1.1 设计自动浇水器方案 课件(共31张PPT)-2025-2026学年8年级下《信息科技》（教科版）

(共31张PPT)
信息意识 · 计算思维 · 数字化学习与创新 · 信息社会责任
第一单元 物联网反馈控制
——智能盆栽浇水器
第1课 设计自动浇水器方案
信息科技 八年级 下册
第1课 设计自动浇水器方案
聚焦
探索
设计
实现
拓展
第1课 设计自动浇水器方案
引入情境
生活中, 小区或校园内的绿植都有专门人员养护, 能及时浇水、施肥、除草, 保证植物健康成长。但是家中或者办公室里的绿植，经常由于人们工作忙或长时间外出，不能及时浇水，而水是植物进行光合作用的必要条件，缺水会影响植物生长，严重时甚至会导致植物干旱而死。
这些系统是如何知道土壤是否需要浇水的？系统是如何实现自动化控制的？
聚焦
探索
设计
实现
拓展
聚焦问题，明确任务
为避免家中无人浇水而影响植物生长的情况发生，本单元将进行智能浇水器的探索与制作。
本节课任务：
1.初步理解物联网反馈控制系统中的“感知—判断—执行”三大功能。
2.了解闭环控制系统各组成部分功能。
3.明确自动浇水系统的功能需求和结构框架，设计自动浇水器方案。
第1课 设计自动浇水器方案
第1课 设计自动浇水器方案
聚焦
探索
设计
实现
拓展
分析问题，探索方法
第1课 设计自动浇水器方案
第1课 设计自动浇水器方案
公园或校园内的绿地， 这些地方一般都会配备自动浇水装置， 以解决自动化、大面积浇水的问题， 节省人力。这些装置是如何进行工作的呢？
聚焦
探索
设计
实现
拓展
分析问题，探索方法：探索要求
阅读教材第4页的“能量加油站”内容，根据自动浇灌装置框图，思考我们要制作的简易自动浇水器应具有哪些功能？
小组讨论并完成教材第4页的“写一写”任务。
第1课 设计自动浇水器方案
第1课 设计自动浇水器方案
聚焦
探索
设计
实现
拓展
分析问题，探索方法：点评展示
点评指导
学生任务展示。
本环节提升升华
一个简易的自动浇水装置, 需要具有感知、判断、调控三个功能, 即感知土壤湿度值，传输土壤湿度数据，分析处理接收到的数据，以及根据数据对盆栽中的土壤湿度进行调控的能力。
第1课 设计自动浇水器方案
第1课 设计自动浇水器方案
聚焦
探索
设计
实现
拓展
阅读教材第6页的“能量加油站”内容，根据闭环控制系统框图，思考讨论在自动浇水装置中，检测装置是检测什么的？比较器是如何进行比较的？
分析问题，探索方法：探索要求
第1课 设计自动浇水器方案
第1课 设计自动浇水器方案
聚焦
探索
设计
实现
拓展
分析问题，探索方法：点评展示
点评指导
学生小组分享讨论结果。
本环节提升升华
一个完整的闭环控制系统包含控制器、执行器、被控对象和检测装置。
控制器：相当于人的大脑，根据偏差值，经过计算与决策,指挥执行器做出反应,如主控板根据湿度偏差值算出一个输出量,控制水泵做出反应。
执行器：系统中能够执行一定动作，并且能够对被控对象进行操作的装置,如水泵浇水, 使土壤湿度值增大。
被控对象: 根据系统确定,如简易自动浇水器中的土壤湿度值。
检测装置: 传感器检测到的环境的实际值, 如土壤湿度传感器检测到的盆栽土壤湿度值。
第1课 设计自动浇水器方案
第1课 设计自动浇水器方案
聚焦
探索
设计
实现
拓展
梳理思路，设计方案
第1课 设计自动浇水器方案
第1课 设计自动浇水器方案
进行方案设计，我们需要明确哪些内容？
1.明确简易自动浇水装置的功能需求。
2.明确为达成这些功能，需要哪些设备，如何进行搭建。
聚焦
探索
设计
实现
拓展
梳理思路，设计方案：设计要求
阅读分析简易自动浇水器示意图，思考其功能及所需设备，完成教材第5页的“写一写”任务。
如何实现盆栽的湿度数据采集、数据的处理分析以及数据的调控？
第1课 设计自动浇水器方案
第1课 设计自动浇水器方案
聚焦
探索
设计
实现
拓展
梳理思路，设计方案：点评展示
点评指导
学生小组分享讨论结果。
本环节提升升华
第1课 设计自动浇水器方案
第1课 设计自动浇水器方案
检测装置
控制器
执行器
聚焦
探索
设计
实现
拓展
运用所学，实现方案
根据本节课所讲内容，完成简易自动浇水器的方案设计。
第1课 设计自动浇水器方案
第1课 设计自动浇水器方案
聚焦
探索
设计
实现
拓展
运用所学，实现方案：实现要求
根据方案设计要求，思考讨论以下内容并将其填写至方案设计中。
1.明确自动浇水器的功能需求，根据功能进行设备选择。
2.选择合理的硬件设备。
3.绘制自动浇水器的工作流程图。
第1课 设计自动浇水器方案
第1课 设计自动浇水器方案
聚焦
探索
设计
实现
拓展
运用所学，实现方案：实现示范
