第三单元 物联网数据采集——温湿度采集器 单元教学设计-2025-2026学年八年级上《信息科技》（教科版）

第三单元 物联网数据采集——温湿度采集器
【课程标准要求】
（一）内容要求
自觉遵守物联网实验的操作规程，会使用实验设备搭建物联系统原型，并能通过实验平台读取、发送、接收、汇集和使用数据。
（二）学业要求
1. 能设计并搭建具有数据采集、实时传输和简单控制功能的简易物联系统。
2. 根据学习任务的要求编写程序，读取并处理含有物联功能的设备中的数据，能进行适当的控制。
【教材分析】
在第二单元学生初步体验了物联网实验的流程，知道硬件平台中主控板的使用方法和实验设备搭建的原则。本单元在第二单元的基础上深入探究物联网感知层中传感器的使用，围绕项目主题，学习温湿度传感器测量环境和土壤的方法，体会使用传感器传输数据的过程。
本单元以制作“智能温湿度采集器”为项目主题，从生活出发，使用环境温度传感器和土壤湿度传感器测量数据，记录并分析数据在不同环境中变化的原因，找出避免误差的方法，完成一份测量报告。在搭建物联网环境的实验中，遵循“规划项目—分析问题—设计算法—功能实现—结果分析”的流程，使学生能够遵守物联网实验的操作规程，建立规范使用物联网实验室的意识，在使用过程中养成良好的实验习惯。同时，学生能够体验“物联网+农业”的简单应用，提升分析问题和规划项目的能力，提升计算思维。
【单元课时】
5个课时。
【单元项目学习主题分析】
项目主题：制作智能温湿度采集器。
项目概述：本单元将使用温湿度传感器和土壤湿度传感器制作一个智能温湿度采集器，项目任务按照“采集环境温度—采集土壤湿度—显示传感器数据—警报采集结果—传输信息功能”的过程实现，最终完成智能温湿度采集器的制作和测量报告。在项目制作的过程中，学生将进一步探究传感器在物联网感知层中的应用，培养学生的计算思维和问题解决能力，提升学生应用物联网解决实际问题的能力，同时养成通过严谨的实践流程探究科学知识的意识。
项目成果：制作智能温湿度采集器，并完成测量报告。
学习环境：计算机教室。
【单元学习目标】
通过项目的规划及功能分析，制定设计方案，明确搭建智能温湿度采集器的步骤，体验“物联网+农业”的简单应用，提升分析问题和规划项目的能力。
通过设计方案，能够选择恰当的物联网器材，借助图形化编程软件，编写程序实现采集环境温度、采集土壤湿度、显示测量数据、警报采集结果和传输数据信息的功能，体验其中数据处理和应用的方法与过程。
通过绘制算法流程图，理清实现功能的各个步骤之间的关系，提升逻辑思维能力，学会有条理地思考问题，找到解决问题的思路。
通过将采集的传感器数据以直观的方式显示，理解物联网感知层感知温湿度的过程，分析数据不准确的原因，增强信息意识，提升计算思维，养成通过严谨的实践流程探究科学知识的意识。
通过项目实践，遵守物联网实验的操作规程，建立规范使用物联网实验室的意识，在使用过程中养成良好的实验习惯。
【单元学习路径】
【单元教学准备】
1.硬件准备：计算机、2块主控板（带有蜂鸣器模块）、DHT11数字温湿度传感器、土壤湿度传感器。如果教师选择的主控板不带蜂鸣器模块，则还需要蜂鸣器。
2.软件准备：Mind+图形化编程软件。
3.其他：盆栽、土壤。
【学习任务】
任务1 采集环境温度：制作一个环境温度采集器，每3秒采集一次环境温度，通过液晶显示屏将采集到的环境温度数据显示出来。
任务2 采集土壤湿度：制作一个土壤湿度采集器，每3秒采集一次植物生长的土壤的湿度。
任务3 制作简易温湿度采集器：制作一个简易的温湿度采集器，设计液晶显示屏版面，将采集的数据显示出来。
任务4 为简易温湿度采集器添加警报功能：将警报功能添加到简易温湿度采集器中，当采集的温湿度结果不在适宜范围内时，采集器会发出警报，提醒人们及时进行处置。
任务5 制作智能温湿度采集器：使用两块主控板制作一个智能温湿度采集器，一块主控板作为采集器，负责在植物周围采集温湿度信息；另一块主控板作为接收器，接收警报信息。完成测量报告。
【学习评价设计】
使用过程性评价与结果性评价相结合的评价方式。采用记录项目实施日志的方式，让学生每节课记录成员的任务分工、项目的完成情况和遇到的问题，明确阶段性成果。每节课使用评价表，项目完成后每个小组进行小组汇报展示，进行学生自评、同学互评和教师评价，形成结果性评价。
评价表
评价维度 评价内容 自我评价
硬件搭建 完成传感器、主控板的接线，快速排查并修复故障
编程调试 代码结构清晰，数据读取稳定，能够在液晶显示屏上完整显示
协作表达 主动承担角色任务（如硬件/软件分工），能够自行解决出现的问题
注：给星星涂色，涂三颗星表示独立完成；涂两颗星表示部分独立完成，部分在老师和同学的帮助下完成；涂一颗星表示没有完成。
【单元作业设计】
作业名称：
智慧大棚温湿度监测反馈系统。
作业要求：
根据本单元学习的内容，选择合适的硬件设备，设计一个智慧大棚温湿度监测反馈系统，并完成测量报告。实验步骤如下。
任务一：确定需求
确定反馈需求，选择合适的硬件设备。
任务二：初步设计
绘制硬件连接图，设计液晶显示屏版面，绘制智慧大棚温湿度监测反馈系统 算法流程图。
任务三：实现物联网实验
根据硬件连接图和算法流程图，实现智慧大棚温湿度监测反馈系统。
任务四：记录实验结果
在不同的场景中测试智慧大棚温湿度监测反馈系统，记录实验结果。