合适的形式呈现物联网数据，但对于物联网数据的分析方法以及分析过程还没有具体认识，因此学生可以在教师针对性的指导帮助下进行合理的项目学习，探究物联网数据分析的过程。另外，教师在教学过程中要注重基础知识的讲解和巩固，从而帮助学生建立扎实的知识体系。
三、教学目标
1．素养目标
（1）了解物联网数据分析及其常用的数据分析方法。
（2）能分析收集到的物联网数据，并以此数据建立关系，实现预测结果的数据可视化。
2．项目目标
通过物联网平台收集气温数据，并对此数据进行相关分析，预测合适的绿植需水量， 以便更好地进行绿植养护。
四、教学重难点
1．教学重点
（1）认识物联网数据分析的方法。
（2）理解物联网数据分析的过程。
2．教学难点
能对收集到的物联网数据进行预测性数据分析。
五、教学策略
本项目教学活动，教师创设教学情境，确定项目目标，即分析采集到的气温数据，预测绿植的需水量。在实施项目前，教师引导学生思考气温影响绿植需水量的原因，引发学生思考、讨论后，得出结论，并找出影响绿植需水量的其他因素。接着教师引导学生掌握分析物联网数据的方法，学生自主探究，得知需要通过物联网平台上收集气温数据，对其进行分析，从而获得有价值的信息。当完成以上学习准备后，实施项目，在项目学习活动中，学生以自主探究的方式开展，通过物联网平台分析收集到的数据，建立数据关系模型，以此模型实现结果预测。
六、教学准备
本项目教学活动，教师可以准备如下图所示的实验器材，采集气温数据，准备好编程软件mPython，通过软件进行图形化编程实现预测绿植需水量的功能。
七、评价建议
本项目教学活动旨在通过分析收集的气温数据，预测合适的绿植需水量，从中让学生掌握物联网数据分析的概念，了解常用的物联网数据分析方法，并能使用物联网数据分析方法，实现预测结果的数据可视化。学生以小组为单位开展学习活动，教师提供学习支架突破重难点。本项目教学活动可以从以下几个方面对学生的学习情况进行评价，如下表所示。
评价维度 评价内容 评价等级
过程性评价 能积极发表自己的看法、听取同伴发言，独立思考和解决问题 ☆☆☆☆☆
能参与小组合作，主动投入学习完成项目任务，学习效果明显 ☆☆☆☆☆
能主动参与合作任务，依据需要，积极主动完成小组分配任务 ☆☆☆☆☆
总结性评价 能够依据需要，收集项目所需的物联网数据 ☆☆☆☆☆
能够对收集的物联网数据进行分析，建立数据关系模型，实现预测结果的数据可视化 ☆☆☆☆☆
能够通过编程实现绿植需水量的预测，并且程序演示正确，代码模块逻辑结构清晰、合理 ☆☆☆☆☆
八、教学过程
教学环节 学生学习 教师指导 设计意图
项目情境明确目标 阅读情境 确定目标 水是绿植生长和发育的必要条件，不同的气温下，绿植的需水量也不相同，养护绿植时，可以根据气温的高低来给绿植补充适量的水分。因此，想通过对收集的气温数据进行分析，预测合适的绿植需水量，从而在当前环境中更好地进行绿植养护。 学习过程：学生自主探究、思考、讨论，聚焦情境问题。思考并明确本项目的学习目标，即通过对收集的气温数据进行相关分析，预测合适的绿植需水量。 创设情境，引导学生思考问题。引入课题“ 预测合适的绿植需水量”，让学生明确项目目标。 通过引入情境 问题，激发学 生的学习兴 趣。引导学生 思考教师提出 的问题，明确 项目目标，为 项目准备活动 做铺垫。
