闽教版（2020）八年级信息技术下册 综合活动１体验智能花卉种植 教案（2课时）

体验智能花卉种植（综合活动１）
教学内容分析
本综合活动是“开源硬件初体验”单元的综合应用。教材以测量土壤湿度为例，介绍土壤湿度传感器、光线传感器、micro：bit扩展板的应用，结合之前已学的温度传感器、蜂鸣器、无线通信模块等知识，让学生制作智能浇花装置。
开源硬件还是选择
micro：bit，集成开发软件使用Mind＋，涉及的知识点包括传感器数据读取技术、2.4G无线通信技术以及蜂鸣器的报警技术等等。这些都是之前学过的内容。教材采用详略搭配的编写方法，对土壤湿度传感器这部分新知识做详细介绍，对于之前学过的知识和技能，则直接融合在本课的案例中，让学生在完成综合活动任务的同时，回顾以往的知识，归纳总结出规律。
探究活动：土壤湿度是影响花卉生长的重要因素之一，本课教材利用土壤湿度传感器测量土壤的相对含水量，让学生通过编程对土壤进行墒情监测探究，实现自动预警等功能，体验开源硬件在智能农业方面的应用。
创新活动：土壤湿度传感器虽能自动检测花卉根部周围土壤是否缺水，并会自动发出缺水提示，但无法代替人进行浇水。本创新活动鼓励基础比较好的学生，通过增加继电器、水泵、12伏直流电源适配器等实验器材，增加花卉的智能浇水功能。
交流总结：学生上台展示自己的作品，有机会在班上交流、讨论在探究、创新活动过程中遇到的问题，锻炼语言表达能力，共同提高。
活动评价：从准备硬件、编写程序、创新活动、展示交流四个维度开展学生自评、同学互评、老师点评，学会取长补短、公正处事。以评促学，找差距，补短板。
教学对象分析
通过前面几节课的学习，学生已经学会操控开源硬件
micro：bit，学会micro：bit按钮、加速度传感器、超声波传感器等多种传感器的编程方法，也熟悉Mind＋这个集成开发软件的操作方法。这节课只涉及一种新的传感器：土壤湿度传感器，这个传感器除需要用到扩展板进行连接外，其他应用与之前的内容类似，学生只要懂得知识迁移，就能自主学会这个传感器的使用。
八年级学生有一定的逻辑思维能力，能按照教材范例操作要求进行小组合作编程。教材做了术语解释和分步操作说明，在教师的指导下，学生可以按顺序阅读，再分步骤操作，从易到难，利用Mind＋完成整个活动任务的编程调试工作。
八年级学生有一定的语言表达能力和学习评价经验，也乐于参与交流总结和活动评价，但发言可能会相对随意、立场未必公正，教师应当积极组织、参与交流讨论，引导学生瞄准评价项目，有的放矢，及时纠正不当的评价，点评时更要做到客观公正。
教学目标
1．智能花卉种植。
2．土壤湿度传感器的工作原理。
3．编写程序实时获取土壤湿度数据。
4．浇水预警装置的设计与实现。
教学重点和难点
1．教学重点。
土壤湿度传感器的工作原理。
2.
教学难点。
浇水预警装置的设计与实现。
教学方法
1．问题教学法：观看《智能浇花装置》视频，提问：如何知道花已经“渴”了？引导学生思考，增强信息意识。
2．演示教学法：在讲解土壤湿度传感器检测土壤湿度时，适当进行演示，提高课堂效率。
3．模仿学习：学生仿照教师的操作方法学习用土壤湿度传感器读取土壤湿度数据，并填写表格。
4．任务驱动、自主探究：根据教学资源，完成智能浇花装置的设计。
5．合作学习：同学间相互交流学习经验和学习体会，互相帮助，体验以学生为中心的学习方式。
教学准备
1．教学环境：计算机网络教室、互联网环境、转播控制系统。
2．资源准备：资源包，有关开源硬件应用的文字资料、各种开源硬件图片、课件、学生作品模板。
3．实验器材准备：micro；bit若干块，数据线若干条，土壤湿度传感器若干块，
micro：bit扩展板若干块，继电器、水泵、12伏直流电源适配器若干块。
教学过程
第1课时
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
创设情境，导入新课
1．导课：播放《智能浇花装置》的视频。提出问题：如何知道花已经“渴”了？
如何发出声音提醒主人？
2．分析原理：当装置检测到的土壤湿度低于特定花卉品种所需的湿度设定值时，micro：bit的LED屏幕显示“x”，蜂鸣器鸣叫，提醒主人浇水或自动浇水。
