閩教版(2020)八年級(jí)信息技術(shù)下冊(cè) 綜合活動(dòng)2 設(shè)計(jì)校園氣象站 教案(2課時(shí))

1、設(shè)計(jì)校氣象站綜合活 2）教內(nèi)分本活動(dòng)是本學(xué)期的第二次綜合活動(dòng)課，讓學(xué)生組成項(xiàng)目活動(dòng)小組，了解水分傳感 器的工作原理和使用方法，應(yīng)用已有傳感器獲取相關(guān)的氣象數(shù)據(jù)。通過物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)， 發(fā)送和接收相關(guān)的氣象數(shù)據(jù)。在監(jiān)測(cè)到異常數(shù)據(jù)時(shí)，通過物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)發(fā)送氣象警報(bào)。在上節(jié)課中，生初步認(rèn)識(shí)物聯(lián)，并設(shè)計(jì)了溫度報(bào)器和智能門禁系，初步體驗(yàn)了 物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代居中的應(yīng)用。本動(dòng)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技設(shè)計(jì)智能氣象站，材首先介紹什么是 氣象監(jiān)測(cè)站，出可以在校園里立氣象站，使學(xué)掌握氣象觀測(cè)的一基本方法，激發(fā)學(xué) 生學(xué)習(xí)自然地的興趣和熱情，解更多的氣象科知識(shí)。常見的校園象站一般由各種傳 感器和自動(dòng)氣監(jiān)測(cè)儀組成，用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度、度、風(fēng)速、風(fēng)向、

2、量、氣壓等多種氣 象數(shù)據(jù)，還可通過擴(kuò)展接口連計(jì)算機(jī)等硬件，強(qiáng)系統(tǒng)的功能。在活動(dòng)中，項(xiàng)目小組 經(jīng)過交流，根現(xiàn)有器材設(shè)計(jì)基物聯(lián)網(wǎng)的簡(jiǎn)易校氣象站，用于監(jiān)測(cè)內(nèi)局部區(qū)域的氣象 數(shù)據(jù)，進(jìn)一步受物聯(lián)網(wǎng)在生活產(chǎn)中的應(yīng)用。作為綜合活動(dòng)課，教學(xué)時(shí)應(yīng)遵循綜合實(shí)踐課程的要求和方式，采用小組合作學(xué)習(xí) 的方式進(jìn)行實(shí)踐和探究活動(dòng)?；顒?dòng)時(shí)以 4 人一個(gè)活動(dòng)小組，每個(gè)活動(dòng)小組指派 1 名學(xué)擔(dān)任組長(zhǎng)，負(fù)責(zé)活動(dòng)方案的制訂和任務(wù)的安排，明確小組成員的分工，讓每 位成員都能獨(dú)立完成一項(xiàng)探究任務(wù)。在活動(dòng)過程中，小組成要一起討論校園氣象站建 設(shè)方案，合作完成實(shí)踐活動(dòng)中的各項(xiàng)任務(wù)，進(jìn)一步增強(qiáng)利用開源硬件和物聯(lián)網(wǎng)解決現(xiàn) 實(shí)生活問題的能力。本活

3、動(dòng)分為 課時(shí)。課時(shí) 1，在識(shí)氣象站資料后進(jìn)行分組安排再進(jìn)行水分傳 感器測(cè)試的實(shí)踐探究活動(dòng)。測(cè)試完成后，將蜂鳴器接入擴(kuò)展板中，根據(jù)主控板讀取的 水分傳感器值，若濕度達(dá)到設(shè)定值，啟動(dòng)蜂鳴器進(jìn)行下雨提示。本實(shí)驗(yàn)需要使用已封 裝好的采用數(shù)字接口的蜂鳴器，如果無法像第三課中用鱷魚夾直接將蜂鳴器連接到 micro：bit 擴(kuò)展口引腳上，可用 LED 幕顯示指定圖案替代蜂鳴器，或用杜邦線（一 頭公一頭母）連接蜂鳴器與擴(kuò)展板接口。課時(shí) 2運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)發(fā)布?xì)庀笮畔?，將水?傳感器、溫度傳感器和光線傳感器測(cè)到的氣象數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)模塊發(fā)送到物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。 這樣，不管我們身處何處，都可以知道校園周邊的氣象情況，進(jìn)一步理解

