綜合活動3制作土壤水量檢測儀（教學(xué)設(shè)計）2023-2024學(xué)年六年級下冊信息技術(shù)閩教版學(xué)校授課教師課時授課班級授課地點教具設(shè)計意圖本節(jié)課旨在通過制作土壤水量檢測儀，讓學(xué)生在動手實踐中掌握信息技術(shù)知識，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐操作能力。同時，結(jié)合六年級下冊閩教版信息技術(shù)課程內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生對自然科學(xué)的興趣，激發(fā)學(xué)生探索科學(xué)奧秘的熱情。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生的信息意識，讓學(xué)生認(rèn)識到信息技術(shù)在生活中的應(yīng)用。

2.增強(qiáng)學(xué)生的計算思維，通過編程實現(xiàn)土壤水量檢測儀的功能。

3.提升學(xué)生的創(chuàng)新精神，鼓勵學(xué)生在實踐中探索和改進(jìn)檢測儀的設(shè)計。

4.強(qiáng)化學(xué)生的動手實踐能力，通過制作過程提升學(xué)生的操作技能。重點難點及解決辦法重點：1.理解土壤水量檢測儀的原理和構(gòu)造；2.學(xué)會使用編程工具實現(xiàn)檢測儀的數(shù)據(jù)采集和處理。

難點：1.編程語言的理解和應(yīng)用；2.數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性和實時性。

解決辦法：1.通過實物演示和理論講解，幫助學(xué)生理解檢測儀的原理；2.分步教授編程語言，從簡單到復(fù)雜，逐步提升學(xué)生的編程能力；3.針對數(shù)據(jù)處理，提供案例分析和小組討論，引導(dǎo)學(xué)生解決實際問題；4.設(shè)置實踐環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在制作過程中不斷嘗試和調(diào)整，提高解決問題的能力。教學(xué)資源1.軟硬件資源：電腦、編程軟件（如Scratch、ArduinoIDE）、傳感器模塊、土壤濕度傳感器、導(dǎo)線、電池、連接器、電路板等。

2.課程平臺：學(xué)校信息教育平臺、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源庫。

3.信息化資源：與土壤水量檢測儀相關(guān)的教學(xué)視頻、教程文檔、在線編程社區(qū)。

4.教學(xué)手段：多媒體課件、實物展示、小組合作學(xué)習(xí)。教學(xué)過程1.導(dǎo)入（約5分鐘）

-激發(fā)興趣：展示不同土壤濕度的圖片，提問學(xué)生如何判斷土壤的濕度，引發(fā)學(xué)生對土壤水量檢測的興趣。

-回顧舊知：回顧傳感器的基本原理和使用方法，以及編程的基礎(chǔ)概念。

2.新課呈現(xiàn)（約30分鐘）

-講解新知：詳細(xì)講解土壤水量檢測儀的原理，包括傳感器的工作原理、電路連接方式等。

-舉例說明：通過實際案例展示土壤水量檢測儀的設(shè)計和應(yīng)用，如農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)中的濕度監(jiān)測。

-互動探究：分組討論，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識設(shè)計一個簡單的土壤水量檢測儀模型。

3.制作土壤水量檢測儀（約60分鐘）

-學(xué)生活動：學(xué)生按照設(shè)計圖紙和教師指導(dǎo)，動手制作土壤水量檢測儀。

-教師指導(dǎo)：巡回指導(dǎo)，解答學(xué)生在制作過程中遇到的問題，確保每個學(xué)生都能順利完成制作。

4.調(diào)試與測試（約30分鐘）

-學(xué)生活動：學(xué)生進(jìn)行儀器調(diào)試，確保檢測儀能夠準(zhǔn)確讀取土壤濕度數(shù)據(jù)。

-教師指導(dǎo)：觀察學(xué)生調(diào)試過程，提供必要的幫助和指導(dǎo)。

5.數(shù)據(jù)分析與展示（約30分鐘）

-學(xué)生活動：學(xué)生使用編程工具對采集到的土壤濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。

-教師指導(dǎo)：講解數(shù)據(jù)處理的方法，如繪制圖表、計算平均值等。

6.小組展示與評價（約20分鐘）

-學(xué)生活動：各小組展示自己的土壤水量檢測儀，分享制作過程和數(shù)據(jù)分析結(jié)果。

-教師評價：評價學(xué)生的作品，包括設(shè)計、制作、調(diào)試和數(shù)據(jù)分析等方面。

7.總結(jié)與反思（約10分鐘）

-學(xué)生活動：學(xué)生總結(jié)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，反思自己在制作過程中的收獲和不足。

-教師總結(jié)：回顧本節(jié)課的重點內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)土壤水量檢測儀的實際應(yīng)用價值，鼓勵學(xué)生在生活中運用所學(xué)知識。

8.課后作業(yè)（約10分鐘）

-學(xué)生活動：布置課后作業(yè)，要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識設(shè)計一個改進(jìn)的土壤水量檢測儀，并撰寫設(shè)計報告。

