第15-16课时 《设计校园气象站（综合活动2）》 教案-2024新闽教版（2020）八年级下册《信息技术》.docx

1、第1516课时 43设计校园气象站（综合活动2）教学内容分析本活动是本学期的第二次综合活动课，让学生组成项目活动小组，了解水分传感器的工作原理和使用方法，应用已有传感器获取相关的气象数据。通过物联网平台，发送和接收相关的气象数据。在监测到异常数据时，通过物联网平台发送气象警报。在上节课中，学生初步认识物联网，并设计了温度警报器和智能门禁系统，初步体验了物联网在现代家居中的应用。本活动结合物联网技术设计智能气象站，教材首先介绍什么是气象监测站，提出可以在校园里建立气象站，使学生掌握气象观测的一些基本方法，激发学生学习自然地理的兴趣和热情，了解更多的气象科学知识。常见的校园气象站一般由各种传感器和

2、自动气象监测仪组成，用于实时监测温度、湿度、风速、风向、雨量、气压等多种气象数据，还可以通过扩展接口连接计算机等硬件，增强系统的功能。在本活动中，项目小组经过交流，根据现有器材设计基于物联网的简易校园气象站，用于监测校内局部区域的气象数据，进一步感受物联网在生活生产中的应用。作为综合活动课，教学时应遵循综合实践课程的要求和方式，采用小组合作学习的方式进行实践和探究活动。活动时以48人为一个活动小组，每个活动小组指派1名同学担任组长，负责活动方案的制订和任务的安排，明确小组成员的分工，让每位成员都能独立完成一项探究任务。在活动过程中，小组成要一起讨论校园气象站建设方案，合作完成实践活动中的各项任

3、务，进一步增强利用开源硬件和物联网解决现实生活问题的能力。本活动分为2课时。课时1，在认识气象站资料后进行分组安排，再进行水分传感器测试的实践探究活动。测试完成后，将蜂鸣器接入扩展板中，根据主控板读取的水分传感器值，若湿度达到设定值，启动蜂鸣器进行下雨提示。本实验需要使用已封装好的采用数字接口的蜂鸣器，如果无法像第三课中用鳄鱼夹直接将蜂鸣器连接到micro：bit扩展口引脚上，可用LED屏幕显示指定图案替代蜂鸣器，或用杜邦线（一头公一头母）连接蜂鸣器与扩展板接口。课时2，运用物联网发布气象信息，将水分传感器、温度传感器和光线传感器测到的气象数据通过物联网模块发送到物联网平台。这样，不管我们身处

4、何处，都可以知道校园周边的气象情况，进一步理解和掌握物联网的应用本课活动让学生在项目小组中发挥各自特长，设计有实用价值的校园气象站，引导学生进一步思考物联网的应用领域，为设计开源硬件创客作品打下坚实的基础。教学对象分析学生在上一课中已经学会通过物联网模块接入互联网，他们能正确地将物联网模块接入扩展板，并能通过Mind编写简单的代码进行联网测试。目前，学生已经会使用温度传感器等器材收集环境数据，可以用较短的时间认识水分传感器，通过编写程序获取水分传感器是否接触到水的信息。学生能进一步巩固并结合所学技能，获取所需数据后，通过物联网进行消息的发送和接收，根据预设任务设计能获取相关环境信息的智能气象站

5、。通过多年的信息技术学习，八年级的学生具有一定项目合作能力，在综合实践活动课中，他们能组建活动小组并做好任务分工工作，但是完全由学生自由组合，可能会较少考虑优势互补、强弱搭配，需要教师的适度参与。活动结束时，学生有上次综合实践课的经验，能以项目小组为单位进行项目的交流和总结，但需要教师通过过程性评价引导学生进行项目总结与反思，提出改进意见。通过本课的学习，学生既了解气象知识，又进一步体验IoT与开源硬件的有机融合，能以小团队合作的形式解决问题，提高合作沟通能力和创新意识。教学目标1了解水分传感器的工作原理和使用方法。2了解利用水分传感器及 micro：bit内置传感器获取气象数据的方法。3了解

