第三单元第 6 课 校园综合实践基地智慧大棚项目 学历案 2025-2026学年青岛版初中信息技科技第五册

该初中信息科技学历案以“校园综合实践基地智慧大棚项目”为载体，通过“空气湿度检测与控制”“二氧化碳浓度检测”“土壤湿度检测”等任务，引导学生利用掌控板、传感器及Easy IoT平台，学习物联网数据采集、远程监控与自动控制的基本方法。 特色在于以真实情境驱动项目式学习，通过小组合作完成硬件搭建、编程实现（如用Mind+编写传感器数据上传及风扇、舵机控制代码），培养计算思维与数字化学习能力。融入数据安全操作（如数据加密）与自主可控技术意识，体现信息意识与信息社会责任，突出学生主体实践与教师引导下的探究创新。

第 6 课 校园综合实践基地智慧大棚项目 【课题与课时】 课题：校园综合实践基地智慧大棚项目 课时：1 课时 【课标要求】 《义务教育信息科技课程标准 (2022 版)》课程内容要求通过实例感受 万物互联的场景，知道物联网与互联网的异同，认识到物联网的普及对学习 和生活的影响。通过对身边真实应用场景中物联网的分析，认识物联网实现 万物互联的基本原理。能通过智能终端或编写程序，读取并处理含有 物联功 能设备中的数据，并进行适当反馈或控制。初步体会物联网与 大数据、人工 智能之间的关系，并利用相关知识解决一些跨学科的实际问题，认识物联网 中自主可控技术的重要作用。通过分析典型物联应用、使用物联设备、搭建 简易物联系统 等途径，指导学生实践并掌握从物联设备中读取、发送、接收 和使用数据，并了解这些过程背后的物联协议及其主要特点。 【学习目标】 1.学习如何使用物联网技术进行远程监控和管理，理解物联网在智慧大棚中 的实际应用。 2.通过研究制作智慧大棚，了解数据采集的方法，提升对数据分析的理解和 应用能力。 3.在制作过程中体验新技术发展给农业生产带来的便利。 【评价任务】 1.完成任务一、二、三检测目标一。 2.完成任务二、三检测目标二。 3.完成任务三、学以致用实践创新，检测目标二、三。 【资源、前备知识提示】 硬件资源包： 资源类 型 具体内容 安全操作要 点 硬件资 源 掌控板、掌控宝、温湿度传感器、ENS160 空气质量传感器、土壤湿度传感器、 舵 机、风扇、大棚模型。 元器件使用 31 学科网（北京）股份有限公司 资源类 型 具体内容 安全操作要 点 软件资 源 Mind + 编程软件、Easy IoT 平台 Easy IoT 仅 注册学生账 号，不泄露账 号密码；流程 图工具仅本 小组编辑 数字资 源 程序代码 【课前预习】 任务单：校园智慧监测站管理制度准备 必做任务（小组合作）： 查阅资料，了解校园内不同区域（教室、操场、食堂门口等）适宜的环境参 数（如“教室适宜温度 20-25℃ , 光照强度 300-500lx ”）。对照课本 P93-97， 列出校园智慧监测站所需硬件清单及用途（如 “DHT11：测温湿度”）。 选做任务（二选一）： 基础组：观看微课《校园智慧监测站管理与维护》，总结 “校园智慧监测站 管理的基本要点 ”。 挑战组：在 Mind+ 中添加 “数据安全” 扩展，尝试拖拽 “数据加密 ” 积 木，了解数据安全的基本操作。 【学习过程】 （一）创设情境 激趣导入 你家的阳台上有一个小小的蔬菜种植箱，每天你都要亲自浇水、调整灯 光，可一忙起来就容易忘记，导致小苗蔫蔫的。而在郊外的智能大棚里，传 感器正 24 小时监测着空气温湿度、土壤水分和光照强度，数据实时传到云端， 当土壤湿度低于标准值时，滴灌系统会自动开启；光照不足时，补光灯准时 亮起——这就是物联网技术带来的“智慧种植”！今天，我们就将化身农业 科技员，用掌控板、温湿度传感器和物联网平台，为我们学校亲手搭建一个 能自动监测、远程控制的“劳动实践基地智慧大棚 ”，让每一株小苗都能在 你的“指尖 ”下茁壮成长！ （二） 自主合作 探究新知表格 32 学科网（北京）股份有限公司 任务一：空气湿度检测与控制 1.观看视频，说一说：空气湿 度主要体现了空气的潮湿程 度。它对农作物生长有什么作 用 ？我们如何获取这个数据 呢? 一点通 加油站 加油站 二氧化碳含量对蔬菜瓜果成长的影响 二氧化碳含量不足：叶色暗无光泽，植株 长势差；开花晚，雌花少， 花果脱落多； 叶低平，与主枝垂直或 下垂，叶面凸凹不 平；异型果多，成 熟相对较晚，产量低， 优质果品少。 二氧化碳含量过：常引起蔬菜作 物叶 片卷曲，影响光合作用的正常进 行，会影 响作物对氧气的吸收，不能 进行正常的呼 吸代谢作用。 一点通 2.阅读资料做一做：采集空气 湿度数据并发送到 Easy IoT 平台上。 （1）将 DHT11 温湿度传感器 模块接到 掌控宝 的 P13 引 脚。 （2）按照步骤编写代码，完 成湿度数据的采集和上传。下 载程序到掌控板，打开 Easy IoT 平台，查看是否接收到数 据。 3.小组内议一议：大棚内湿度 过大时，通过哪些方法可以降 低湿度值? 4.阅读加油站，试一试：利用 风扇来控制空气湿度，尝试根 据湿度值控制风扇运行。 （1）添加风扇模块，连接到 掌控板 M2 端口。 （2）按照步骤编写代码，实 现控制风扇运行。 任务二：氧化碳浓度检测 1. 阅读加油站，说一说：二氧 化碳对农作物生长有什么影 响？ 2.阅读资料，动手试一试： 获取环境中二氧化碳的浓度 33 学科网（北京）股份有限公司 值，发送到 Easy IoT 进行显 示。 （1）将 “ENS160 ”连接到掌 控宝 ， 并设置模块地址为 0x52。 （2 ）在 “ 传感器 ” 中选择 “ENS160 空气质量传感器 ”。 （3）按下图编写代码，读取 二氧化碳的浓度值，将采集的 数据发送到 Easy IoT 平台 。 （4）观察数据变化。 3.观看视频思考试一试：尝试 使 用 舵 机 来 控 制 窗 户的 开 关，以实现二氧化碳浓度 的 自动调节。 （1）将 舵机连接到掌控宝 P15 接口。 （2）按下图编写代码，控制 舵机。 任务三：土壤湿度检测 1.阅读材料说一说：我们用什 么一起检测土壤湿度，它的原 ENS160 空气质量传感器内置算 法， 直接输出总挥发性有机化合物、 相对二氧 化碳、空气质量指数数据， 环境数据更丰 富、容易理解。通过拨 动图中红色框内的 开关可以改变设备 的地址。 一点通 电容式土壤湿度传感器使用土壤作 为电 容器元件，并使用土壤电荷存储能 力来校 准含水量。电容传感器的优点是 可以连续 34 学科网（北京）股份有限公司 理是什么？ 读取数据，功耗低，性价比 高，通过特定 土壤标定后，精度高。电 容传感器的缺点 是在高盐度下精度差。 加油站 在掌控板上，读取模拟引脚仅支 持 PO 、P1 、P2 、P3 接口。 主控板为“掌控板 ”时，Mind+ 的传感 器中没有土壤湿度传感器的专 用模块，此 时直接使用“读取模拟引 脚 ”指令即可。 2.阅读资料做一做： （1）将土壤湿度传感器连接 到 P0 引 脚 。 （2）编写代码，读取土壤湿 度值。让 OLED 屏每隔 5 秒显 示一次土壤湿度的数据。 （3）将土壤湿度传感器插入 不同湿度 的土壤中，检测土 壤湿度值。 3.小组合作尝试动手试一试： 结合物联网的功能，当土壤属 于干 燥状态时，发送“干旱 预警! ”到 Easy IoT 平台， 当土壤属于潮湿状态时，发 送“湿预警! ”到 Easy IoT 平台。 (三)学以致用 实践创新 温室大棚技术让种植不受季节和地点的限制，作物种类更多，质量和产 量也更高。