-教師提示：提供一些改進(jìn)的方向和建議，如增加數(shù)據(jù)存儲功能、優(yōu)化電路設(shè)計等。教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-土壤濕度檢測在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用：介紹土壤濕度對植物生長的影響，以及如何通過土壤濕度檢測來優(yōu)化農(nóng)業(yè)灌溉。

-傳感器技術(shù)發(fā)展：探討不同類型的傳感器及其在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用，如溫度、濕度、光照等。

-編程在生活中的應(yīng)用：展示編程在其他領(lǐng)域的應(yīng)用實例，如智能家居、智能交通等。

-信息技術(shù)與環(huán)境保護(hù)：介紹信息技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的作用，如環(huán)境監(jiān)測、資源管理等。

2.拓展建議：

-學(xué)生可以進(jìn)一步研究不同類型的土壤濕度傳感器，了解它們的優(yōu)缺點和適用場景。

-組織學(xué)生參觀當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)科技園區(qū)或環(huán)保機(jī)構(gòu)，了解土壤濕度檢測在實際農(nóng)業(yè)和環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用。

-鼓勵學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源或圖書館資料，了解傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢和未來應(yīng)用前景。

-學(xué)生可以嘗試使用不同的編程語言或平臺，開發(fā)更復(fù)雜的土壤濕度檢測系統(tǒng)，如加入數(shù)據(jù)存儲和遠(yuǎn)程傳輸功能。

-組織學(xué)生參與科技創(chuàng)新活動，如設(shè)計比賽或科學(xué)展覽，展示他們的土壤濕度檢測儀作品。

-引導(dǎo)學(xué)生思考如何將信息技術(shù)與環(huán)境保護(hù)相結(jié)合，提出自己的創(chuàng)新想法和解決方案。

-鼓勵學(xué)生參與社區(qū)服務(wù)項目，如利用所學(xué)的土壤濕度檢測技術(shù)為社區(qū)提供環(huán)境監(jiān)測服務(wù)。

-學(xué)生可以嘗試設(shè)計一個基于土壤濕度檢測的自動化灌溉系統(tǒng)，提高灌溉效率并節(jié)約水資源。

-組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，探討如何將土壤濕度檢測技術(shù)應(yīng)用于智能家居系統(tǒng)，提升居住環(huán)境的舒適度。板書設(shè)計①土壤水量檢測儀制作步驟

-原理講解

-傳感器選擇

-電路連接

-編程實現(xiàn)

-調(diào)試與測試

②傳感器工作原理

-電阻式傳感器

-電容式傳感器

-電壓式傳感器

③編程基礎(chǔ)知識

-變量與數(shù)據(jù)類型

-循環(huán)與條件語句

-串口通信

④土壤濕度數(shù)據(jù)分析

-數(shù)據(jù)讀取

-數(shù)據(jù)處理

-結(jié)果展示

⑤安全注意事項

-電路連接安全

-使用安全

-數(shù)據(jù)處理安全典型例題講解1.例題：設(shè)計一個簡單的土壤濕度檢測程序，要求程序能夠讀取傳感器的數(shù)據(jù)，并在串口監(jiān)視器上顯示土壤濕度值。

解答：首先，需要初始化串口通信，然后通過讀取傳感器返回的數(shù)據(jù)來計算土壤濕度。以下是示例代碼：

```c

voidsetup(){

Serial.begin(9600);//初始化串口通信，設(shè)置波特率為9600

pinMode(AnalogPin,INPUT);//設(shè)置模擬輸入引腳

}

voidloop(){

intsoilMoistureValue=analogRead(AnalogPin);//讀取土壤濕度值

Serial.print("SoilMoisture:");

Serial.println(soilMoistureValue);//在串口監(jiān)視器上顯示

delay(1000);//每隔1秒讀取一次數(shù)據(jù)

}

```

2.例題：編寫一個程序，實現(xiàn)土壤濕度檢測儀的數(shù)據(jù)采集和顯示，要求當(dāng)土壤濕度低于某個閾值時，通過LED燈亮起警示。

解答：在程序中添加一個閾值變量，并根據(jù)土壤濕度值判斷是否點亮LED燈。以下是示例代碼：

```c

voidsetup(){

pinMode(AnalogPin,INPUT);//設(shè)置模擬輸入引腳

pinMode(LED,OUTPUT);//設(shè)置LED引腳為輸出

Serial.begin(9600);//初始化串口通信

}

voidloop(){

intsoilMoistureValue=analogRead(AnalogPin);//讀取土壤濕度值

Serial.print("SoilMoisture:");

Serial.println(soilMoistureValue);//顯示土壤濕度值

if(soilMoistureValue<Threshold){

digitalWrite(LED,HIGH);//土壤濕度低于閾值，點亮LED燈

}else{

digitalWrite(LED,LOW);//土壤濕度正常，關(guān)閉LED燈

}

delay(1000);//每隔1秒讀取一次數(shù)據(jù)

}

