第18课 土壤湿度控制好（教学设计）信息科技人教版六年级全一册

该小学信息科技教学设计聚焦土壤湿度控制系统的组成、原理及算法分析，通过“拯救植物小分队”情景导入，对比枯萎与茂盛植物引发兴趣，从传感器认识到系统原理，再到算法三步骤（输入、计算、输出）分析，搭建递进式学习支架。 此资料特色在于深度融合新课标核心素养，信息意识方面引导学生认识信息技术在农业中的应用，计算思维通过算法流程图分析培养逻辑能力，数字化创新与实践体现在数字资源平台程序体验及任务单操作。项目式学习结合启发式教学，视频、动图辅助理解，提升学生实践与思维能力，为教师提供清晰教学环节和丰富资源支持。

第18课《土壤湿度控制好》教学设计 一、教学设计理念（新课标） 本课程设计遵循新课标的要求，注重培养学生的信息意识、数字化创新与实践能力、计算思维以及信息责任意识。通过项目式学习，学生将理论与实践相结合，理解土壤湿度控制系统的基本组成和原理，并能够运用算法分析解决实际问题。 二、教学内容分析 本课主要内容包括：土壤湿度控制系统的基本组成、土壤控制系统的基本原理：通过传感器检测土壤湿度，控制器处理数据并发出指令，执行器调节湿度、控制土壤湿度的算法分析：通过算法三步骤输入、计算、输出完成土壤控制系统的分析过程 三、教学对象分析 教学对象为小学六年级学生，具备一定的信息技术基础，但对控制系统和算法的理解较为初步。学生好奇心强，喜欢动手实践，但抽象思维能力尚在发展中。 四、教学目标（核心素养） 1、信息意识：学生能够理解土壤湿度控制系统的基本组成和原理，认识到信息技术在农业中的应用。 2、数字化创新与实践：学生能够通过实践操作，掌握土壤湿度控制系统的基本操作和简单编程过程。 3、计算思维：学生能理解并分析控制土壤湿度的基本算法，培养逻辑思维能力。 4、信息责任意识：学生能够认识到信息技术应用中的责任，如数据准确性和系统可靠性。 五、教学重难点 1、重点：土壤湿度控制系统的基本组成和原理。 2、难点：控制土壤湿度的算法分析，能够用算法的三步骤：输入、计算和输出分析土壤湿度控制系统的的基本过程。 六、教学策略 项目式学习：通过实际项目，学生动手操作，理解系统组成和原理。 启发式教学：通过提问和讨论，引导学生思考算法的工作原理。 七、教学资源准备 PPT、教学视频、活动探究单、人教信息科技数字资源平台的账号 8、 教学步骤 教学环节 教 师 讲 解 学 生 活 动 设 计 意 图 情景导入 （5分钟） 1、教师讲解：同学们，今天我们要化身‘拯救植物小分队’的成员，接受一项特别的任务！你们看，这张图片里的植物已经枯萎了，而另一张图片里的植物却长得非常茂盛。为什么会出现这种情况呢？ 【邀请学生回答】 -- 想象一下，如果我们能像科学家一样，设计一个‘智能土壤湿度控制系统’，让植物随时都能喝到适量的水，是不是就能拯救这些枯萎的植物了呢？ 2、过渡：那么今天我们就来了解土壤湿度控制系统的奥秘吧！ 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 通过创设“拯救植物小分队”的故事引入主题 新课讲授（30分钟） 1、 土壤湿度控制系统的基本组成（10） 1、 教师讲解：为什么土壤湿度对作物的生长这么重要呢？我们通过一个视频来了解一下吧【观看视频】--视频中提到，如果土壤湿度过低，会带来什么影响？(无法满足作物生长的水分，导致生长受限，影响作物品质)--如果土壤湿度过高，又会有什么影响呢？（土壤通气性变差，影响根系的呼吸作用，引发根系病害）--在土壤湿度控制系统中，有用到许许多多的设备，其中用到的一个传感器是？（土壤湿度传感器） 2、 过渡：到底什么是土壤湿度传感器呢？我们接下来一起去学习吧！ 1、教师讲解：我们在认识土壤出啊干起之前，先来思考两个问题，①什么是土壤湿度传感器？②土壤湿度传感器是怎样工作的呢？【学生回答】--听了同学们的回答，都非常棒！把自己对湿度传感器的理解都讲解到位啦，那么老师来做个简单的总结。首先什么是土壤湿度传感器呢？土壤湿度传感器是用于检测土壤中的水分的传感器。土壤湿度传感器通过判断土壤中水分含量的多少来判定土壤湿度的大小。请同学们看到下面这张图片，这就是智能农业中常见的土壤湿度传感器，前面有个小探头，那么它的工作过程是怎样的呢？