第七单元 跨学科主题学习——建设智慧农场 活动5 智慧农场功能现实 教学设计2025-2026学年苏科版（2023）初中信息技术八年级下册

课时编号 018 备课时间 上课时间 课　　题 活动5 智慧农场功能现实 教学目标 信息意识： 1、学生能清晰感知智慧农场中各类数据的重要性，理解信息在农场功能实现中的关键作用。 2、增强学生主动收集、分析和利用智慧农场相关信息的意识，提升对农业生产环境信息的敏感度。 计算思维： 1、引导学生运用逻辑思维设计智慧农场功能实现的流程，理解硬件连接与程序编写的逻辑关系。 2、培养学生通过计算思维解决智慧农场实际问题的能力，如数据处理、设备控制等。 数字化学习与创新： 1、借助数字化工具和平台，学生能够自主探究智慧农场功能实现的方法和技术，提升数字化学习能力。 2、鼓励学生在实践中创新应用所学知识，尝试对智慧农场功能进行优化和拓展，培养创新精神。 信息社会责任： 1、培养学生在智慧农场建设中对数据安全、设备稳定运行的责任感，树立正确的信息伦理观。 2、引导学生认识到智慧农场对农业可持续发展的重要意义，激发学生为农业现代化贡献力量的社会责任感。 教学重点 1、指导学生根据需求选择合适的硬件器材，完成智慧农场硬件的连接或组装。 2、帮助学生理解并编写实现智慧农场功能的数据采集、传输处理和反馈控制程序。 教学难点 1、让学生深入理解物联网技术在智慧农场功能实现中的原理和应用，解决硬件连接和程序编写中的技术难题。 2、培养学生综合运用多学科知识进行智慧农场功能优化和创新的能力，提升跨学科实践能力。 教学方法 讲讲授法、实践操作法、小组合作法、问题引导法。 教学准备 1、智能开发板（如 Arduino、树莓派等）若干。 2、各类传感器（如温度传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、土壤成分传感器等）若干。 3、执行器（如电机、电磁阀、通风设备等）若干。 4、数据线、电源、面包板、杜邦线等配件若干。 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. 展示一段现代化智慧农场自动监测和调控环境的视频，提问：“同学们，视频中的智慧农场是如何做到自动采集数据和控制设备的呢？” 2. 引导学生回顾之前学习的智慧农场功能设计相关知识，引出本节课主题。 学生认真观看视频，积极思考并发言，分享自己对智慧农场数据采集和设备控制的初步想法。 通过直观的视频展示和问题引导，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. 讲解智慧农场采集数据和实现功能的基本原理，结合示意图说明传感器如何采集数据、智能开发板如何处理数据以及执行器如何根据指令工作。 2. 介绍常见的智能开发板、传感器和执行器的类型、功能及特点，如温度传感器的测量范围、智能开发板的编程接口等。 3. 举例说明智慧农场中数据采集、传输处理和反馈控制的实际应用场景，如温室中温度过高时自动开启通风设备。 学生认真听讲，做好笔记，对智慧农场功能实现的原理和硬件设备有初步认识，对不理解的地方及时提问。 系统地向学生传授智慧农场功能实现的相关知识，为后续实践操作奠定基础。 硬件选择与连接（12 分钟） 1. 布置任务：让学生根据智慧农场功能需求和现实条件，选择相应的硬件器材，填写表 7 - 5（系统硬件器材清单）。教师巡视指导，帮助学生确定合适的硬件设备，解答学生在选择过程中遇到的问题。 2. 以温室系统为例，展示硬件连接示意图（如图 7 - 7），详细讲解硬件连接的步骤和注意事项，如传感器与智能开发板的引脚连接、执行器的电源连接等。 3. 组织学生分组进行硬件连接或组装实践，教师在各小组间巡回指导，及时纠正学生的错误操作，确保硬件连接正确。 学生小组内讨论并选择硬件器材，完成表格填写。然后按照教师讲解的步骤进行硬件连接或组装，遇到问题及时向教师请教。 培养学生的实践操作能力和团队合作精神，让学生在实践中掌握硬件选择和连接的方法。 程序编写指导（15 分钟） 1. 讲解智慧农场功能实现的程序编写思路，分别介绍数据采集程序、数据传输和处理程序、数据反馈和控制程序的功能和编写要点。 