项目准备分析规划 活动 1：了解气温影响需水量原因 思考问题：依据生活经验得知，气温的高低会对绿植的需水量产生影响，思考一下其中的原因，想一想它还会受到其他哪些因素限制，填一填。 （1）气温影响绿植需水量的原因： 。 （2）其他影响因素： 。学习过程：分组讨论交流，思考并回答教师提出的问题，完成内容填写。 活动 2：分析预测绿植需水量方法 思考问题：为了预测绿植的需水量，需要通过物联网平台收集气温数据，并对数据进行相关分析，从而获得有价值的信息，接下来，思考并回答以下问题。 提出问题，巡视辅导， 及时对学生回答的问 题答案给予积极的反 馈和建议。 提出问题，引发学生 思考，对学生回答问 自主探究，小 组讨论并思考 影响的原因及 其因素，培养 学生自主学习 能力。
教学环节 学生学习 教师指导 设计意图
项目准备分析规划 （1）想一想，古时候的人们如何预测未来发生的事情，如预测天气？ （2）预测时要用到大量气温数据，如何能够收集到这些数据？ （3）分析数据时，用到的气温数据与绿植需水量数据之间是否存在关系，若存在关系，如何将其表示出来？ 学习过程：参看“素养提升内容”，理解物联网数据分析方法以及分析过程，思考并回答教师提出的问题，小组合作、探究学习，完成活动任务。 活动 3：规划需水量预测实现方案 提出任务：要想预测绿植的需水量，需要对收集到的气温数据进行分析。结合前面的分析内容，讨论实施方案，规划方案内容。 （1）梳理气温与需水量的关系。 （2） 。 （3）测试需水量预测的功能。 学习过程：学生思考教师提出的问题，小组合作制定实施方案。 题的答案给予评价。 在学生制定方案的过 程中，巡视辅导，完 成任务后，请学生代 表上台演示自己规划 设计的方案。 小组思考、讨 论， 回答教师 提出的问题， 梳理物联网数 据分析的过 程，教师要让 学生通过小组 合作完成任 务，培养学生 的合作探究能 力。 通过规划方案 内容，制定方 案， 培养学生 的自主探究和 协作意识。
项目实施解决问题 活动 1：梳理气温与需水量关系 根据前面的项目规划，选择物联网实验室的相关设备，收集并分析气温等相关数据，并建立对应的数据关系，实施过程如下。 （1）采集数据：选用温度传感器来采集气温数据，并统计出该气温下十天的绿植需水量，将这些收集的数据记录下来。 （2）建立关系：收集完数据后，通过编程建立气温与绿植需水量之间的数据关系，建立完成后，思考并回答以下问题。 ● 运行程序，根据程序运行结果，描出气温与绿植需水量的数据点，并画出对应的预测线。 ● 若增加气温与绿植需水量的数据点，是否会影响预测结果，如果影响预测结果，其原因是什么？ 学习过程：观看微课，通过微课自主学习，编程程序，建立气温与绿植需水量之间的数据关系，根据建立的数据关系，思考并回答教师提出的问题。 活动 2：编写需水量预测的程序 让学生根据前面建立的数据关系编写程序，实现预测绿植需水量的功能，填一填代码模块的含义。 小组合作，让学生选用温度传感器采集气温数据，并记录下来。 组织学生合作编写建 立数据关系程序，可 以提供相应的微课供 学生自主学习，让学 生思考教师提出的问 题。 让学生自主学习本知识点，按照要求，采集气温数据，培养学生的协作意识。 让学生编程实 现建立数据关 系功能，培养 他们的创新意 识和自主学习 能力。
教学环节 学生学习 教师指导 设计意图
项目实施解决问题 (
①
). .— ② 组织学生合作编写预 测需水量功能的程 序，填写图中代码含 义。 组织学生小组合作， 测试程序功能，记录 数据，根据测试过程 中遇到的问题，合作 交流解决方法，并回 答教师提出的问题。 让学生编程实 现预测功能， 在编程时可以 让学生彼此之 间相互帮助， 共同进步。 通过测试程 序，记录实验 数据，验证预 测效果等实验 环节，培养学 生的观察能力 以及科学探究 能力。