其实很简单，当传感器探头悬空时，土壤湿度传感器输出的数据为0；当传感器探头插入土壤中时，电路处于导通状态，输出土壤湿度数据。 2、过渡：土壤湿度控制系统如何根据土壤传感器的数据进行工作？我们继续探索！ 1、教师讲解：同学们，请看到上面这三幅图，那么我们根据算法的三步骤，一起来分析一下土壤湿度控制系统在接收到传感器的数据时是如何工作的吧。首先，在输入过程我们应该会接收到谁传递的数据？（土壤湿度传感器传递的数据）非常棒，那么在计算环节中，系统会对数据进行判断，看是否超过一定的阈值。如果超过，就说明土壤已经很湿了我们不需要再浇水，所以这个时候就会发送关闭喷灌模式指令。如果低于某个阈值，也就是说土壤已经很干了，要立刻马上去浇水，那么我们应该发送什么指令？（发送开启喷灌模式指令）那么最终输出的结果就是。喷灌设备不工作或者控设备工作。 2、过渡：那么土壤湿度控制系统如何利用土壤湿度传感器完成土壤含水量的控制呢？ (二)、土壤湿度控制系统的基本原理（10分钟） 1、教师讲解：请同学们打开“人教信息科技数字资源平台”的土壤湿度控制好体验程序。体验一下简单的土壤湿度控制系统的工作过程，并尝试完成活动探究任务单（老师要演示在哪里可以找到这个程序，如果学生没有账号，要先注册账号，具体步骤参考文件夹的附件文档） 2、过渡：我们先来看看活动探究单的内容都有哪些吧！ 1、教师讲解：那么同学们请看到活动探究任务单，完成2个任务：第一， 1.运行控制系统，利用传感器采集5 个土壤湿度数据观察显示的湿度数据以及对应的喷灌器状态（是否喷水），把实验的数据填写上去。第二：湿度传感器中设定的湿度阈值是多少？ 2、过渡：下面同学们开始练习吧！ 1、教师讲解：时间到，那个同学来说说自己的实验数据呢？（邀请学生回答）--上面是老师的实验数据，同学们可以做个简单的参考。那么第二个问题：土壤湿度的阈值是多少？（30%） 2、过渡：土壤湿度改变了，对于土壤湿度控制系统而言，哪个步骤发生改变？有哪些影响？我们继续去一探究竟吧！ 1、教师讲解：我们结合这个动图简单分析这个程序的运行过程。首先，如果湿度比较低的话，那么我们可以看到喷灌起自动换水，所以土壤湿度的变化相当于改变了控制系统的输入，那么经过计算后，输出会发生相应的变化导致。从而实现土壤湿度的控制。 2、过渡：那么针对阈值，我们进一步分析土壤湿度控制系统中的算法流程。 (三)、土壤控制系统的算步骤分析（10分钟） 1、教师讲解：对于土壤传感器检测到的土壤温度是连续不断变化的，属于开关量还是连续量？（连续量）--对于喷灌设备模式的打开和关闭，属于开关量还是连续量？（开关量）--在明白了这两个量的性质后，接下来我们一起完成活动探究单的探究任务二：请根据活动探究单中记录的一个湿度数据，把它作为阈值，在活动探究单中补充控制土壤湿度的算法流程图。 2、过渡：我们可以先来简单的分析这流程图的基本过程。 1、教师讲解：首先，流程图的输入部分就是输入土壤湿度数据。那么，剩下的三个空格我们应该要写成什么数据呢？ 2、过渡：现在，同学们开动自己的脑筋，完成自己活动探究单的第二个探索任务吧 1、教师讲解：时间到，那么哪个同学愿意上台分享自己分析的结果呢？（邀请同学回答）--那么同学们可以根据老师上面的图，检查以下自己的填对没有 2、过渡：我们已经对土壤控制系统的阈值用流程图进行分析，那么整个土壤湿度控制系统的工作过程还会涉及到哪些内容呢？我们继续深入探究吧！ 1、教师讲解：我们同样看到这个图，对于土壤控制系统，“监测湿度—判断湿度是否超标—控制喷灌器工作”这个过程是否属于开环控制还是闭环控制？（闭环控制）如果要结束土壤控制系统的工作，是否只能关闭电源？（是，要关闭电源，才能让它停止工作） 2、过渡：那么我们今天的学习内容也即将进入尾声，下面我们一起总结一下吧！ 