4、和掌握物聯(lián) 網(wǎng)的應(yīng)用本課活動(dòng)讓學(xué)生在項(xiàng)目小組中發(fā)揮各自特長(zhǎng)，設(shè)計(jì)有實(shí)用價(jià)值的校園氣象站，引 導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域，為設(shè)計(jì)開源硬件創(chuàng)客作品打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。43教對(duì)分學(xué)生在上一課中已經(jīng)學(xué)會(huì)通過物聯(lián)網(wǎng)模塊接入互聯(lián)網(wǎng)，他們能正確地將物聯(lián)網(wǎng)模 塊接入擴(kuò)展板，并能通過 Mind編寫簡(jiǎn)單的代碼進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)測(cè)試。目前，學(xué)生已經(jīng)會(huì) 使用溫度傳感器等器材收集環(huán)境數(shù)據(jù)，可以用較短的時(shí)間認(rèn)識(shí)水分傳感器，通過編寫 程序獲取水分傳感器是否接觸到水的信息。學(xué)生能進(jìn)一步鞏固并結(jié)合所學(xué)技能，獲取 所需數(shù)據(jù)后，通過物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行消息的發(fā)送和接收，根據(jù)預(yù)設(shè)任務(wù)設(shè)計(jì)能獲取相關(guān)環(huán)境 信息的智能氣象站。通過多年的信息技術(shù)學(xué)習(xí)，八年級(jí)

5、的學(xué)生具有一定項(xiàng)目合作能力，在綜合實(shí)踐活 動(dòng)課中，他們能組建活動(dòng)小組并做好任務(wù)分工工作，但是完全由學(xué)生自由組合，可能 會(huì)較少考慮優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、強(qiáng)弱搭配，需要教師的適度參與?；顒?dòng)結(jié)束時(shí)，學(xué)生有上次綜 合實(shí)踐課的經(jīng)驗(yàn)，能以項(xiàng)目小組為單位進(jìn)行項(xiàng)目的交流和總結(jié)，但需要教師通過過程 性評(píng)價(jià)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目總結(jié)與反思，提出改進(jìn)意見。通過本課的學(xué)習(xí)，學(xué)生既了解氣象知識(shí)，又進(jìn)一步體驗(yàn) 開源硬件的有機(jī)融 合，能以小團(tuán)隊(duì)合作的形式解決問題，提高合作溝通能力和創(chuàng)新意識(shí)。教目1解水分傳感器的工作原理和使用方法。2解利用水分傳感器及 micro：bit 內(nèi)傳感器獲取氣象據(jù)的方法。3 了解基于物聯(lián)網(wǎng)模塊發(fā)送和接收氣象信息的方

6、法，會(huì)根據(jù)氣象信息發(fā)出氣象 警報(bào)。教重和點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)。了解水分傳感器，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)模塊設(shè)計(jì)校園氣象站。2.教學(xué)難點(diǎn)。分析氣象數(shù)據(jù)，通過物聯(lián)網(wǎng)發(fā)送氣象警報(bào)。教方1.比較觀察法：播放介紹氣象站的視頻，展示氣象站及氣象儀器的圖，讓學(xué)生 初步了解氣象站，了解氣象信息和氣象儀器。展示用開源硬件設(shè)計(jì)氣象題材的視頻或 技術(shù)帖，展示相關(guān)器材，讓學(xué)生了解水分傳感器等傳感器相關(guān)知識(shí)。視頻可播放自動(dòng)氣象站訪百年氣象站等，技術(shù)帖可參考?xì)庀笳痉桨?計(jì)劃等，讓學(xué)生從多個(gè)角度了解氣象站及氣象相關(guān)知識(shí)，了解智能硬件在氣象方面 的應(yīng)用，進(jìn)一步感受 的應(yīng)用價(jià)值。2 演示講授法：講述如何用傳感器獲取氣象數(shù)據(jù)，結(jié)合開源硬件通過物聯(lián)網(wǎng)

