第七单元 活动2 利用物联网技术优化生物学实验 教学设计2025-2026学年苏科版（2023）初中信息技术八年级下册

你们看看这个小叉子，我告诉你，它是土壤湿度传感器，到手也就两三块。把它放进土里，它能自动检测土壤是否缺水，假如缺水时，这个玩意儿会输出高电平。然后我们再搭配一个继电器和水泵，不到五块钱就能做一个自动浇花装置，让家里的花花草草都能自由喝水。如果你也喜欢这些电子元器件，可以加入组织一起玩。 课时编号 015 备课时间 上课时间 课　　题 活动2 利用物联网技术优化生物学实验 教学目标 信息意识： 1、学生能清晰认识到物联网技术在生物学实验中的应用价值，增强对科技与学科融合信息的敏感度。 2、能够主动收集、整理和分析与实验相关的信息，理解物联网技术对提升实验准确性和科学性的重要意义。 计算思维： 1、引导学生运用逻辑思维设计基于物联网技术的实验方案，理解实验中数据采集、处理和分析的计算过程。 2、培养学生通过对实验数据的计算和分析，得出科学结论的能力，提升解决实际问题的思维水平。 数字化学习与创新： 1、学生能够借助数字化工具和平台，自主探究物联网技术在生物学实验中的应用方法，提高数字化学习能力。 2、鼓励学生在实验过程中创新运用物联网技术，尝试改进实验设计和操作流程，培养创新精神和实践能力。 信息社会责任： 1、培养学生在实验中严谨、科学的态度，确保实验数据真实可靠，尊重科学事实和知识产权。 2、引导学生认识到科技进步对学科发展的推动作用，激发学生运用科技知识服务社会、推动科学进步的责任感。 教学重点 1、指导学生利用物联网技术重新设计 “探究水分对植物生长的影响” 和 “探究植物呼吸作用产生的二氧化碳浓度” 实验。 2、帮助学生掌握实验数据的收集、记录和分析方法，根据实验结果得出科学结论。 教学难点 1、让学生深入理解物联网技术在实验中的原理和应用，解决实验过程中可能出现的技术问题。 2、培养学生运用物联网技术对其他生物学实验进行优化设计的迁移能力，实现知识的灵活应用。 教学方法 讲授法、实验探究法、小组合作法、问题引导法。 教学准备 1、实验器材：土壤湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、若干盆长势相近的植物（如绿萝、吊兰等）、数据记录设备（如带有数据采集软件的电脑或平板电脑）、密封透明容器（用于探究植物呼吸作用）。 教学资源： 2、多媒体课件：包含物联网技术原理、传感器工作方式的动画演示，以及实验操作步骤、数据处理方法的讲解视频。 3、在线学习平台：上传相关学习资料、实验指导手册，方便学生课后查阅和交流。 教　学　过　程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入（5 分钟） 1. 展示传统生物学实验中探究水分对植物生长影响的场景图片，提问学生传统实验方法的局限性。 2. 播放一段利用物联网技术优化后的生物学实验视频，展示传感器实时监测数据的画面，引发学生对新技术应用的兴趣，提问：“物联网技术如何改变我们的生物学实验？” 学生认真观看图片和视频，积极思考并发言，分享对传统实验局限性的认识和对新技术应用的期待。 通过对比传统与现代实验方式，激发学生的好奇心和探究欲望，自然导入本节课内容。 知识讲解（8 分钟） 1. 讲解物联网技术的基本概念，重点介绍传感器在数据采集方面的作用，结合动画演示土壤湿度传感器和二氧化碳浓度传感器的工作原理。 2. 举例说明物联网技术在生物学实验中的优势，如数据实时性、准确性和可重复性等，通过具体案例展示其应用效果。 3. 介绍实验探究的一般流程（如图 7 - 4 所示），强调每个环节在利用物联网技术优化实验中的重要性。 