2.2 校园数字气象站数据采集 课件(共26张PPT)-2025-2026学年8年级下《信息科技》（教科版）

(共26张PPT)
信息意识 · 计算思维 · 数字化学习与创新 · 信息社会责任
信息科技 八年级 下册
第二单元　物联反馈系统
——校园数字气象站
第2课 校园数字气象站数据采集
第2课 校园数字气象站数据采集
聚焦
探索
设计
实现
拓展
引入情境
通过前面的学习，我们已经设计出了校园数字气象站示意图，要想通过校园数字气象站获取温湿度、降雨量、气压、风速、风向等气象数据，还需要做些什么呢？校园数字气象站和其他物联系统一样，也具有三层结构，感知层主要是配合各种传感器节点，实现对校园气象数据的采集。那采集校园气象数据需要什么样的传感器？应该设计什么样的数据采集方案？如何搭建感知层？
聚焦
探索
设计
实现
拓展
聚焦问题，明确任务
本节课要解决的问题
收集校园气象数据需要什么样的传感器？如何设计数据采集方案？怎样搭建感知层？
本节课要完成的任务
识别气象数据采集传感器，设计校园数字气象站数据采集方案，搭建感知层并实现数据采集。
成果形式
完成传感器匹配练习，绘制数据采集算法流程图，成功采集并查看实时气象数据。
第2课 校园数字气象站数据采集
聚焦
探索
设计
实现
拓展
分析问题，探索方法
问题属性
属于物联网感知层搭建与数据采集问题，需运用物联网思维和信息系统思维。
解决过程
需先了解常见气象传感器的功能，明确校园数字气象站的硬件组成与架构，再学习传感器与主控板的连接逻辑。
概念
传感器（将物理量转换为电信号的装置）、物联网感知层（负责数据采集的底层结构）、主控板（控制硬件运行的核心设备）。
第2课 校园数字气象站数据采集
聚焦
探索
设计
实现
拓展
分析问题，探索方法：探索要求
1.请将传感器名称前面的序号填写在对应的传感器图片下方。
①光敏传感器
②温湿度传感器
③风速传感器
④风向传感器
⑤气压传感器
⑥雨量传感器
第2课 校园数字气象站数据采集
聚焦
探索
设计
实现
拓展
分析问题，探索方法：探索要求
2.分析图中物联网硬件架构，理解 “传感器—主控板—计算机” 的数据传输路径。
第2课 校园数字气象站数据采集
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
重点关注传感器与功能的匹配准确性（如温湿度传感器是否对应正确图片），以及对气象仪集成功能的理解程度。
本环节提升升华
传感器是感知层的 “五官”，不同传感器分工采集特定气象数据，气象仪通过集成多种功能提高采集效率，为数据采集方案设计提供硬件基础。
第2课 校园数字气象站数据采集
聚焦
探索
设计
实现
拓展
梳理思路，设计方案
解决思路
先确定所需硬件，再规划传感器与主控板的连接方式，最后明确数据传输与程序编写逻辑。
新内容强调
算法流程图需体现“数据采集—传输—显示”的完整流程，突出传感器到智能终端的数据传递逻辑。
第2课 校园数字气象站数据采集
聚焦
探索
设计
实现
拓展
梳理思路，设计方案：设计要求
1.根据系统功能，列出硬件清单，本单元实验所使用的主控板采用微型计算机架构，具备 LCD 显示屏、Wi-Fi、蓝牙、多种常用传感器和相应的拓展接口。
2.通过雨量传感器、气象仪连接到主控板。
3.将主控板与计算机连接，然后在编辑器中编写程序并上传到主控板。编写程序之前，我们需要理解数据传输过程。传感器收集到数据后将其传输给智能终端，智能终端显示屏显示气象数据，当风速达到阈值时会显示预警信息。请根据以上数据收集、传输过程，绘制相应的算法流程图。
第2课 校园数字气象站数据采集
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
检查硬件清单的完整性（是否包含主控板、气象仪等核心设备），流程图的逻辑连贯性（是否遗漏数据传输环节）。
本环节提升升华
设计方案是实现数据采集的“蓝图”，清晰的流程规划能确保后续硬件连接和程序编写有序进行，体现计算思维中的逻辑梳理能力。
第2课 校园数字气象站数据采集
聚焦
探索
设计
实现
拓展
运用所学，实现方案
核心任务
依据设计方案，通过硬件连接和程序编写，实现校园数字气象站的数据采集。
成果要求
每位同学或小组需成功连接硬件，运行程序后能在主控板和电脑端查看实时气象数据（如温度、雨量等）。
第2课 校园数字气象站数据采集
第2课 校园数字气象站数据采集
聚焦
探索
设计
实现
拓展
运用所学，实现方案：实现要求
1.准备硬件：主控板×1、雨量传感器×1、云雀气象仪×1。