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 3、 观看视频 1、 认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 4、动手体验 5、填写任务单 1、 认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 1、 认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 1、 认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 4、完成任务单 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 4、完成任务单 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 通过视频让同学们对“土壤湿度对作物的生长有很重要的作用”的问题有进一步的认识 通过图片的方式讲解土壤湿度传感器，更容易理解。 通过算法三步骤分析土壤湿度控制系统的基本过程，在计算环节中，讲解完土壤湿度高应发送“关闭喷灌模式”指令，进而让学生自己回答出土壤湿度过低，应该发送“开启喷灌模式”指令，培养学生举一反三的计算思维能力。 通过活动探究任务单，同学们在体验的过程中更加有目标性 通过动图分析土壤控制系统的改变状态，更便于同学理解 结合前面学习的开关量和连续量，为下文的流程图的分析奠定基础 通过活动探究单的流程图补充，让同学们流程图的环节理解更加透彻，提升学生的计算思维 通过活动探究单的流程图补充，让同学们流程图的环节理解更加透彻，提升学生的计算思维 通过对土壤湿度控制系统的整体分析，对开环控制和闭环控制联系到时日常生活中，锻炼学生将学习到的知识结合到生活中 学生实践 （5分钟） 1、体验平台“土壤湿度控制好”程序 2、完成任务单的填写 （该环节包含在新课讲授中） 1、体验程序 2、完成任务单的填写 通过程序体验加深对土壤湿度控制系统的工作过程有深入的了解 课堂总结 （3分钟） 1、教师讲解：土壤湿度控制系统主要用到的设备是？（土壤湿度控制系统）--在土壤湿度控制系统中，土壤的湿度属于（连续）量,喷灌设备的打开和关闭属于（开关）量--改变土壤湿度，相当于改变了系统的输入，导致系统的输出（状态）发生了相应的变化，中间经历了计算的环节，从而实现了对系统的控制。--土壤湿度的控制属于（闭关控制），正常情况下不会停止运行，需要人工干预才能停止闭环控制的过程。 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 锻炼学生的语言表达能力和课堂总结能力 知识拓展 （2分钟） 阅读关于“智能农业”或“智慧花园”的相关资料查找以下问题的答案： 1、除了土壤湿度，还有哪些因素会影响植物的生长？ 2、现代科技中有哪些传感器可以用于监测这些因素？ 3、如何利用数据（如土壤湿度数据）来自动化控制植物的生长环境？？ 1、学生查阅资料 1、通过查阅资料，拓展学生的知识能力。 九、教学板书 （1）土壤湿度控制系统的基本组成 （2）土壤控制系统的基本原理 （3）控制土壤湿度的算法分析 十、教学反思 （1）学生反馈：通过学生的实践操作和讨论，了解他们对系统组成和算法的理解程度。 （2）教学效果：评估学生是否能独立完成土壤湿度控制系统的搭建和简单编程。 （3）改进建议：根据学生的反馈和实际操作情况，调整教学策略和内容，提高教学效果。 1. 学科网（北京）股份有限公司 $土壤温湿度对于作物的生长具有至关重要的作用，它们是影响作物生长的关键因素之一。土壤水分的含量也对作物生长产生深远影响，高水分含量的土壤虽然能够为作物提供充足的水分，但也可能导致土壤通气性变差，进而影响根系的呼吸作用，甚至引发根系病害。相反，土壤水分过低则无法满足作物生长所需的水分，导致作物生长受限，产量降低。因此，要想培育出优良的作物，必须深入了解其生长环境，特别是土壤温湿度和盐化状况。只有掌握了这些关键因素，才能为作物提供适宜的生长条件，确保作物健康生长，获得丰收。同时也需要采取相应的管理措施，如合理灌溉、施肥、调节土壤温度等，以改善土壤环境，提高作物产量和品质。通过土壤传感器的应用，农民可以更加精准的控制生长环境，为农业物提供更为适宜的生长条件，这将有助于提高产品的品质和产量，增强市场竞争力。同时，土壤传感器的应用还可以降低生产成本，通过精准灌溉和施肥，可以减少水肥资源的浪费，通过智能农业设备的应用，可以降低人工成本，这些都将有助于提高农作物种植的经济效益。