2. 以简单的代码示例，演示如何在实验平台中新建 “智慧农场” 项目，为每个感知设备、执行设备添加主题，实现数据的采集、传输、存储和处理，以及设备的反馈控制。 3. 组织学生分组编写程序，教师深入各小组，观察学生编程情况，适时给予技术指导和创意启发，如帮助学生解决语法错误、优化程序逻辑等。 学生小组内分工合作，根据功能设计编写程序，认真调试代码，遇到问题及时与小组成员讨论或向教师请教。 培养学生的编程能力和计算思维，让学生在实践中理解和应用程序编写知识实现智慧农场功能。 成果展示与交流（10 分钟） 1. 组织各小组依次展示智慧农场功能实现的成果，包括硬件连接情况、程序运行效果等，其他小组可以提问和提出改进建议。 2. 教师对各小组的展示进行点评，肯定优点，指出不足，如硬件连接的稳定性、程序的准确性和效率等方面，并对共性问题进行总结和讲解。 小组代表自信展示成果，其他学生认真倾听，积极参与互动交流，提出问题和建设性意见，共同完善功能实现方案。 为学生提供展示和交流的平台，促进学生之间的学习和思想碰撞，拓宽学生的思路，提高学生的表达能力和批判性思维。 拓展思考（5 分钟） 1. 提出问题：“除了我们今天实现的功能，智慧农场还可以增加哪些功能？如何进一步优化现有功能？” 引导学生结合农业生产实际和科技发展趋势进行思考和讨论。 2. 鼓励学生大胆想象，如利用人工智能技术实现病虫害智能预警、利用区块链技术实现农产品质量追溯等，并分享自己的创新想法。 学生积极思考，踊跃发言，分享自己对智慧农场功能拓展和优化的想法，与同学进行交流和思想碰撞。 开拓学生的思维，培养学生的创新意识和对前沿科技的关注，引导学生进一步探索智慧农场的发展潜力。 课堂小结（2 分钟） 1. 总结本节课重点内容，包括智慧农场功能实现的原理、硬件选择与连接、程序编写方法以及学生的实践成果和创新想法。 2. 强调智慧农场功能实现对农业现代化的重要意义，鼓励学生在今后的学习和生活中继续探索和实践，为智慧农业发展贡献力量。 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，明确今后的学习方向。 巩固课堂学习成果，强化学生对智慧农场功能实现的认知和对农业科技发展的责任感。 教学反思 通过本节课教学，学生积极参与实践操作和讨论交流，对智慧农场功能实现有了较深入的理解和体验。但教学过程中也存在一些不足： 部分学生在硬件连接和程序编写过程中遇到困难时，独立解决问题的能力有待提高，后续教学中可增加相关的拓展练习和案例分析，培养学生的问题解决能力。 在小组合作过程中，个别小组存在分工不合理、合作效率不高的情况，下次教学可进一步优化小组分组和任务分配，加强对小组合作的指导和监督。 在拓展思考环节，学生的创新想法虽然丰富，但部分想法缺乏可行性分析，后续可引导学生从技术、经济、社会等多方面对创新想法进行综合评估，提高创新方案的质量。 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 $$打造智慧农业平台。其中控制设备可以全自动或半自动调节，外遮阳、内遮阴、顶开窗、风机、水泵、循环风扇照明，平等智能的根据环境作物生长情况等决策进行自动调节。同时对室内外温湿度、光照度、土壤水分、湿度、光辐射度、总辐射度、风速、风向、雨雪雨量、TH值、EC值、空气质量、病虫害等多重信息进行实时监测并预警，形成作物生长环境总监测、作物生长情况总评估、决策智能化、数据化。温室调控系统涵盖智能温室控制、自动灌溉和物联网数据采集、手机控制和大屏控制器。大系统可对温室环境的监测、智能联动、统计分析和信息化管理，为作物的高产、优质、高效、生态、安全创造条件，帮助客户提高效率、降低成本、增加收益。智慧农业数据服务平台结合互联网加智慧管理平台、智慧生产平台、智慧服务平台和智慧经营平台四大平台系统，对于农产品的产地环境、农业投入产品、农事生产全过程的质量安全环境进行数字化管理，实现农产品的质量安全可追溯。此外，监控中心以大数据统计分析，精准预测作物产量、市场价格波动信息、农产品总价值，分析成本费、亩产等多种信息，智能化管理订单、销售和物流各个销售环节。