6、基于物联网模块发送和接收气象信息的方法，会根据气象信息发出气象警报。教学重点和难点1.教学重点。了解水分传感器，结合物联网模块设计校园气象站。2.教学难点。分析气象数据，通过物联网发送气象警报。教学方法1.比较观察法：播放介绍气象站的视频，展示气象站及气象仪器的图片，让学生初步了解气象站，了解气象信息和气象仪器。展示用开源硬件设计气象题材的视频或技术帖，展示相关器材，让学生了解水分传感器等传感器相关知识。视频可播放自动气象站探访百年气象站等，技术帖可参考气象站方案B计划等，让学生从多个角度了解气象站及气象相关知识，了解智能硬件在气象方面的应用，进一步感受IoT的应用价值。2演示讲授法：讲述如何

7、用传感器获取气象数据，结合开源硬件通过物联网传递气象信息。3任务驱动法；以设计物联网气象站为主题，学生根据任务的具体要求，开展小组合作的探究性学习，各组成员围绕所选主题，结合自学资料，测试新传感器。4交流、评价法：在作品设计过程中和设计结束后，让学生充分展示设计思路，鼓励学生参与评价。教学准备1教学环境：计算机网络教室（可正常联网）、无线WiFi环境、转播控制系统。其中，无线路由器最好使用工业级路由器，以确保多个设备可同时顺利无线联网。2实验器材准备：micro：bit、micro：mate扩展板、物联网模块、水分传感器、数据线、烧杯和滴管。教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图情景体验，导

8、人新课1播放视频：自动气象站等，让学生对气象站有一定的认识，感受气象仪器在气象观测中的作用，请学生交流对气象站的认知。2提出问题1：如果让你设计智能校园气象站，你会如何设计？问题2：获取气象信息需要哪些器材？指出目前的气象信息需要各种智能硬件辅助收集数据。3展示运用物联网技术设的气象站，引导学生思考：气象站需要收集哪些信息？需要用到哪些传感器？观看视频，思考气象信息与智能硬件的关系。学生代表发言，其他学生交流互动，感受开源硬件的神奇魅力。交流、讨论，哪些传感器适用于气象站获取气象信息。在上一节课学习物联网的基础上，本活动结合气象主题引导学生进一步结合物联网设计开源硬件应用创客作品。通过对气象站

9、的主题认知，在交流中开拓学生设计思路，提升对开源硬件的应用能力。布置实践活动任务1布置任务：使用开源硬件和现有传感器，设计智能校园气象站（指定要有降雨监测和物联网功能）。2任务说明：智能气象站要能监测校园局部区域的气温、照度、土壤湿度、风向、降雨情况等气象数据信息。3任务分析：（1）基于物联网模块报送水分传感器、主控板内置温度传感器获取的气象数据。（2）对开源硬件进行编程。（3）根据需求，准备硬件器材。了解任务内容，分析完成任务所需器材及实现方法，开始准备活动器材。给学生留有一定的创新空间，学生可以根据任务说明，自行设计，完成相应的任务。第15课时认识水分传感器1认识可用于监测是否下雨的传感器

10、。2阅读教材P86的内容，了解水分传感器的工作原理。提示学生：水分传感器一般采用模拟端口作为数据传输接口，应根据扩展板上的接口标识，正确地将水分传感器的线缆接入扩展板的端口（如PO）。3测试传感器功能。打开Mind编程平台，读取水分传感器数据。为了便于观察水分传感器的数据测量情况，开启Mind串口监视器，使用串口监视器实时查看水分传感器的值，高效测试水分传感器的工作状况。4讨论水分传感器的应用。了解新传感器的应用。为了实现监测降雨情况，需要用水分传感器，先认识新传感器的不同种类及其工作原理和应用。团队合作设计项目1组建项目学习小组：（1）根据实际情况，48人组成一项目小组。（2）讨论推选小组长

11、。（3）小组确定智能气象站设计方案。（4）根据方案明确小组成员任务分工。2 编写代码，实现降雨警报功能：（1）教师简单讲解注意事项，提示学生不可以让水分传感器接口处接触水。（2）项目小组开始硬件搭建（3）在编程平台，通过串口监视器查看水分传感器在不同情况下所获取的数据。（4）得到试数据后，估算降雨状态的临界值，编写降雨警报程序。当水分传感器所获取的数值，高于一定的值，即可判定为降雨，此时蜂鸣器响，发出警报，否则蜂鸣器不发声。以项目为核心，组建项目小组，在初步确定设计方案后，明确小组成员任务分工。在遇到技术问题时，可以选择自学教材，求助同组同学或教师。用Mind对硬件进行编程，编写降雨报警程序，