3．请小组长分发实验器材：micro：bit主板一块、数据线、micro：mate
扩展板、土壤湿度传感器和蜂鸣器。
观看视频，明确研究主题，思考、回答问题。
认真倾听，思考实验要用到的硬件。
领取实验器材。
通过播放《智能浇花装置》视频，让学生对智能浇花装置有感性的认识，调动学生设计智能浇花装置的兴趣。
探究认识土壤湿度传感器
1．引导学生阅读教材P62，介绍土壤湿度传感器：用于测量土壤的相对含水量，做土壤墒情监测。土壤湿度传感器一般采用模拟端口，模拟值范围为0～1023。当土壤缺水时，从土壤湿度传感器中读取到的模拟值较小，反之较大。
2．影响花卉生长的环境条件有土壤湿度、温度和光线强度等。组织学生讨论，6～8个人一组，推选小组长，合理分工，明确任务。讨论获取花卉生长环境数据的方案，填写表格。
3．获取实地土壤湿度。连接
micro：bit和扩展板，将土壤湿度传感器插入micro：bit
PO端口，再轻轻地将土壤湿度传感器插入待检测的土壤区域中。按教材图综1-3所示，提醒学生注意线的顺序、蓝色的线靠近“0”。
4．运行Mind＋，选择“扩展”，在“主控板”选择micro：bit.在“传感器”选择“土壤湿度传感器”，切换到“上传模式”，连接设备。按照教材图综1-5编写程序，下载程序，把土壤湿度传感器插入土中，每隔10秒读取一次数据，记录在表格中。
5．记住所测数值均值的区域，留下节课用。
阅读课本资料，教师辅助讲解。
以小组为单位，分解任务后开始探究，记录数据。
小组合作，连接设备，编写程序。
小组合作、调试程序。
先学后教，学生先阅读材料，教师辅助说明，交代注意事项后，学生分组自主探究，通过合作学习，完成课本案例。
交流展示
1．各小组展示自己测得的数据。
2．小组长回收设备，整理清点。
各小组展示作品，其他组评价。
通过作品展示评价，学会欣赏别人。
第2课时
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
知识回顾，展示上节课成果
1．连接硬件，插入土壤湿度传感器，连接
micro：bit
和扩展板，打开
Mind＋，演示如何测量土壤的湿度实验。展示上一节课部分小组已填写的数据表格。
2．请小组长分发实验器材
micro：bit、数据线、micro：mate
扩展板、土壤湿度传感器和蜂鸣器。
3．指导学生连接设备，编简单测试程序。
观看演示，回顾所学知识。
领取实验器材，连接设备。
测试硬件，确保硬件正常工作。
梳理、回顾上节课的知识点，为这节课做准备。
获取实地温度和实时光照强度
1．引导学生按照教材图综1-7所示，编写程序，测试当前环境温度和光照强度，将实验数据填入到表格中。
2．设置智能预警功能，参考教材图综1-8，编写程序，当土壤湿度传感器测得的湿度值低于预警值，则micro：bit的LED屏幕显示“x”，表示需要浇水。
3．完善智能预警功能，参考教材图综1-9，编写程序，当micro：bit检测到水分偏少、水分偏多、温度偏高、光照偏强等信息，向连接蜂鸣器的另一块
micro：bit发送信息。
4．完善程序。参考教材图综1-10，编写程序，下载到连接蜂鸣器的另一块micro：bit中。
5．小组合作，调试程序。
按照上节课的分组，继续探究。
以小组为单位，合作探究。
通过分组开展项目式学习，使学生在合作探究中相互依赖、相互补充，从而促进自身的提高，培养学生合作精神和创新能力。
创新活动
土壤湿度传感器能自动检测花卉是否缺水，并发出提示，但无法代替人进行浇水。可利用继电器、水泵、12伏直流电源适配器，增加智能花卉浇水功能。
学有余力的同学继续完成任务。
分层教学和评价，让不同水平的学生都能有不同的成功体验。
展示点评，交流总结
1.请学生以小组为单位上台展示本组实验成果。
2.请学生回收实验器材，整理清点。
小组汇报，其他同学欣赏成果，评价作品。
带着欣赏的眼光评价他人作品，寻找自身的差距。
教学反思方向
1．在活动中，如何关注学习有困难的学生，哪些知识点学生没有掌握，出现困难，要如何解决。
2．教材中提供的范例学生是否感兴趣，在学生练习时，是否关注到学生的完成情况。
3．本综合活动，以学生实践为主，教师是否有过多的干涉行为。
4．本综合活动，范例有一定的难度，学生是否能完成任务。