2020-2021學(xué)年閩教信息技術(shù)2020版八年級下冊 第15-16課時 《設(shè)計校園氣象站（綜合活動2）》

第15-16課時設(shè)計校園氣象站（綜合活動2）

教學(xué)內(nèi)容分析

本活動是本學(xué)期的第二次綜合活動課，讓學(xué)生組成項目活動小組，了解水分傳感

器的工作原理和使用方法，應(yīng)用已有傳感器獲取相關(guān)的氣象數(shù)據(jù)。通過物聯(lián)網(wǎng)平臺，

發(fā)送和接收相關(guān)的氣象數(shù)據(jù)。在監(jiān)測到異常數(shù)據(jù)時，通過物聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)送氣象警報。

在上節(jié)課中，學(xué)生初步認(rèn)識物聯(lián)網(wǎng)，并設(shè)計了溫度警報器和智能門禁系統(tǒng)，初步體驗了

物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代家居中的應(yīng)用。本活動結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計智能氣象站，教材首先介紹什么是

氣象監(jiān)測站，提出可以在校園里建立氣象站，使學(xué)生掌握氣象觀測的一些基本方法，激發(fā)學(xué)

生學(xué)習(xí)自然地理的興趣和熱情，了解更多的氣象科學(xué)知識。常見的校園氣象站一般由各種傳

感器和自動氣象監(jiān)測儀組成，用于實時監(jiān)測溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量、氣壓等多種氣

象數(shù)據(jù)，還可以通過擴展接口連接計算機等硬件，增強系統(tǒng)的功能。在本活動中，項目小組

經(jīng)過交流，根據(jù)現(xiàn)有器材設(shè)計基于物聯(lián)網(wǎng)的簡易校園氣象站，用于監(jiān)測校內(nèi)局部區(qū)域的氣象

數(shù)據(jù)，進(jìn)一步感受物聯(lián)網(wǎng)在生活生產(chǎn)中的應(yīng)用。

作為綜合活動課，教學(xué)時應(yīng)遵循綜合實踐課程的要求和方式，采用小組合作學(xué)習(xí)

的方式進(jìn)行實踐和探究活動?；顒訒r以4~8人為一個活動小組，每個活動小組指派

1名同學(xué)擔(dān)任組長，負(fù)責(zé)活動方案的制訂和任務(wù)的安排，明確小組成員的分工，讓每

位成員都能獨立完成一項探究任務(wù)。在活動過程中，小組成要一起討論校園氣象站建

設(shè)方案，合作完成實踐活動中的各項任務(wù)，進(jìn)一步增強利用開源硬件和物聯(lián)網(wǎng)解決現(xiàn)

實生活問題的能力。

本活動分為2課時。課時1,在認(rèn)識氣象站資料后進(jìn)行分組安排，再進(jìn)行水分傳

感器測試的實踐探究活動。測試完成后，將蜂鳴器接入擴展板中，根據(jù)主控板讀取的

水分傳感器值，若濕度達(dá)到設(shè)定值，啟動蜂鳴器進(jìn)行下雨提示。本實驗需要使用已封

裝好的采用數(shù)字接口的蜂鳴器，如果無法像第三課中用鱷魚夾直接將蜂鳴器連接到

micro：bit擴展口引腳上，可用LED屏幕顯示指定圖案替代蜂鳴器，或用杜邦線

（一頭公一頭母）連接蜂鳴器與擴展板接口。課時2,運用物聯(lián)網(wǎng)發(fā)布?xì)庀笮畔?，?/p>

水分傳感器、溫度傳感器和光線傳感器測到的氣象數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)模塊發(fā)送到物聯(lián)網(wǎng)

平臺。這樣，不管我們身處何處，都可以知道校園周邊的氣象情況，進(jìn)一步理解和掌

握物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

本課活動讓學(xué)生在項目小組中發(fā)揮各自特長，設(shè)計有實用價值的校園氣象站，引

導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域，為設(shè)計開源硬件創(chuàng)客作品打下堅實的基礎(chǔ)。

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教學(xué)對象分析

學(xué)生在上一課中已經(jīng)學(xué)會通過物聯(lián)網(wǎng)模塊接入互聯(lián)網(wǎng)，他們能正確地將物聯(lián)網(wǎng)模

塊接入擴展板，并能通過Mind+編寫簡單的代碼進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)測試。目前，學(xué)生已經(jīng)會

使用溫度傳感器等器材收集環(huán)境數(shù)據(jù)，可以用較短的時間認(rèn)識水分傳感器，通過編寫

程序獲取水分傳感器是否接觸到水的信息。學(xué)生能進(jìn)一步鞏固并結(jié)合所學(xué)技能，獲取

所需數(shù)據(jù)后，通過物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行消息的發(fā)送和接收，根據(jù)預(yù)設(shè)任務(wù)設(shè)計能獲取相關(guān)環(huán)境