但控制温室环境的因素很复杂，工作人员要花很多时间，传统的 人工方式效率低、成本高，所以建立温室监测和调节系统很有必要。近年来， 物联网技术的发展让温室大棚变得更智能、现代化和信息化。我们来试试做 个智慧大棚吧。 1. 项目分析和方案设计 传统大棚结构简单，操作和管理需要大量人工，劳动强度大。由于缺乏 智能监控系统，农民很难及时监测和调整大棚内环境，影响作物生长和产量。 但通过传感器、控制器、网络通信等技术，可以实现实时监测环境参数，根 35 学科网（北京）股份有限公司 据预设条件自动调节湿度和二氧化碳浓度等，为作物提供适宜的生长环境， 提高产量和品质。 根据对智慧大棚的分析，结合掌控板和物联网的特点，完成下表中作品 的功能和设计要求。 功能需求 硬件、软件、平台需求 功能描述 温湿度检测和记录 使用温湿度传感器检 测 度、湿度数据 温将相关数据传到Easy IoT 平 台，可以远程查看状态 二氧化碳浓度检测和记录 土壤湿度远程报警 风扇、舵机自动控制 2.资源准备与小组分工 根据需求分析准备相应的资源，小组分工合作完成智慧大棚的制作。 （1）准备工作。 掌控板、掌控宝、温湿度传感器、 ENS160 空气质量传感器、土壤湿度传感 器、 舵机、风扇、大棚模型。 （2）完善 Topic 对应的功能。 （3）根据制作任务进行恰当的小组分工。 3.作品搭建与编程实现 (1)根据“智慧大棚 ”项目的设计思路及方案，将对应模块连接到控制板并固 定到大棚模型上。 (2)完成硬件连接后，按功能完成程序设计。 4.调试与优化 在将 3 个功能整合在一起运行时，可能会发现它们之间存在干扰，导致无法 按照 设定的时间间隔采集数据。为了避免这种干扰，可以采用多线程的方式， 为每个功 能分配 一 个独立的线程，这样就能有效解决问题。 （四）交流展示 评价反馈 1.请小组代表进行项目展示，并对本组遇到的问题以及解决办法进行汇报。 2.其他小组评价:发现优点，提出不足。 3.根据项目评价量表对本次项目实践的过程进行评价。 36 学科网（北京）股份有限公司 评价项 目 评价标准 评价等级 过程评价 根据小组分工.能积极地参与探究活动.主动学习相关知识，掌握相 应技能 ☆☆☆ 会制订有效的设计方案，并按照设计方案开展学习活动 ☆☆☆ 学会正确采集相关数据，并显示在Easy IoT 平台 ☆☆☆ 活动中安全使用各种工具，活动后将工具材料摆放工整 ☆☆☆ 成果评价 能够实现数据采集的功能，作品运行时响应及时 ☆☆☆ 作品中体现出创新意识和个性化设计 ☆☆☆ 作品程序编写规范，逻辑清晰，指令运用恰当 ☆☆☆ 智慧大棚设备控制准确，信息传递准确 ☆☆☆ 填表说明：请将☆涂上颜色，★表示合格，★★表示良好，★★★表示优秀。 （五）归纳总结 拓展提升 本节课你学到了什么知识，有哪些启发和思考，请分享你的收获。 拓展任务：课后尝试将校园智慧监测站的管理制度与学校的其他管理制度进 行对比，找出可以改进的地方。 【检测与作业】 基础闯关（必做） （1）校园智慧监测站的管理制度中，管理员的主要职责是 ( ) A. 使用监测站采集数据 B. 维护设备和数据安全 C. 解读监测数据 （2）数据安全和隐私保护制度中，数据加密的目的是 ( ) A. 防止数据丢失 B. 防止数据被篡改 C. 防止数据被未授权访问 （3）设备维护和更新制度中，设备维护的频率是 ( ) A. 每月一次 B. 每季度一次 C. 每年一次 创新拓展（选做） 设计一份校园智慧监测站的用户培训计划，包括培训内容、培训方式和培训 时间安排。 【学后反思】 我的收获 我的困惑 解决办法 / 后续计划 智慧大棚数据采 集，传输，控制 制作智慧大棚需要具 备哪些技术知识和技 能 网络查找，专家咨询。 37 学科网（北京）股份有限公司 $