第4课 探究智慧农业应用领域 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
探究智慧农业应用领域教学设计
课题 探究智慧农业应用领域 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 教材以智慧农业应用领域为核心展开教学。先通过农业示范区场景引入，激发学生探索兴趣。接着阐述智慧农业借助智能设备与物联网云平台实现的功能及优势。随后安排查找设备、设计思维导图等实践活动，强化知识应用。还拓展物联网体系结构知识，最后进行单元总结与评价，并引导学生思考生活中物联网应用，内容丰富，注重实践与思维培养。
学习目标 信息意识：能列举农业物联网中智能传感器、气象站等设备的数据采集类型，理解环境数据对农业生产决策的价值。计算思维：举例说出智慧农业终端设备，归纳智慧农业的应用领域及作用，能用流程图描述智能温室调控系统的工作逻辑。数字化学习与创新：使用思维导图软件归纳智慧农业四大应用领域（大田/园艺/畜牧/水产）的技术特征。信息社会责任：讨论智能农业设备普及对农村就业结构的影响，提出职业技能转型建议。
重点 1、掌握物联网三层架构在农业中的应用逻辑2、理解智能传感器、3S技术等设备的数据采集与分析原理。3、解析大田种植、设施园艺等四大场景的智能化解决方案，突出节水减肥、增产增效等技术价值。
难点 将抽象的物联网体系与具体农业场景建立直观关联。需融合农业科学、环境监测与信息技术知识。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 漫步在农业示范区，这里不仅有智慧温室大棚，还有大田种植、设施园艺、畜牧养殖场、水产养殖场等多个智慧农业区域，每个区域都有很多智能设备。这些智能设备可应用于哪些领域 本课以探索智慧农业的应用领域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、农业智能设备智慧农业利用智能设备将数据上传到物联网云平台，用户借助移动设备、个人计算机实现对农业生产环境指数的实时监测、自动报警、图像抓拍、定时任务、远程控制、设备管理等功能。智能设备包括智能传感器、大棚控制设备、气象环境监测设备、网关等，这些智能设备可用于不同的智慧农业应用领域，有利于在农业生产中节省资源、保护环境、提高产品品质及产量。做一做上网查找有哪些农业物联网智能终端设备、其应用领域及作用是什么,至少找出两种，填写在下表中。农业物联网终端设备应用领域及作用设备名称应用领域作用气象环境监测站农业生产、生态环境保护对气象环境、土壤湿度及噪声、扬尘等进行实时监测参考：
二、物联网在农业领域应用科学漫游——物联网技术在农业领域的应用在大田种植方面，通过综合运用3S技术(RS遥感技术、GPS全球定位系统和GIS地理信息系统)、智能化农机装备、作物生产管理专家决策系统等，可实现生产管理的定量化、精确化，亩均减少农药、化肥施用量，提高单产。在设施园艺方面，通过对光、热、水、气、肥等环境因子的实时监控，创造植物生长的最佳环境，提高设施大棚的产量和效益。在畜禽养殖方面，运用自动调控畜舍环境和智能化变量饲养技术，实现养殖环境因子远程调控和预警预报，减少劳动用工，提高养殖和疫病防控水平。在水产养殖方面，推广应用以调控水体溶解氧为主要目标的智能控制系统，实现养殖环境自动调控和水体环境闭环控制，水产品产量和质量明显提高，在节本增效的同时，水体环境污染得到有效控制。湖南省农村农业信息化工程技术研究中心立足湖南，以农业、农村信息化领域为对象，采用人工智能、物联网、大数据、区块链、移动互联网、云计算等领域的高新技术，开展智慧农业农村技术研究。该中心致力于智慧农业农村技术原始创新与工程化应用，为提升湖南省智慧农业、智慧农村建设水平以及乡村振兴提供强有力的技术和平台支撑。设计在下面的方框中绘制思维导图的草图，主题为“应用领域”,归纳总结智慧农业的应用领域，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“应用领域”子主题，根据刚刚绘制的草图，在软件中制作完成以“应用领域”为主题的思维导图。参考三、物联网体系结构拓展——物联网和互联网体系结构一样吗？物联网与互联网的体系结构有相同的层次，但不完全一样。物联网体系结构可分为三层：感知层、网络层和应用层。感知层是采用各种传感器，如温湿度传感器、二氧化碳传感器、光照度传感器、土壤含水量传感器、土壤pH值传感器等来获取动植物以及环境的各类信息，是物联网识别物体、采集信息的来源。网络层由各种网络，包括互联网、广电网、网络管理系统和云计算平台等组成，是整个物联网的中枢，负责传递和处理感知层获取的信息。应用层是物联网和用户的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。农业物联网体系结构对比互联网的体系结构可以发现，物联网通常被划分为三个层次，而在互联网的体系结构中是没有感知层的。物联网需要通过遍布的传感器来感知并采集用户或工业数据，互联网不需要这个过程。互联网的网络层将各个计算机通过网络连接起来，应用层主要是通过操作系统支撑起各种应用。物联网三层体系结构写一写在智慧农业中，可以使用移动设备查看农业物联网云平台中传感器数据的变化。请判断下列描述对应物联网体系结构的哪一层并连线。参考拓展学习——设计微型智慧大棚系统1.任务目标设计可通过手机APP监控的微型智慧大棚模型，需包含以下子系统：环境监测系统必选传感器：空气温湿度（精度±0.5℃）、土壤湿度（量程0-100%）、光照强度（0-2000Lux）数据要求：每10分钟自动记录并生成折线图智能灌溉系统采用滴灌装置（流量≤50ml/min）触发条件：土壤湿度＜40%自动启动，＞70%停止扩展创新项（可选）增加CO 传感器/补光LED控制设计异常报警功能（如高温预警）2.