12、通过串口监视器查看和分析传感器获取的数据。学生的成长是多元的，教师应尊重学生的个体差异，让他们在实践活动中能更好发挥特长，将项目完成得更好。本活动以48人为一个项目组，保证硬件搭建、外观设计、多任务编程等活动的有序进行。在编程过程，重视数据来源的获得，能用串口监视器分析所获得的数据，判断传感器是否检测到降雨。作品展示与交流以组为单位展示作品，介绍作品的设计理念，并进行功能演示。在演示过程中，台下学生可以提出相关问题。作品展示，发言、提问。作品演示是作品设计中重要的一环，也是对团队的考验。总结、思考1作品还有哪些优化空间？2结合现有条件或不具备的条件，如何让降雨警报更智能化？3请小组长回收实验器

13、材。交流。交流、资料查询。整理器材，清点数量。不断地讨论，活跃学生思维，通过提出问题促进解决问题，培养学生独立思考能力。第16课时教学环节教师活动学生活动设计意图分享作品，导入新课1展示学生所收集到的物联网与气象站的资料。2观看物联网与气象主题结合的创客作品。3针对上节课本项目小组所设计的作品，你想做出哪些改进。4提示：结合上次课所设计的作品，本活动应添加的基础功能有：物联网、温度监测、光照值监测。观看教师展示的资料，对作品进行评价，学习亮点，思考不足之处。以小组为单位进行讨论，提出改进方案，填写任务单或设计思维导图。有意识培养学生搜索信息能力，在交流中多角度提升对技术的认知。以展示优秀作品培

14、养学生赏析作品的能力和批判思维，激发学习积极性。器材准备提示小组长根据本组预设方案，准备活动所需器材。分工合作，准备实验器材。让不同小组有不同的收获。任务驱动，实践探究1各项目小组根据预设方案，明确各自分工。2提示有困难的小组，可以根据教材P9192的内容，解决问题。按顺序完成以下任务：（1）接入物联网模块。（2）通过编程平台写入代码，测试开源硬件是否能正常联网。（3）通过物联网平台发送指定信息到开源硬件。根据预定任务，进行小组合作实践操作。在实践过程中遇到的问题，可以通过自学教材、求助伙伴、咨询教师等途径进行解决。让学生在实践中学会合作、学会思考，能通过多种途径解决遇到的问题，在设计新作品中

15、巩固已有知识技能。（4）主控板根据接收到的信息进行分析，并发送相应的信息到物联网平台。（5）确认物联网平台是否收到信息，排查设计过程中遇到的问题。3巡视，解决项目小组在设计方案时遇到的问题，进行个别辅导。作品展示与交流1提示学生整理硬件器材。2指导学生填写活动记录表。3请组长组织反思总结活动中得到的经验、存在的不足及改进方向。4组织学生以组为单位展示作品，介绍作品的设计理念，并进行功能演示。在演示过程中，台下学生可以提出相关问题。作品展示，发言、提问、演示，小组进行简要总结。作品演示是作品设计中重要的一环，项目小组可以想办法更好地展示自己作品，例如结合思维导图或一定的情境化展示等。总结1总结：

16、在本次项目活动中，各小组针对任务分工，思考有哪些做得好或需要改进的地方。2提示：课后，有条件的项目组可以增加其他传感器，结合micro：bit设计出所需的功能。3完成教材P96的活动评价。学生代表发言，共同总结。 积极参与。完成活动评价。与教师一起总结所学知识和技能，深入思考物联网和开源硬件结合的可能性。鼓励学生结合所学知识课外继续制作创客作品。教学反思方向1是否能用开源硬件实时监测温度、水分等数据，了解开源硬件在气象活动中的实际应用。2是否了解物联网发送和接收信息的方法，能用简单的代码进行联网测试。3小组成员的任务分工是否合理，是否能较好地完成小组分工协作。4如何让更多的学生深度参与对项目的评价、反思、总结。5评价时，是否重视活动过程、作品展示，是否尊重学生的活动评价，充分肯定生的思考能力、作品成果、参与积极性，引导学生乐于总结和反思，愿意用所学技术解决生活中的实际问题。