04-制作智能盆栽浇水器 教案 教科版信息科技八年级下册.pdf

教学教案设计

总第04课时

课题名称制作智能盆栽浇水器

1.知识：理解智能设备三大特点（交互、自主、通信）及反馈控制

原理。

学习目标

2.技能：能搭建浇水器硬件、编程实现远程控制，调试并分析数据。

（包含学科核心

3.情感：体会物联网技术在农业节水与环保中的应用价值。

素养）

4.素养：培养信息意识与计算思维，理解智能农业的可持续发展意

义。

1.土壤湿度传感器是如何将土壤水分含量转换为电信号的？

2.自动浇水器的反馈控制系统如何通过比较实际湿度与设定阈值

学生问题来决定是否启动水泵？

3.采集到的土壤湿度数据是如何通过物联网平台进行传输和分析

的？

1.土壤湿度传感器的工作原理是什么？请详细说明传感器如何将

问

土壤中的水分含量转换为电信号，并讨论这种信号在自动浇水系统

中的传输和处理过程。

题

学科问题2.闭环反馈控制在自动浇水系统中起到了怎样的作用？

3.在智能浇水系统中，数据采集后的分析对优化浇水策略有何意

类

义？

型

1.在自动浇水系统中，反馈控制如何实现精准灌溉？请解释系统如

何利用土壤湿度数据与预设阈值进行比对，从而自动控制水泵的启

停。

2.在硬件连接和程序设计过程中，哪些关键环节最影响数据传输的

教师问题

准确性和系统响应速度？如何通过优化这些环节来提升系统整体性

能？

1.土壤湿度传感器的工作原理是什么？请详细说明传感器如何将

土壤中的水分含量转换为电信号，并讨论这种信号在自动浇水系统

中的传输和处理过程。

问题系统

2.闭环反馈控制在自动浇水系统中起到了怎样的作用？

（星号标出核心问

3.在智能浇水系统中，数据采集后的分析对优化浇水策略有何意

题）

义？

问题探究流程导（问题引导）、学（自主探究）、探（合作探究）、测（课堂检测）、拓（知识拓展）

一、导（问题引导）：

情境创设：

播放一段智能灌溉系统的视频，展示盆栽在干旱时自动浇水、湿润后停止浇水的过

程。

展示土壤湿度传感器、主控板和水泵等设备的图片。

引导问题

“土壤湿度传感器是如何检测土壤湿度的？它如何将水分含量转化为电信号？”

答案：传感器通过电极检测土壤中的水分，利用电阻或电容的变化输出模拟或数字

信号。

“自动浇水系统如何利用反馈控制实现智能浇水？反馈控制在系统中起到了什么

作用？”

答案：系统将采集的土壤湿度与设定的湿度阈值比较，当湿度低于阈值时，反馈控

制触发水泵启动；湿度恢复后，停止水泵，从而实现闭环自动控制。

“在整个自动浇水系统中，哪些硬件设备和软件模块共同协作完成浇水任务？”

答案：主要包括土壤湿度传感器（输入）、主控板（计算）、继电器控制水泵（输

出）。

教师总结知识点

反馈控制的基本概念和闭环系统工作流程：采集数据→处理数据→输出控制指

令自动浇水系统组成：传感器、主控板、继电器/水泵及物联网平台（数据存储与分

析）。

二、学（自主探究）：

自主探究任务

查阅教材和网络资源，学习土壤湿度传感器的工作原理和输出信