例：自动浇水器功能包括获取盆栽土壤湿度，比较测量数值与设置的阈值。
所以需要的设备包括：土壤湿度传感器、主控板、杜邦线等。
工作流程为：土壤湿度传感器获取数据→主控板将其与阈值进行比较→根据比较结果进行指令控制。
第1课 设计自动浇水器方案
第1课 设计自动浇水器方案
聚焦
探索
设计
实现
拓展
运用所学，实现方案：点评展示
点评指导
小组设计方案展示分享。
第1课 设计自动浇水器方案
第1课 设计自动浇水器方案
聚焦
探索
设计
实现
拓展
评价交流，拓展练习：拓展性任务要求
根据各小组分享的内容，对本小组设计方案中不足的地方进行改进。
第1课 设计自动浇水器方案
第1课 设计自动浇水器方案
课堂练习
1、 自动浇水系统的核心反馈控制机制是什么？
A. 定时浇水
B. 人工远程操控
C. 传感器检测土壤湿度并触发执行器
D. 水泵持续运行
答案：C
解析：根据物联网反馈控制原理，系统通过传感器（如土壤湿度传感器）实时监测数据，当湿度低于阈值时触发执行器（如水泵）浇水。
课堂练习
2、下列哪项是土壤湿度传感器的典型功能？
A. 测量光照强度
B. 检测土壤含水量
C. 控制水泵开关
D. 显示温度数据
答案：B
解析：土壤湿度传感器用于采集土壤水分数据，是自动浇水系统实现“按需灌溉”的基础。
课堂练习
3、为实现精准灌溉，系统需如何布局传感器？
A. 仅放置在花盆表面
B. 均匀分布在植物根部区域
C. 集中安装在水箱附近
D. 固定在控制器上
答案：B
解析：传感器需按植物根系分布分层布置，避免监测盲区，确保数据准确反映不同区域的湿度差异。
课堂练习
4、若土壤湿度低于设定阈值，系统会执行什么操作？
A. 关闭水泵
B. 发送警报至手机
C. 启动水泵浇水
D. 重置传感器
答案：C
解析：当传感器检测到湿度低于阈值时，微控制器（如Arduino）会发送指令启动水泵。
课堂练习
5、以下哪项是自动浇水系统的节水优势？
A. 增加人工干预
B. 按固定时间浇水
C. 根据实际需水量调节灌溉
D. 依赖天气预测
答案：C
解析：系统通过实时数据反馈实现精准供水，避免过度灌溉，可节水30%以上。
课堂练习
6、调试滴灌器时，发现滴水过快，应如何调整？
A. 拧紧瓶盖螺丝钉
B. 扩大出水孔
C. 增加储水量
D. 更换更粗的棉线
答案：A
解析：通过调节螺丝钉松紧控制瓶盖缝隙大小，可降低滴水速度。
课堂练习
7、 下列哪项属于自动浇水系统的“执行器”？
A. 土壤湿度传感器
B. LCD显示屏
C. 继电器控制的水泵
D. 物联网云平台
答案：C
解析：执行器（如水泵）接收控制器指令，直接执行灌溉动作。
课堂练习
8、 系统设计中，为何需设置湿度阈值上限？
A. 防止土壤过湿
B. 延长传感器寿命
C. 减少耗电量
D. 简化程序逻辑
答案：A
解析：当湿度达到上限时停止浇水，避免植物根系腐烂。
课堂练习
9、 使用行空板开发时，继电器接口通常连接哪个部件？
A. 土壤湿度传感器
B. 水泵
C. 显示屏
D. 电源适配器
答案：B
解析：继电器通过控制电路通断驱动水泵，需连接至执行设备。
课堂练习
10、自动浇水系统的伦理意义主要体现在？
A. 降低设备成本
B. 减少水资源浪费
C. 提高种植效率
D. 替代人工劳动
答案：B
解析：系统通过精准灌溉节约水资源，符合可持续发展理念。
课堂练习
11、下列哪项是设计自动浇水器方案的教学难点？
A. 组装塑料瓶和棉线
B. 根据需求选择传感器并保证系统稳定性
C. 连接水管接口
D. 设置手机远程控制
答案：B
解析：教学难点包括传感器选型需匹配植物需求、系统集成稳定性（如防误触发），简易物理装置非课程核心。
课堂练习
12、实现“精准灌溉”的关键步骤是？
A. 增大水箱容量
B. 多点部署土壤传感器并分层设定阈值
C. 延长水泵工作时间
D. 使用太阳能供电
答案：B
解析：精准灌溉需对不同区域土壤湿度分级监测（如湿度＜100%时灌溉3分钟），动态调整策略。
课堂练习
13、以下器材不属于自动浇水器实验必备的是？
A. 土壤湿度传感器
B. 继电器模块
C. 智能摄像头
D. 微控制器（如Arduino）
答案：C
解析：基础实验需传感器、控制器、执行器（水泵/继电器）；摄像头属于扩展功能（远程监控）。
课堂练习
14、自动浇水系统中，继电器的主要作用是？
A. 测量土壤pH值
B. 控制水泵电路通断
C. 传输数据到云端
D. 调节水流速度
答案：B
解析：继电器接收微控制器信号，通过电平切换控制水泵启停。
感谢观看
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