义务教育版（2024）六年级全一册信息科技 第18课 土壤湿度控制好 教案

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第18课 土壤湿度控制好 教学设计
课题 土壤湿度控制好 单元 第五单元 学科 信息科技 年级 六年级
教材分析 【学情分析】随着农业智能化技术的发展，很多种植大棚利用控制系统监控农作物的生长环境，使种植越来越智能，我们把这种大棚称为智能种植大棚。智能种植大棚利用土壤湿度、光照、温度等传感器采集农作物的生长环境数据，并通过计算机分析处理数据，然后根据分析结果对各项环境指标进行调节，为农作物提供一个适宜的生长环境，保证农作物的质量和产量。 本单元首先帮助学生了解智能种植大棚的实际应用和总体控制过程；然后引导他们分析大棚中主要的子系统及其功能，在这个基础上开展小组合作学习，共同设计一个小型智能种植系统；最后让他们分别体验土壤湿度控制、光照控制和温度控制的过程。本单元通过引导学生了解智能种植大棚的功能并进行一定的想象、延伸和设计，以及分析数据输入、计算和输出的过程，进一步巩固连续量数据、阈值等知识，进一步体会控制系统中的控制规则或原理，促进计算思维能力和综合实践能力的提升。【内容结构】
学习目标 1. 信息意识：体验物理世界与数字世界深度融合的环境，感受控制系统在社会生产和人们生活中的广泛应用。2. 计算思维：通过分析智能种植大棚中的子系统，进一步认识功能相对复杂的控制系统可以分为多个子系统。3. 数字化学习与创新：通过设计小型智能种植园的方案，确定数据采集方式、输出设备执行的操作等，提高问题解决能力。4. 信息社会责任：初步具备控制系统安全性能设计意识。
重点 土壤湿度控制系统的工作原理和算法。
难点 土壤湿度的测定以及阈值的设定。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
激趣导入 【故事-小夏妈妈的烦恼】【想一想】同学们，你们知道这是为什么吗？【原因分析】植物的生存离不开水分、阳光和空气等要素。对于西红柿幼苗来说，水分过多时，土壤中的空隙被水填满，空气就无法正常进入。根部细胞因为缺氧，无法进行正常的呼吸作用，就像人无法呼吸一样，时间长了就会导致根部腐烂。【想一想】“那有没有什么好的办法可以帮助小夏妈妈解决这个问题呢？” 【建构】上节课，我们设计了自己的种植园，分析了相关控制系统的工作过程。接下来将通过实验，分析和验证土壤湿度控制系统的工作原理，尝试搭建土壤湿度控制系统。 思考、注意 吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣，引发学生思考。
学习活动 【学习活动1】一、土壤湿度控制系统的基本组成智能种植大棚中土壤湿度控制系统主要包括土壤湿度传感器、计算机和网络、浇灌设备等。通过土壤湿度传感器采集土壤的湿度数据，当采集的数据低于设定的阈值时，启动浇灌设备增加湿度；反之，浇灌设备停止工作。土壤湿度数据可以用百分比表示，如土壤湿度为 70%~80%。【学习活动2】二、土壤湿度控制系统的工作原理观察一个简易土壤湿度控制系统的组成。2. 运行控制系统，利用传感器采集 5个土壤湿度数据，观察显示的湿度数据以及对应的喷灌器状态（是否喷水）。3. 土壤湿度传感器中设定的湿度阈值大约是： 。4. 观察思考：土壤湿度改变，相当于改变了控制系统的什么？导致控制系统发生什么变化？【答疑解惑】土壤湿度的改变，相当于改变了控制系统的输入，经过计算，输出会发生相应的变化，导致喷灌器的状态也随之变化，从而实现对土壤湿度的控制。另外，阈值是控制系统状态发生变化的一个重要条件，改变了阈值，就改变了控制系统状态发生变化的条件。【学习活动3】三、控制土壤湿度的算法土壤湿度传感器检测的是土壤湿度（连续量），然后根据这个数据，按特定的计算规则生成控制喷灌器工作的指令（开关量）。查看学习活动2中记录的湿度阈值，补充控制土壤湿度的算法流程图，填写土壤湿度与喷灌器状态真值表。 听讲、思考、讨论 教师通过讲授课程内容，向学生传授知识。学生通过听讲和观察，学习基础知识。另外，通过提问的方式引发学生思考，培养其思考和分析问题的能力。
课堂小结 知识回顾 对课堂知识进行总结和梳理，帮助学生更好地理解和掌握所学内容。
拓展-提升 【搭建一个小型土壤湿度控制系统】1. 活动器材：干燥土壤、土壤湿度传感器、喷灌器（浇水设备）。2. 活动目的：体验传感器采集数据的过程，感受土壤湿度阈值对浇水设备的控制作用。3. 活动要求：（1）连接硬件设备，按提示或说明进行操作；（2）记录系统设置的土壤湿度阈值；（3）观察和记录土壤湿度数据以及控制系统执行的操作。4. 活动结论： 。 巩固、拓展 通过拓展，帮助学生巩固、延伸所学内容。
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