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《问题分解与建模》教学设计
课题 活动一 问题分解与建模 主题 三 学科 信息科技 年级 八
教材分析 本课选自湘科版《信息科技》八年级上册主题三活动一。本课是主题三“搭建物联网模型”的起始活动，旨在引导学生经历从问题发现到方案设计的完整思维过程。教材以养护盆栽植物这一生活情境为载体，引导学生分析影响植物生长的环境因素，探讨传统监测方法的不足，进而运用物联网技术设计植物养护系统模型。教材通过分析植物生长环境、监测方法比较、系统功能明确、工作流程设计等环节，帮助学生建立“问题分解→需求分析→功能定义→方案设计”的系统思维方法。本课是后续动手搭建物联网模型的重要基础。
学习目标 1. 信息意识：感知物联网技术在植物养护中的应用价值，能识别植物生长所需环境因素，理解数据监测对科学养护的重要性。2. 计算思维：学会分析问题的基本方法，能分解植物养护需求，设计系统功能与工作流程，绘制数据采集、远程控制等流程图。3. 数字化学习与创新：运用传感器、物联网平台等数字化工具，设计简单的植物养护系统模型，实现环境数据采集与远程控制。4. 信息社会责任：了解智慧农业等物联网技术对农业生产和可持续发展的积极意义，感受科技服务生活的社会价值。
重点 1. 分析植物生长所需的环境因素，理解物联网技术在植物养护中的应用价值。2. 设计植物养护系统模型的功能与工作流程。
难点 1. 理解从问题分析到系统方案设计的问题分解与建模过程。2. 绘制数据采集与远程控制的工作流程图。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 引用教材活动背景：种植花卉需要学习很多知识，具备丰富经验，物联网技术可以帮助监测植物生长环境，实现科学管理。提问：养好一盆植物需要考虑哪些因素？引出课题——问题分解与建模。 聆听，结合生活经验回答问题。 从生活情境切入，激发学生兴趣，自然引出本课主题。
讲授新课 活动一：分析植物生长环境1. 布置小组讨论任务：人们在养护盆栽植物时，常常会遇到哪些困难和问题？2. 讲解植物的生长与阳光、水分、温度、养分等环境条件密切相关，展示影响植物生长的因素示意图。3. 布置探究实践：参考茉莉花示例，选择一种自己喜欢的植物，了解它生长的适宜环境。活动二：监测植物生长环境的方法1. 讲解传统监测方法的不足：人们通常通过观察叶子状况、检查土壤湿润程度来判断，但存在偏差和滞后性。2. 展示植物叶子发黄、枯萎的图片，讲解环境改变对植物的影响是缓慢的，植物的变化会滞后于环境的改变。3. 布置小组合作任务：思考如何运用物联网技术及时监测植物生长环境，设计初步方案（光照、土壤湿度、空气湿度、环境温度的监测方法）。活动三：设计植物养护系统模型1. 展示实现完整物联网系统的基本流程：问题分析→功能定义→方案设计→搭建实施。2. 讲解系统模型应具备的四个功能：实时采集环境数据、远程获取数据、远程控制浇灌、自动控制浇灌。3. 讲解数据采集与远程获取流程：传感器采集数据→通信模块上传→物联网平台→远程接收。展示远程数据采集流程图。4. 讲解远程控制浇灌流程：用户指令→通信模块上传→物联网平台→执行模块接收→完成浇灌。展示远程控制浇灌流程图。5. 组织小组讨论：如何实现自动浇灌，保持土壤湿度稳定？引导学生思考传感器阈值控制逻辑。 1. 小组讨论，列举养护植物的困难和问题。2. 聆听，观察示意图，理解影响植物生长的环境因素。3. 查阅资料，选择植物并完成适宜环境记录。1. 了解传统监测方法的局限性。2. 观看图片，理解植物变化的滞后性。3. 小组合作，完成四种环境因素的监测方案设计。：1. 了解物联网系统搭建的基本流程。2. 聆听，理解系统模型的四项功能。3. 观察流程图，理解数据采集与远程获取的过程。4. 观察流程图，理解远程控制浇灌的过程。5. 小组讨论，提出自动浇灌方案（如设置土壤湿度阈值，低于下限启动浇灌，达到上限停止）。 引导学生从生活经验出发分析问题，培养问题意识；通过植物调查培养信息搜集与整理能力。通过对比分析，让学生认识传统方法的不足，体会物联网技术在解决实际问题中的价值。引导学生经历从功能定义到流程设计的完整过程，培养系统思维；自动浇灌讨论培养学生运用反馈控制逻辑解决问题的能力。
课堂练习 1. 提问：在这个养护系统模型中，物联网平台起到什么作用？2. 布置小组讨论任务：在生活中还有哪些问题可以运用物联网技术来解决？ 1. 独立思考并回答（数据中转、远程访问、指令下发等）。2. 小组讨论，列举生活中的物联网应用场景。 检验学生对物联网平台作用的理解；拓展物联网技术应用视野，培养知识迁移能力。
拓展延伸 呈现智慧滴灌系统的文字介绍，播放科普视频《趣味实验室——智慧灌溉》引导学生思考：智慧滴灌系统集成了哪些技术？它与本课设计的植物养护系统模型在功能上有哪些相似之处？智慧滴灌技术对推动农业可持续发展有什么重要意义？ 阅读文字材料，观看视频，结合本课所学的系统设计方案进行对比分析与交流。 通过文字与视频相结合的方式，让学生了解智慧滴灌系统的技术集成与应用价值，将本课设计的植物养护模型拓展到大田农业场景，深化对物联网技术服务社会可持续发展的认识。
板书 活动一 问题分解与建模一、分析植物生长环境影响因素：阳光、水分、温度、养分二、监测方法传统：观察（滞后、有偏差）物联网：传感器实时监测三、设计系统模型功能：采集、远程获取、远程控制、自动控制流程：传感器→物联网平台→用户/执行器 看板书，圈画重点。 提纲式结构，呈现从问题分析到方案设计的思维脉络，帮助学生建立系统设计的基本框架。
21世纪教育网www.21cnjy.com精品试卷·第2页（共2页）
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