第3课 探秘农业物联网云平台 教学设计【教科版】《信息科技》八年级上册

中小学教育资源及组卷应用平台
探秘农业物联网云平台教学设计
课题 探秘农业物联网云平台 单元 认识物联网——探秘智慧农业示范区 学科 初中信息技术 年级 八年级
教材分析 本课聚焦农业物联网云平台，通过探索、实践等活动引导学生认识其数据传输方式与万物互联原理。教材先以智慧农业场景引入，激发学生兴趣；接着说明智能传感器数据上传路径及云平台作用，展现其自动化监控与管理功能；还介绍了“中联智农云”应用及通信协议重要性。通过“能量加油站”补充知识，让学生了解常见协议特点。拓展部分对比物联网与互联网协议异同，深化学生认知。整体教材内容丰富、逻辑清晰，注重实践与理论结合，有助于培养学生信息科技素养与创新能力 。
学习目标 信息意识：认识物联网通信协议在信息传输中的关键地位，认识智慧农业实现万物互联的基本原理。计算思维：能分析农业物联网系统的数据流向和处理逻辑，能够比较不同物联网通信协议的适用场景。数字化学习与创新：理解物联网的体系架构和相关协议，能运用思维导图工具归纳农业物联网知识体系。信息社会责任：认识智慧农业技术对提高农业生产效率的积极影响。
重点 理解农业物联网云平台的数据采集、传输与分析流程，掌握传感器数据通过有线/无线设备上传至云平台的路径，认识常见物联网通信协议（如ZigBee）的特点及应用场景，体会云平台在智慧农业中的自动化管理价值。
难点 物联网通信协议的技术原理及适用性差异，云平台"分散采集、集中管理"的系统架构理解，农业数据从采集到决策的完整链路抽象思维，物联网与互联网协议异同的对比分析能力。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 离开智慧温室大棚，我们走进网络中控室，可以观察到农业物联网云平台上传感器数值的变化。在智慧农业中，使用云平台对数据进行处理。让我们通过了解农业物联网云平台数据传输的方式，认识万物互联的基本原理。本课以农业物联网云平台为主题设计制作思维导图。 了解本课的学习主题。 通过教师简要介绍，让学生知晓本课的学习主题。
讲授新课 一、物联网传输设备及云平台智能传感器采集的数据通过哪些设备上传 又上传到了哪里 事实上，在智慧农业物联网中，数据通过有线或无线物联网设备传输到农业物联网云平台中。做一做请根据描述写出右图中物联网设备对应的名称。参考：1.无线路由器（Wireless Router）2.蓝牙适配器3.智能网关农业物联网云平台的一个重要作用就是完成相关信息的采集。云平台对采集的数据进行分析，实现全自动监控灌溉、施肥、喷药、降温和补光等一系列操作，具有分散采集、集中管理的特点，且系统配置可以根据要求灵活增加或减少。通过传感器实时采集温度、湿度、光照度等环境参数，并上传到各个节点，由各个节点实现和上位机的通信，在软件界面可显示所采集到环境参数的值，进行数据设定、存储、报警。农业物联网云平台通过云计算技术确保建立实用、适用、可靠、高效的信息化系统和智能化信息共享平台，实现对各种信息的共享和优化管理。通过云平台，我们可以随时随地了解相关数据，实现智能化。同时，云平台作为现代农业发展的技术基础，运用传感器和通信网络实现农业生产环境的智能感知、智能分析、智能预警和智能决策，为农业生产提供高效化种植、可视化管理、智能化决策，使农业生产向数字农业、智慧农业方向发展，通过农业产业升级提高农业生产效率。“中联智农云”应用程序可实现与多光谱无人机、无人抛秧机、无人旋耕机、无人收割机等智慧农机连接，以及与卫星遥感、自动虫情报警灯、气象站、水位仪、土壤仪等数字化硬件设备连接。这款应用程序不仅能远程遥控农机设备，还可根据有关数据，精准开展田间作业，有效实现节肥减药、增产增效。在湖南省益阳市大通湖区智慧农业示范基地，工作人员可根据“中联智农云”平台推送的病虫害防治方案，结合地面技术服务团队调查验证结果，对田地里的再生稻开展防治，而对其他指标未达防治标准的田地则不予施药。二、物联网通信随着农业物联网设备数量的持续增加，这些设备之间的通信或连接已成为重要的技术问题。通信对物联网来说十分常用且关键，无论是近距离无线传输技术还是移动通信技术，都影响着物联网的发展。而在通信中，通信协议尤其重要，是双方实体完成通信或服务所必须遵循的规则和约定。能量加油站——物联网通信协议物联网通信协议主要是运行在传统互联网TCP/IP协议之上的设备通信协议，负责设备通过互联网进行数据交换及通信。它们具有不同的性能、数据速率、覆盖范围、功率和内存，而且每一种协议都有各自的特点，其中一些通信协议只适合小型家用电器，而一些通信协议则可以用于大型智慧城市项目。做一做请上网查找农业物联网常见的通信协议的作用及应用场景，并简要说明协议的特点。参考：能量加油站——紫蜂无线通信协议(ZigBee)定义：是一种低速短距离传输的无线通信协议，是一种高可靠性的无线传输网络。应用场景：智能插座、智能照明、智能窗帘。特点：低耗电、低成本、支持多种网络、速度慢、穿墙能力弱。三、农业物联网云平台思维导图在下面的方框中绘制思维导图的草图，主题为“农业物联网云平台”,归纳总结用于农业物联网数据传输的设备和常用的物联网传输协议名称及特点，找出关键词，绘制思维导图。参考：