```

3.例題：設(shè)計一個程序，用于控制灌溉系統(tǒng)，當(dāng)土壤濕度低于設(shè)定的閾值時，自動啟動灌溉泵。

解答：在程序中添加一個控制灌溉泵的引腳，并根據(jù)土壤濕度值來決定是否啟動灌溉泵。以下是示例代碼：

```c

voidsetup(){

pinMode(AnalogPin,INPUT);//設(shè)置模擬輸入引腳

pinMode(IrrigationPump,OUTPUT);//設(shè)置灌溉泵引腳為輸出

Serial.begin(9600);//初始化串口通信

}

voidloop(){

intsoilMoistureValue=analogRead(AnalogPin);//讀取土壤濕度值

Serial.print("SoilMoisture:");

Serial.println(soilMoistureValue);//顯示土壤濕度值

if(soilMoistureValue<Threshold){

digitalWrite(IrrigationPump,HIGH);//土壤濕度低于閾值，啟動灌溉泵

}else{

digitalWrite(IrrigationPump,LOW);//土壤濕度正常，停止灌溉泵

}

delay(1000);//每隔1秒讀取一次數(shù)據(jù)

}

```

4.例題：編寫一個程序，實現(xiàn)土壤濕度檢測儀的數(shù)據(jù)采集、顯示和存儲，要求將數(shù)據(jù)保存到SD卡中。

解答：首先需要配置SD卡模塊，然后編寫代碼將讀取的土壤濕度值寫入SD卡。以下是示例代碼：

```c

voidsetup(){

pinMode(AnalogPin,INPUT);//設(shè)置模擬輸入引腳

Serial.begin(9600);//初始化串口通信

//初始化SD卡模塊

}

voidloop(){

intsoilMoistureValue=analogRead(AnalogPin);//讀取土壤濕度值

Serial.print("SoilMoisture:");

Serial.println(soilMoistureValue);//顯示土壤濕度值

//將數(shù)據(jù)寫入SD卡

writeDataToSD(soilMoistureValue);

delay(1000);//每隔1秒讀取一次數(shù)據(jù)

}

```

5.例題：設(shè)計一個程序，實現(xiàn)土壤濕度檢測儀的數(shù)據(jù)采集、顯示和通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器。

解答：首先需要配置無線模塊，然后編寫代碼將讀取的土壤濕度值通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到服務(wù)器。以下是示例代碼：

```c

voidsetup(){

pinMode(AnalogPin,INPUT);//設(shè)置模擬輸入引腳

Serial.begin(9600);//初始化串口通信

//初始化無線模塊

}

voidloop(){

intsoilMoistureValue=analogRead(AnalogPin);//讀取土壤濕度值

Serial.print("SoilMoisture:");

Serial.println(soilMoistureValue);//顯示土壤濕度值

//通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)到服務(wù)器

sendDataToServer(soilMoistureValue);

delay(1000);//每隔1秒讀取一次數(shù)據(jù)

}

```課堂1.課堂評價

-提問環(huán)節(jié)：通過提問學(xué)生關(guān)于土壤水量檢測儀制作過程中的關(guān)鍵步驟和原理，評估學(xué)生對知識的掌握程度。

-觀察學(xué)生操作：在學(xué)生動手制作土壤水量檢測儀時，觀察他們的操作技巧、解決問題的能力以及團(tuán)隊合作情況。

-實時測試：進(jìn)行小測驗，檢驗學(xué)生對傳感器原理、編程知識和數(shù)據(jù)處理技能的掌握。

-小組討論：通過小組討論的形式，評估學(xué)生之間的溝通能力和協(xié)作精神。

-反饋與調(diào)整：根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)，及時調(diào)整教學(xué)策略，確保每個學(xué)生都能跟上教學(xué)進(jìn)度。

2.課堂互動

-鼓勵學(xué)生提問：在課堂上積極鼓勵學(xué)生提問，解決他們在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題。

-分組討論：將學(xué)生分成小組，讓他們在小組內(nèi)討論和解決問題，培養(yǎng)他們的團(tuán)隊協(xié)作能力。

-實踐操作：通過實際操作，讓學(xué)生將理論知識應(yīng)用到實踐中，提高他們的動手能力。

3.作業(yè)評價

-作業(yè)批改：對學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行認(rèn)真批改，關(guān)注他們的完成情況、錯誤類型和改進(jìn)空間。

-個性化反饋：根據(jù)每個學(xué)生的作業(yè)情況，提供個性化的反饋，指出他們的優(yōu)點和需要改進(jìn)的地方。

-及時反饋：在作業(yè)批改后，及時將反饋信息傳達(dá)給學(xué)生，幫助他們了解自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度。

-鼓勵進(jìn)步：在評價中強(qiáng)調(diào)學(xué)生的進(jìn)步和努力，鼓勵他們繼續(xù)努力提高。

4.評