7、傳 遞氣象信息。3 任務(wù)驅(qū)動(dòng)法；以設(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)氣象站為主題，學(xué)生根據(jù)任務(wù)的具體要求，開展 小組合作的探究性學(xué)習(xí)，各組成員圍繞所選主題，結(jié)合自學(xué)資料，測(cè)試新傳感器。4 交流、評(píng)價(jià)法：在作品設(shè)計(jì)過程中和設(shè)計(jì)結(jié)束后，讓學(xué)生充分展示設(shè)計(jì)思路， 鼓勵(lì)學(xué)生參與評(píng)價(jià)。教準(zhǔn)1學(xué)環(huán)境：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教室（可正常聯(lián)網(wǎng)無線 WiFi 環(huán)、轉(zhuǎn)播控制系統(tǒng)。 其中，無線路由器最好使用工業(yè)級(jí)路由器，以確保多個(gè)設(shè)備可同時(shí)順利無線聯(lián)網(wǎng)。2 實(shí)驗(yàn)器材準(zhǔn)備： micro 擴(kuò)展、物聯(lián)網(wǎng)模塊、水分傳感 器、數(shù)據(jù)線、燒杯和滴管。教過第 1 時(shí)教學(xué)節(jié)教師動(dòng)學(xué)生動(dòng)設(shè)計(jì)圖1播放視頻動(dòng)氣象站等， 觀看視頻，思 在上一節(jié)學(xué) 讓學(xué)生對(duì)氣象有一定的認(rèn)識(shí)，受

8、氣 考?xì)庑畔⑴c智能 習(xí) 物 聯(lián) 的 基 礎(chǔ) 象儀器在氣象測(cè)中的作用，請(qǐng)生交 硬件關(guān)系。 上，本活動(dòng)結(jié)合流對(duì)氣象站的知。象主題引導(dǎo)學(xué)進(jìn)情景體驗(yàn)， 2 提出問題 1 ：果讓你設(shè)計(jì)智 學(xué) 一步結(jié)合聯(lián)網(wǎng)設(shè) 導(dǎo)人新課 能校園氣象，你會(huì)如何設(shè)計(jì) 言，其他學(xué)生交 計(jì)開源硬件應(yīng)用問題 2：獲取氣象信息需要哪器 互，感受開源硬 客作品。材？指出目前氣象信息需要各智能 件的奇魅力。 通過對(duì)氣站硬件輔助收集據(jù)。的主題認(rèn)知，交3 示運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)術(shù)設(shè)的氣象 交流、討論，哪 流開拓學(xué)生設(shè)計(jì) 站，引導(dǎo)學(xué)生考：氣象站需要集哪 傳感適用于氣象 思路，提升對(duì)開 些信息？需要到哪些傳感器？ 站獲取氣象信。 硬件的應(yīng)用力。1布置任務(wù)：

9、了 給學(xué)生留一使用開源硬件現(xiàn)有傳感器，設(shè) 容，分析完成任務(wù) 定的創(chuàng)新空間， 智能校園氣象（指定要有降雨測(cè)和 所需材及實(shí)現(xiàn)方 生可以根據(jù)任務(wù)物聯(lián)網(wǎng)功能2任務(wù)說明：智能氣象站要監(jiān)測(cè)校園局部區(qū) 布置實(shí)踐活 的氣溫、照、土壤濕度、風(fēng)、降雨 動(dòng)任務(wù) 情況等氣象據(jù)信息。3任務(wù)分析： ）于物聯(lián)網(wǎng)模塊送水分傳 感器、主控板置溫度傳感器獲的氣 象數(shù)據(jù)。（2）對(duì)開源硬件進(jìn)編程。 （3）根據(jù)需求，準(zhǔn)硬件器材。法，開始準(zhǔn)備動(dòng) 明，自行設(shè)計(jì)完 器材。 成相應(yīng)的務(wù)。1 認(rèn)識(shí)可用于監(jiān)測(cè)是下雨的傳 感器。2閱讀教材 P86 內(nèi)容，了解水分 傳感器的工作理。提示學(xué)生：分傳 感器一般采用擬端口作為數(shù)據(jù)輸接 口，應(yīng)根據(jù)擴(kuò)板上的接口