信息的智能氣象站。

通過多年的信息技術(shù)學(xué)習(xí)，八年級的學(xué)生具有一定項目合作能力，在綜合實踐活

動課中，他們能組建活動小組并做好任務(wù)分工工作，但是完全由學(xué)生自由組合，可能

會較少考慮優(yōu)勢互補、強弱搭配，需要教師的適度參與?；顒咏Y(jié)束時，學(xué)生有上次綜

合實踐課的經(jīng)驗，能以項目小組為單位進(jìn)行項目的交流和總結(jié)，但需要教師通過過程

性評價引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行項目總結(jié)與反思，提出改進(jìn)意見。

通過本課的學(xué)習(xí)，學(xué)生既了解氣象知識，又進(jìn)一步體驗IoT與開源硬件的有機融

合，能以小團(tuán)隊合作的形式解決問題，提高合作溝通能力和創(chuàng)新意識。

教學(xué)目標(biāo)

1.了解水分傳感器的工作原理和使用方法。

2.了解利用水分傳感器及micro：bit內(nèi)置傳感器獲取氣象數(shù)據(jù)的方法。

3.了解基于物聯(lián)網(wǎng)模塊發(fā)送和接收氣象信息的方法，會根據(jù)氣象信息發(fā)出氣象

警報。

教學(xué)重點和難點

1.教學(xué)重點。

了解水分傳感器，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)模塊設(shè)計校園氣象站。

2.教學(xué)難點。

分析氣象數(shù)據(jù)，通過物聯(lián)網(wǎng)發(fā)送氣象警報。

教學(xué)方法

1.比較觀察法：播放介紹氣象站的視頻，展示氣象站及氣象儀器的圖片，讓學(xué)生

初步了解氣象站，了解氣象信息和氣象儀器。展示用開源硬件設(shè)計氣象題材的視頻或

技術(shù)帖，展示相關(guān)器材，讓學(xué)生了解水分傳感器等傳感器相關(guān)知識。

視頻可播放《自動氣象站》《探訪百年氣象站》等，技術(shù)帖可參考《氣象站方案

B計劃》等，讓學(xué)生從多個角度了解氣象站及氣象相關(guān)知識，了解智能硬件在氣象方

面的應(yīng)用，進(jìn)一步感受IoT的應(yīng)用價值。

2.演示講授法：講述如何用傳感器獲取氣象數(shù)據(jù)，結(jié)合開源硬件通過物聯(lián)網(wǎng)傳

遞氣象信息。

3.任務(wù)驅(qū)動法；以設(shè)計物聯(lián)網(wǎng)氣象站為主題，學(xué)生根據(jù)任務(wù)的具體要求，開展

小組合作的探究性學(xué)習(xí)，各組成員圍繞所選主題，結(jié)合自學(xué)資料，測試新傳感器。

4.交流、評價法：在作品設(shè)計過程中和設(shè)計結(jié)束后，讓學(xué)生充分展示設(shè)計思路,

鼓勵學(xué)生參與評價。

教學(xué)準(zhǔn)備

1.教學(xué)環(huán)境：計算機網(wǎng)絡(luò)教室（可正常聯(lián)網(wǎng)）、無線WiFi環(huán)境、轉(zhuǎn)播控制系統(tǒng)。

其中，無線路由器最好使用工業(yè)級路由器，以確保多個設(shè)備可同時順利無線聯(lián)網(wǎng)。

2.實驗器材準(zhǔn)備：micro：bit^micro：mate擴展板、物聯(lián)網(wǎng)模塊、水分傳感

器、數(shù)據(jù)線、燒杯和滴管。

教學(xué)過程

教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖

1.播放視頻：《自動氣象站》等，觀看視頻，思在上一節(jié)課學(xué)

讓學(xué)生對氣象站有一定的認(rèn)識，感受氣考?xì)庀笮畔⑴c智能習(xí)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)

象儀器在氣象觀測中的作用，請學(xué)生交硬件的關(guān)系。上，本活動結(jié)合氣

流對氣象站的認(rèn)知。象主題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)

情景體驗，2.提出問題1：如果讓你設(shè)計智學(xué)生代表發(fā)一步結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)設(shè)

導(dǎo)人新課能校園氣象站，你會如何設(shè)計？言，其他學(xué)生交流計開源硬件應(yīng)用創(chuàng)

問題2：獲取氣象信息需要哪些器互動，感受開源硬客作品。

材？指出目前的氣象信息需要各種智能件的神奇魅力。通過對氣象站

硬件輔助收集數(shù)據(jù)。的主題認(rèn)知，在交

3.展示運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)的氣象交流、討論，哪些流中開拓學(xué)生設(shè)計