成果形式提交包含传感器布局图、电路连接示意图、控制逻辑说明的A3海报（可手绘或数字制图）单元总结与评价单元作品展示与交流1.请用思维导图的形式呈现智慧农业示范区的相关内容，以个人或小组为单位，对本单元完成的项目作品进行展示。2.填写作品评价表，对本单元完成的作品进行评价。作品评价表学生自评()分同学互评()分教师评价()分评价维度评价标准分值得分主题作品紧扣智慧农业示范区的相关内容，内容完整，概括得全面而准确5作品与主题相关，内容基本完整，概括得较为全面而准确4作品与主题相关度不大，内容不太完整，存在少数错误3作品跑题，或内容不完整，或有多处错误2技术能使用恰当的软件完成作品，思路清晰，呈现合理5能使用恰当的软件完成作品，思路清晰，但呈现效果有待改进4作品呈现没有突出制作软件的特点，思路较为清晰3作品呈现没有突出制作软件的特点，思路较为混乱2展示按时完成作品，时间分配合理，作品展示效果好5按时完成作品，时间分配合理，作品展示顺利4没有按时完成作品，时间分配不太合理，作品展示效果一般3没有按时完成作品，时间分配不合理，只展示了一部分内容2单元内容小结与概念图在本单元中，我们走进智慧农业示范区，知道了物联网的概念、特征和功能，了解了农业物联网的体系结构和相关协议，认识了智能传感器在农业物联网中起到的作用。通过观察农业物联网云平台，探索物联网实现万物互联的基本原理，举例说明物联网在农业中的应用。根据在本单元项目实践中学到的知识，将下面的智慧农业体系结构知识概念图补充完整。实践项目本单元探秘了智慧农业示范区，知道了物联网在智慧农业中的具体应用。其实，物联网在生活中已经无处不在。在家里，可通过智能化设备实现家居的自动控制和远程控制，如智能灯、智能门锁、智能音响、智能窗帘等；在马路上，可利用物联网技术实现车辆、交通信号灯、路况监测设备等之间的互联和数据共享，提高交通效率和安全性；在医院，可实现医疗设备和医疗信息的互联和共享，提高医疗效率和减少医疗事故。物联网在人们生活中的应用远远不止上面提到的几个例子。回忆生活中物联网应用的实例，选择一个物联网的应用领域，根据本单元学习的内容，思考该领域物联网的具体应用使用了哪些智能传感器，参照下图绘制思维导图。 学习常见农业智能设备有哪些，并且清楚农业智能设备的功能。上网查找有哪些农业物联网智能终端设备、其应用领域及作用是什么。学习物联网在农业领域应用。归纳总结智慧农业的应用领域并设计思维导图草图。学习物联网体系结构，并和互联网进行对比。小组合作完成拓展学习——设计微型智慧大棚系统。积极参与单元作品展示与交流。小组合作完成单元内容小结与绘制单元概念图。选择一个物联网的应用领域，根据本单元学习的内容，思考该领域物联网的具体应用使用了哪些智能传感器并绘制思维导图。 帮助学生建立智能设备与农业场景的关联认知；通过表格填空形式强化设备功能记忆；培养信息检索与归纳能力，为后续智慧大棚系统搭建奠定基础。通过思维导图形式，引导学生归纳总结智慧农业在大田种植、设施园艺、畜禽养殖、水产养殖等核心应用领域的关键技术及作用，培养信息整合与逻辑思维能力。通过智慧农业中移动设备查看传感器数据的案例，引导学生将实践操作与物联网三层体系结构（感知层、网络层、应用层）对应理解，强化物联网架构认知，培养技术应用与理论结合的分析能力。通过微型智慧大棚系统的实践设计，培养学生物联网系统搭建能力，掌握环境监测与智能灌溉的核心技术逻辑，为智慧农业应用开发奠定基础。通过“单元总结与评价”环节，系统性梳理智慧农业知识体系，培养学生归纳展示能力。作品评价表设置主题、技术、展示三维度，建立科学评估标准；概念图补充任务强化物联网架构认知；生活场景实践项目促进知识迁移应用，引导学生从农业拓展到智能家居、智慧交通等领域，理解物联网技术的普适价值。
课后练习 选择题智慧农业中，下列哪项不属于物联网三层架构的组成部分？A. 感知层（传感器采集数据）B. 传输层（光纤通信网络）C. 网络层（云计算平台）D. 应用层（远程控制终端） 答案：B湖南省农业信息化研究中心未涉及以下哪种技术？A. 区块链溯源B. 3D打印作物模型C. 大数据分析D. 物联网环境监测 答案：B 判断题水产养殖智能控制系统主要通过调节水体pH值实现增产。（ ） 答案：×设施园艺的智能监控对象包括光、热、水、气、肥五类因子。（ ） 答案：√ 综合解答题 题目 ：结合教材中“大田种植”案例，分析3S技术如何实现化肥农药减量增效？（提示：从数据采集、决策支持、执行控制三方面作答） 答案要点 ： 数据采集 ：RS遥感监测作物长势，GPS定位病虫害区域（减少全域施药） 决策支持 ：GIS系统分析土壤肥力，生成变量施肥处方图 执行控制 ：智能农机按处方图精准作业，避免过量施用（教材“亩均减少用量”依据） 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智慧农业应用领域相关的内容。
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：同学们，今天我们系统学习了智慧农业四大应用领域（大田/园艺/畜牧/水产）及其技术原理，重点剖析了物联网三层架构如何通过传感器、云平台实现环境监测与远程控制。通过思维导图制作，大家已掌握智能设备（如气象站、3S技术）在节水减肥、增产增效中的具体作用。 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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