10、標(biāo)識(shí)正確了解新傳感器 的應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)監(jiān) 測(cè) 降雨情況，需用 水分傳感器，認(rèn) 識(shí)新傳感器的同 種類及其工作理 和應(yīng)用。認(rèn)識(shí)水分傳 感器地將水分傳感的線纜接入擴(kuò)展的端 口（如 PO3 測(cè)試傳感器功能。開 Mind 編程平臺(tái)，讀水分傳感器數(shù)據(jù)為了 便于觀察水分感器的數(shù)據(jù)測(cè)量況， 開啟 Mind串口視器，使用串口監(jiān) 器實(shí)時(shí)查看水傳感器的值，高測(cè)試 水分傳感器的作狀況。4討論水分傳感器應(yīng)用。1組建項(xiàng)目學(xué)習(xí)?。阂?項(xiàng) 目 為 核學(xué)生的成長(zhǎng) 是 ）據(jù)實(shí)際情況， 8 人組成 心 ， 組 建 項(xiàng) 目 小 多元的，教師尊一項(xiàng)目小組。（2）討論推選小組。組，在初步確設(shè) 計(jì)方案后，明小 ，讓他們?cè)趯?shí)踐案。 ）小組確

11、定智能氣象設(shè)計(jì)方 組成員任分工。 活動(dòng)中能更好揮在遇到技術(shù)問 長(zhǎng)，將項(xiàng)目完成 ）根據(jù)方案明確小組員任務(wù) 題時(shí)，可選擇自 得更好。本活以分工。學(xué)教材，求助組 人為一個(gè)目2 編寫代碼，實(shí)現(xiàn)雨警報(bào)功 同學(xué)或教師。組 能：用 對(duì)硬 建外觀設(shè)計(jì)、多團(tuán)隊(duì)合作設(shè) 計(jì)項(xiàng)目 ）教師簡(jiǎn)單講解注意項(xiàng)，提 件進(jìn)行編，編寫 任務(wù)編程等活的 示學(xué)生不可以水分傳感器接口接觸 降雨報(bào)警程序，通 有序進(jìn)行。水。（2）項(xiàng)目小組開始件搭建過串口監(jiān)視器看在編程過程 ，和分析傳感器取 視數(shù)據(jù)來源的獲 ）在編程平臺(tái)，通過口監(jiān)視 的數(shù)據(jù)。 器查看水分傳器在不同情況下獲取的數(shù)據(jù)。 ）得到試數(shù)據(jù)后，估降雨?duì)顟B(tài)的臨界值，寫降雨警報(bào)程序當(dāng)水分傳感

12、器所獲的數(shù)值，高于一的值，即可判定降雨，此時(shí)蜂鳴響，發(fā)出警報(bào)，否蜂鳴器不發(fā)聲。得，能用串口視 器分析所獲得數(shù) 據(jù)，判斷傳感是 否檢測(cè)到降雨以組為單位展作品，介紹作品作品展示，發(fā)作品演示是作作品展示與 設(shè)計(jì)理念，并進(jìn)行能演示。在演過 言、提問。品設(shè)計(jì)中重要一交流程中，臺(tái)下學(xué)可以提出相關(guān)問。環(huán)，也是對(duì)團(tuán)的 考驗(yàn)。1作品還有哪些優(yōu)空間？交流。不斷地討論，2 結(jié) 合 現(xiàn) 條 件 或 不 具 的 總結(jié)、思考 件，如何讓降雨警更智能化？3請(qǐng)小組長(zhǎng)回收實(shí)器材。詢。交流、資料查 活學(xué)生思維，通 過提出問題促解整理器材，清 決題，培養(yǎng)學(xué)生點(diǎn)數(shù)量。獨(dú)立思考能力第 2 時(shí)教學(xué)節(jié)教師動(dòng)1 展示學(xué)生所收集的物聯(lián)網(wǎng)與學(xué)生