学生认真听讲，做好笔记，对物联网技术和实验流程有初步认识，对不理解的地方及时提问。 系统地向学生传授物联网技术在生物学实验中的应用知识，为后续实验设计和操作奠定基础。 实验设计指导（12 分钟） 1. 以 “探究水分对植物生长的影响” 实验为例，引导学生思考如何选择合适的传感器（如土壤湿度传感器），讲解选择依据（测量范围、精度、稳定性等）。 2. 组织学生分组讨论实验方案，包括所选植物、猜想和假设、实验方法等，填写相关实验表格。教师深入各小组，观察讨论情况，适时给予指导和建议，如帮助学生完善实验思路、规范实验步骤。 3. 用同样的方法指导 “探究植物呼吸作用产生的二氧化碳浓度” 实验设计，强调实验中的注意事项，如传感器的放置位置、数据采集频率等。 学生小组内积极讨论，结合教师指导确定实验方案，填写实验表格，明确实验步骤和分工。 培养学生的团队合作能力、自主探究能力和实验设计能力，让学生在实践中理解和应用所学知识。 实验实施（15 分钟） 1. 为每个小组发放实验器材，指导学生正确安装和连接传感器与数据记录设备。 2. 组织学生按照设计好的实验方案进行实验，提醒学生认真记录实验数据，如土壤湿度、二氧化碳浓度、植物生长状况等，填入相应表格。 3. 教师在实验室巡回指导，及时解决学生在实验过程中遇到的技术问题和操作难题，如传感器故障、数据异常等。 学生小组合作进行实验操作，认真观察实验现象，准确记录实验数据，遇到问题及时向教师请教。 培养学生的实践操作能力和解决实际问题的能力，让学生亲身体验物联网技术在实验中的应用过程。 数据分析与结论（10 分钟） 1. 组织学生对实验数据进行整理和分析，指导学生绘制二氧化碳浓度的变化曲线（针对实验 2），引导学生从数据中发现规律。 2. 提出问题：“根据实验数据，我们能得出什么结论？实验结果与我们的猜想和假设一致吗？如果不一致，可能的原因是什么？” 组织学生进行小组讨论和全班交流。 3. 对学生的分析和结论进行点评和总结，强调科学实验的严谨性和数据分析的重要性。 学生认真整理分析实验数据，绘制图表，小组讨论得出结论，积极发言分享讨论结果，听取教师点评和其他小组的意见。 培养学生的数据分析能力、逻辑思维能力和科学探究精神，让学生学会从实验数据中得出科学结论。 拓展思考（5 分钟） 1. 提出问题：“还有哪些实验可以借助物联网技术进行改进，使实验结论更加可靠？” 引导学生结合所学知识进行思考和讨论，鼓励学生大胆创新。 2. 组织学生思考信息科学学科实验能从其他学科的实验中得到哪些启发，促进学科间的融合和知识迁移。 学生积极思考，踊跃发言，分享自己的想法和观点，与同学进行交流和碰撞。 开拓学生的思维，培养学生的创新能力和学科融合意识，引导学生进一步探索物联网技术在实验中的应用潜力。 课堂小结（2 分钟） 1. 总结本节课重点内容，包括物联网技术在生物学实验中的应用、实验设计与实施过程、数据分析方法和得出的结论等。 2. 强调物联网技术对推动科学实验发展的重要性，鼓励学生在今后的学习和生活中继续探索科技与学科实验的融合应用。 学生跟随教师思路回顾知识点，强化对本节课内容的理解和记忆。 巩固课堂学习成果，强化学生对物联网技术应用的认识和探索精神。 教学反思 通过本节课教学，学生积极参与实验设计和操作，对物联网技术在生物学实验中的应用有了较深入的理解。但教学中也存在一些不足： 部分学生在理解传感器工作原理时存在困难，后续教学中可增加更多实践操作演示，帮助学生理解。 在实验数据处理环节，部分学生对数据分析方法掌握不够熟练，需要在今后教学中加强相关练习。 小组合作中，个别学生参与度不高，后续可优化小组分工，确保每个学生都能充分参与实验过程。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$