学习过程：自主学习，填写图中代码含义，思考并回答教师提出的问题，通过编程实现预测功能。 活动 3：测试需水量预测的功能 运行编写好的预测程序，根据表中输入的气温数据，测试预测效果，将其记录在表格中。 输入气温/℃输出绿植需水量/mL预测是否准确口 是 口 否口 是 口 否32口 是 口 否
学习过程：小组合作交流解决方法，测试预测功能，记录实验数据。
展示汇报项目评价 展示成果 展示交流项目成果，简要描述分析物联网数据的过程。 学习过程：小组合作，分组汇报本组的项目成果，并描述分析物联网数据的过程。 总结评价 总结本节课所学知识，填写评价量表。 学习过程：学生自主学习，完成评价量表的填写。 项目实施完成后，请 学生展示制作成果， 并简要描述分析物联 网数据的过程。 对本节课学生的学习 情况与项目完成情况 进行综合评价，组织 学生填写学生学习手 册中的评价量表。 通过交流与展 示环节，提高 学生的创新意 识、语言组织 和表达能力。 通过互评、师 评和自评，培 养学生分析问 题以及解决问 题的能力。
总结反思拓展提升 项目总结 思考问题：请完成项目的学生依据本节课所学的内容，在下面的结论中填一填。 物联网每天都会产生大量的数据，可以对其进行 并 ，从而得到有价值的信息。根据已有数据，可以用 等物联网数据分析方法建立数据之间的关系，从而帮助人们做出判断，以便采取适当行动。 学习过程：学生思考、讨论，和老师共同总结本节课所学知识点，填写结论中的内容。 对课堂所学知识点进行归纳总结，理解物联网数据分析的过程，组织学生填写结论中的内容。 帮助学生总结以及梳理知识结构、突破重难点。
教学环节 学生学习 教师指导 设计意图
总结反思拓展提升 作业设计 （1）基础性试题。 在学习完本项目知识后，你还可以将其应用到社会生活的哪些领域里？ （2）综合性试题。 根据你所学的内容，请你设计并制作一个“体重预测小助手”。以表中所示的男性 20 岁时的身高数据与该身高下的标准体重数据为参考，编程实现体重预测功能，即当输入男性的身高时，用户设备预测并输出该身高下的标准体重。 让所有学生完成基础性试题，让学有余力的学生完成综合性试题。 组织不同层次 的学生完成作 业，巩固学生 所学知识，拓 展提升，让不 同层次的学生 都能有所提 升。
身高/米 标准体重/ 千克 身高/米 标准体重/ 千克
1 . 52 50 . 4 1 . 72 64. 4
1 . 56 53 . 2 67 . 2
56
1 . 64 58 . 8 1 . 84 72 . 8
学习过程：学生自主学习，课堂中或课后完成作业。
九、板书设计
项 目4 预测绿植灌溉水量 物联网数据分析 关键知识 : 选用合适的物联网数据分析方法 , 分析收集到的物联网数据。
- 了解气温影响需水量原因 (
l规划需水
量预测实现方
案
)项目准备 一 分析预测绿植需水量方法 - 梳理气温与用水量关系 (
l测试
需水量预测的功
能
)项目实施一 编写用水量预测的程序
展示交流评价
十、教学反思
本项目教学内容，是让学生通过对收集气温数据进行相关分析，预测合适的绿植需水量，从中认识物联网数据分析的方法以及分析的过程。在教学过程中，为了突破重难点目标，教师可以提供学生学习手册等更多的学习支架，从而更好地助力学生学习本项目教学内容，提升课堂教学效率。在教学过程中发现，学生在“项目展示”环节有想法也有热情，能够清晰地表达自己的创意和想法，但落实到具体的实现过程中，学生却缺少明确的思路和具体实操的经验，
需要教师进行针对性的引导以及帮助，建议在“项目实施”环节给予学生更大的自由度， 以便学生发挥更多的创意，提升学生学习的成就感。

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