13、動(dòng) 觀看教師展示設(shè)計(jì)圖 有意識(shí)培養(yǎng)學(xué)氣象站的資料的資料，對(duì)作進(jìn) 生搜索信息能力，2 觀看物聯(lián)網(wǎng)與氣主題結(jié)合的 行 評(píng) ， 交流中多角度創(chuàng)客作品。點(diǎn) 考 對(duì)技術(shù)的認(rèn)知。分享作品， 導(dǎo)入新課3 針對(duì)上節(jié)課本項(xiàng)小組所設(shè)計(jì) 處。 的作品，你想出哪些改進(jìn)。以展示優(yōu)秀作培 以小組為單位 養(yǎng)學(xué)生賞析作品的4 提示：結(jié)合上次所設(shè)計(jì)的作 進(jìn)行討論，提出改 能力和批判思維， 品，本活動(dòng)應(yīng)加的基礎(chǔ)功能有物聯(lián) 方案，填寫任務(wù) 激發(fā)學(xué)習(xí)積極性。器材準(zhǔn)備網(wǎng)、溫度監(jiān)測(cè)光照值監(jiān)測(cè)。提示小組長(zhǎng)根本組預(yù)設(shè)方案， 備活動(dòng)所需器。1 各項(xiàng)目小組根據(jù)設(shè)方案，明單 計(jì) 圖。分工合作，準(zhǔn) 備實(shí)驗(yàn)器材。根 據(jù) 預(yù) 定 讓不同小組有 不同的收

14、獲。讓學(xué)生在實(shí)踐確各自分工。務(wù)，進(jìn)行小組作 中學(xué)會(huì)合作、學(xué)會(huì)任 務(wù) 驅(qū)2 提示有困難的小，可以根據(jù) 實(shí)踐操作。思考，能通過種動(dòng)，實(shí)踐探 教材 P9192 的內(nèi)容，解決問題。順在實(shí)踐過程中 途徑解決遇到的問究序完成以下任：（1）接入物聯(lián)網(wǎng)模。遇到的問題，以 題，在設(shè)計(jì)新作品 通過自學(xué)教材求 中鞏固已有知識(shí)技 ）通過編程平臺(tái)寫入碼，測(cè) 助伙伴、咨教師 能。試開源硬件是能正常聯(lián)網(wǎng)。 ）通過物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)發(fā)指定信息到開源硬件等途徑進(jìn)行解。 ）主控板根據(jù)接收到信息進(jìn) 行分析，并發(fā)相應(yīng)的信息到物網(wǎng)平 臺(tái)。 ）確認(rèn)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是收到信 息，排查設(shè)計(jì)程中遇到的問題3 巡視，解決項(xiàng)目組在設(shè)計(jì)方 案時(shí)遇到的問，進(jìn)行個(gè)別

15、輔導(dǎo)1提示學(xué)生整理硬器材。作 作品演示是作2指導(dǎo)學(xué)生填寫活記錄表。發(fā) 言 、 提 問 演 品設(shè)計(jì)中重的一作品展示與3 請(qǐng)組長(zhǎng)組織反思結(jié)活動(dòng)中得 示 ， 小 組 進(jìn) 行 簡(jiǎn)，項(xiàng)目小組可以交流到的經(jīng)驗(yàn)、存的不足及改進(jìn)方。 4 織 學(xué) 組 為 展 品，介紹作品設(shè)計(jì)理念，并進(jìn)功能 演示。在演示程中，臺(tái)下學(xué)生以提 出相關(guān)問題。1 總結(jié)：在本次項(xiàng)活動(dòng)中，各要總結(jié)。學(xué) 想辦法更好地示 自己作品，例結(jié) 合思維導(dǎo)圖或定 的情境化展示。與教師一起總小組針對(duì)任務(wù)工，思考有哪些得好 言，共總結(jié)。 或需要改進(jìn)的方。結(jié) 能，深入思考聯(lián)總結(jié)2 提示：課后，有件的項(xiàng)目組 可以增加其他感器，結(jié)合 ：bit 設(shè)計(jì)出所需的能。3完成教材 P96 的活動(dòng)價(jià)。積極參與。 網(wǎng)和開源硬件結(jié) 的可能性。鼓學(xué) 生結(jié)合所