站，引導(dǎo)學(xué)生思考：氣象站需要收集哪傳感器適用于氣象思路，提升對開源

些信息？需要用到哪些傳感器？站獲取氣象信息。硬件的應(yīng)用能力。

1.布置任務(wù)：了解任務(wù)內(nèi)給學(xué)生留有一

使用開源硬件和現(xiàn)有傳感器，設(shè)計容，分析完成任務(wù)定的創(chuàng)新空間，學(xué)

智能校園氣象站（指定要有降雨監(jiān)測和所需器材及實現(xiàn)方生可以根據(jù)任務(wù)說

物聯(lián)網(wǎng)功能）。法，開始準(zhǔn)備活動明，自行設(shè)計，完

2.任務(wù)說明：器材。成相應(yīng)的任務(wù)。

智能氣象站要能監(jiān)測校園局部區(qū)域

布置實踐活的氣溫、照度、土壤濕度、風(fēng)向、降雨

動任務(wù)情況等氣象數(shù)據(jù)信息。

3.任務(wù)分析：

（1）基于物聯(lián)網(wǎng)模塊報送水分傳

感器、主控板內(nèi)置溫度傳感器獲取的氣

象數(shù)據(jù)。

（2）對開源硬件進(jìn)行編程。

（3）根據(jù)需求，準(zhǔn)備硬件器材。

第15課時

1.認(rèn)識可用于監(jiān)測是否下雨的傳了解新傳感器為了實現(xiàn)監(jiān)測

感器。的應(yīng)用。降雨情況，需要用

2.閱讀教材P86的內(nèi)容，了解水水分傳感器，先認(rèn)

分傳感器的工作原理。提示學(xué)生：水分識新傳感器的不同

傳感器一般采用模擬端口作為數(shù)據(jù)傳輸種類及其工作原理

接口，應(yīng)根據(jù)擴展板上的接口標(biāo)識，正和應(yīng)用。

確地將水分傳感器的線纜接入擴展板的

認(rèn)識水分傳

感器端口（如P0）。

3.測試傳感器功能。打開Mind+

編程平臺，讀取水分傳感器數(shù)據(jù)。為了

便于觀察水分傳感器的數(shù)據(jù)測量情況，

開啟Mind十串口監(jiān)視器，使用串口監(jiān)視

器實時查看水分傳感器的值，高效測試

水分傳感器的工作狀況。

4.討論水分傳感器的應(yīng)用。

1.組建項目學(xué)習(xí)小組：以項目為核學(xué)生的成長是

_媚姆例&,4禍洛版心，明外技妥兀帽品藉架是棒

浚砰匿奧并進(jìn)行功能演示。在演示過魯：熊希芝確定設(shè)

作品展示與

程中,（舒馳蝌口關(guān)問題o小》案后:明確小除,詣蝴窗趟

交流

（3）小組確定智能氣象站設(shè)計方組成員任務(wù)分工。穩(wěn)中能更好發(fā)揮

案。1.作品還有哪些優(yōu)化空間？賓料到技木1可特長不翩睚手

題時藕施藉黑料贏想

彳軒如何讓降雨警報更智能化？甯教材，求助同組

總結(jié)、思考

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團(tuán)隊合作設(shè)

計項目示學(xué)生不可以讓水分傳感器接口處接觸寫降雨報警程序，有序進(jìn)行。

水。通過串口監(jiān)視器查在編程過程，

（2）項目小組:汪姐■硬件搭建黑解精器獲臂鬻翻鬻

教學(xué)環(huán)節(jié)一、在/藜哂物,屈'什力口股汨

（3）任編程千合，通過甲口監(jiān)視取的數(shù)據(jù)。得，能用串口曲.視

器查看水分傳感器在不同情況下所獲取器分析所獲得的數(shù)

的數(shù)據(jù)。據(jù)，判斷傳感器是

（4）得到試數(shù)據(jù)后，估算降雨狀否檢測到降雨。

態(tài)的臨界值，編寫降雨警報程序。當(dāng)水

分傳感器所獲取的數(shù)值，高于一定的

值，即可判定為降雨，此時蜂鳴器響，

發(fā)出警報，否則蜂鳴器不發(fā)聲。

第16課時

T

得解，的算嬖送相應(yīng)的信息到物聯(lián)網(wǎng)平的資料’對作品進(jìn)生搜索信息能力，

2.觀看物聯(lián)網(wǎng)與氣象主題結(jié)合的行評價，學(xué)習(xí)亮在交流中多角度提

口0

創(chuàng)客年樸確認(rèn)物聯(lián)網(wǎng)平臺是否收到信點，思考不足上升對技術(shù)的認(rèn)知，

分享作品,息，并查翻工整第豳31藕所設(shè)計處。以展示優(yōu)秀作品培

的作如愚副詢做嘴靚組在設(shè)計方

導(dǎo)入新課以小組為單位養(yǎng)學(xué)生賞析作品為

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礴藕工季版生以組為單位展示作備頭驗器材。

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