2.连接硬件：按照如图所示的接线原理，将雨量传感器和云雀气象仪通过I2C接口连接到主控板。
第2课 校园数字气象站数据采集
聚焦
探索
设计
实现
拓展
运用所学，实现方案：实现要求
3.编写程序：
（1）写出常规状态下的相关代码模块，初始化主控板、气象仪和雨量传感器。
（2）配置网络程序，订阅气象数据。
第2课 校园数字气象站数据采集
聚焦
探索
设计
实现
拓展
运用所学，实现方案：实现要求
4.运行调试：检查主控板是否显示气象数据，通过电脑端查看实时数据（如雨量变化）
第2课 校园数字气象站数据采集
聚焦
探索
设计
实现
拓展
运用所学，实现方案：实现示范
说明
这里完全让学生自主探究会有困难，老师先通过范例进行示范。
第2课 校园数字气象站数据采集
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
关注硬件连接的正确性（是否接错接口）、程序是否能正常运行（无报错），以及是否成功采集到实时数据。
本环节提升升华
硬件与软件的协同是实现数据采集的关键，通过实践理解“物理世界—数字信号—数据展示”的转化过程，强化数字化学习与创新能力。
第2课 校园数字气象站数据采集
聚焦
探索
设计
实现
拓展
评价交流，拓展练习
第2课 校园数字气象站数据采集
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
1.思考作品优化方向：如何提高数据采集的准确性（如增加传感器数量）？如何降低硬件功耗？
2.设计更智能的降雨警报：结合现有条件，尝试通过程序设置雨量阈值，当雨量达到阈值时，让主控板触发灯光或声音警报。
第2课 校园数字气象站数据采集
聚焦
探索
设计
实现
拓展
全课总结提升
全课总结提升
本课通过“识别传感器—设计方案—搭建硬件—编写程序—采集数据”的流程，掌握了校园数字气象站感知层的搭建方法，理解了物联网数据采集的基本逻辑。
核心素养体现：信息意识（认识传感器的信息采集作用）、计算思维（通过流程图梳理数据流程）、数字化学习与创新（运用硬件和程序实现功能）。
课后学习指导与作业
复习本节课涉及的传感器功能和硬件连接原理。
尝试绘制“校园数字气象站数据传输到云端”的流程图（提示：加入“云平台”环节）。
观察生活中的其他物联网设备（如智能手环），思考其感知层包含哪些传感器。
课堂练习
1、 校园数字气象站的核心功能是（ ）
A. 美化校园环境
B. 实时采集气象数据并支持教学
C. 替代人工天气预报
D. 仅为科研机构提供数据
答案：B
解析：根据搜索结果，校园气象站的核心价值在于"集成化数据采集"和"教学应用"，例如实时监测温度、湿度等环境指标，并支持课堂数据分析 。
课堂练习
2、下列哪项是数字气象站常用的数据传输方式？（ ）
A. 纸质记录表
B. 人工口头汇报
C. MQTT或HTTP协议上传至云端
D. 黑板公示
答案：C
解析：气象站通过物联网通信模块（如MQTT、HTTP API）将传感器数据实时上传至云平台，实现远程访问。
课堂练习
3、若某校园气象站的PM2.5传感器显示数据异常，可能的原因是（ ）
A. 光照强度过高
B. 传感器模块故障或灰尘遮挡
C. 学生触摸设备
D. 网络延迟
答案：B
解析：传感器需定期维护，灰尘或硬件故障可能导致数据异常。部分设备具备自动校准功能，但物理污染仍需人工处理。
课堂练习
4、在编程实现温度报警功能时，最可能使用的逻辑模块是（ ）
A. 循环执行
B. 如果...那么执行...
C. 等待秒数
D. 随机数生成
答案：B
解析："如果温度＞24℃，那么执行蜂鸣器报警"，这是典型的阈值判断逻辑。
课堂练习
5、下列哪项不属于气象站的数据可视化应用？（ ）
A. 在LED屏显示实时温度
B. 用折线图分析一周降雨趋势
C. 人工记录数据到笔记本
D. 通过云平台生成日照时长报表
答案：C
解析：气象站强调自动化数据处理，可视化方式包括LED屏、云平台图表等，人工记录不符合数字化特点 。
课堂练习
6、设计"土壤湿度报警系统"时，需依次完成的步骤是（ ）
①编写阈值判断程序
②连接湿度传感器与主控板
③在云平台配置数据图表
④测试不同植物的适宜湿度范围
A. ②→④→①→③
B. ④→②→③→①
C. ①→③→②→④
D. ③→①→④→②
答案：A
解析：实际开发需先硬件连接（②），再确定植物需求（④），接着编程（①），最后配置可视化（③）。参考物联网系统开发流程 。
感谢您的观看
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