实 践打开“智慧农业示范区”思维导图文件，添加“农业物联网云平台”子主题，根据刚刚绘制的草图，在软件中制作完成以“农业物联网云平台”为主题的思维导图。农业物联网云平台思维导图参考：拓展物联网协议与互联网协议所提供的服务有着明显的区别。在互联网协议中，TCP/IP是最为常见的协议，常用的协议有超文本传输协议(HTTP)、文件传输协议(FTP)、简单邮件传输协议(SMTP)等，通信速度快、稳定性高，几乎入网终端必须支持TCP/IP协议才能实现互联网信息的传输。在物联网协议中，主要有蓝牙协议(Bluetooth)、紫蜂无线通信协议、消息队列遥测传输协议(MQTT)等，相较于TCP/IP的协议速度慢、功耗低、稳定性差，更适合于物联网设备的通信传输。请回忆互联网通信协议，分析物联网协议与互联网协议的异同。物联网协议与互联网协议的异同物联网协议互联网协议相同点不同点参考：拓展实践任务 任务名称 ：《智慧农场观察员》——农业物联网应用探究 任务内容 （分阶段）： 阶段一：技术验证 （个人任务） 使用开源物联网平台（如阿里云IoT） 搭建简易监测系统：硬件：温湿度传感器+ESP8266开发板软件：配置数据上传至云端仪表盘 提交3日盆栽植物监测数据报告 阶段二：场景设计 （小组任务） 选定1种农作物（如草莓/生菜） 设计物联网解决方案需包含：3类必要传感器（如土壤pH值、光照强度等）数据传输方案对比表（LoRa/WiFi/NB-IoT）绘制系统拓扑图（手绘或使用软件） 评价标准 ： 技术实现完整性（40%） 方案创新性（30%） 数据分析逻辑性（20%） 团队协作体现（10%） 任务周期 ：2周（含3次课内指导） 成果展示 ：通过模拟“农业科技博览会”进行路演，最佳方案将推荐至校科技节。（注：教师需提前准备传感器套件借用清单及安全操作指南） 思考智能传感器采集的数据去哪了？完成练习。了解农业物联网云平台。学习农业物联网云平台背后的技术。了解“中联智农云”应用程序。学习农业物联网通信基础。上网查询，完成练习。使用思维导图绘制农业物联网数据传输的设备和常用的物联网传输协议名称及特点。了解通信技术的通信介质、传输速率和功耗。了解物联网协议与互联网协议的特点。积极完成个人和团队任务。 通过介绍农业物联网云平台，涵盖数据传输、功能作用、技术支撑及实际应用案例，让学生清晰了解其在推动智慧农业发展中的关键意义与价值。通过先强调农业物联网设备通信的关键性及通信协议的重要性，再引入物联网通信协议概念，最后以紫蜂协议为例，引导学生主动探索常见通信协议相关知识。通过先引导绘制农业物联网云平台思维导图，梳理相关设备与协议知识，再通过对比分析，帮助学生明确物联网协议与互联网协议的异同，深化理解。深化对农业物联网云平台技术架构的理解，培养跨学科知识整合能力（农业+信息技术），激发对智慧农业的社会价值思考。
课后练习 【选择题】农业物联网云平台的数据主要通过什么方式传输？A) 仅通过有线网络B) 仅通过无线网络C) 通过有线或无线物联网设备D) 通过人工记录后输入电脑（正确答案：C）下列哪项不是紫蜂无线通信协议(ZigBee)的特点？A) 低耗电B) 高速传输C) 穿墙能力弱D) 支持多种网络（正确答案：B）【判断题】农业物联网云平台只能用于监测环境参数，不能控制灌溉、施肥等操作。（）（正确答案：×）"中联智农云"平台可以根据数据分析结果，精准实施田间作业，实现节肥减药。（）（正确答案：√）【解答题】请比较物联网协议与互联网协议的异同，从通信速度、功耗、稳定性等方面分析它们各自适用的场景。（建议回答包含：1. 协议举例；2. 主要特点对比；3. 典型应用场景） 结合本课学习内容，独立完成课后练习。 通过课后练习，进一步巩固本课学习的农业物联网云平台相关的内容。
课堂小结 组织学生分小组总结本课学习内容，请每个小组代表说说自己小组总结的结果。教师做最后的补充。参考：今天我们系统学习了农业物联网云平台的核心知识，重点掌握三个层面：首先，技术架构层面，包括传感器数据采集、ZigBee等通信协议传输、云端分析决策的完整链路；其次，系统特点层面，理解"分散采集-集中管理"的运作模式及其在节水节肥中的应用价值；最后，实践意义层面，认识到该技术对推动精准农业、实现可持续发展的重要作用。 在小组讨论基础上，推选代表总结本课学习内容。其他小组做补充总结。 学生自己总结学习内容是一种学习方法，每次课可以梳理出学习了哪些知识、技能方法和思维方式，在头脑中形成本课程的学科结构。
板书 从教师板书上归纳本课学习内容的重点。 通过板书，帮助学生形成本课学习内容思维导图。
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