第13課

智能溫濕度采集器八年級上01學(xué)習(xí)目標(biāo)內(nèi)容總覽02新知導(dǎo)入03智能溫濕度采集器分析04智能溫濕度采集器算法設(shè)計(jì)05實(shí)現(xiàn)智能溫濕度采集器06課后練習(xí)07課堂小結(jié)08板書教學(xué)目標(biāo)在實(shí)驗(yàn)中遵循數(shù)據(jù)記錄規(guī)范，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度；通過小組協(xié)作理解技術(shù)應(yīng)用的邊界，樹立綠色農(nóng)業(yè)理念。信息社會責(zé)任能識別不同場景下溫濕度監(jiān)測的需求差異，理解數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的價值，養(yǎng)成主動關(guān)注環(huán)境數(shù)據(jù)的意識。信息意識通過分解“采集-傳輸-顯示”任務(wù)流程，掌握順序、分支結(jié)構(gòu)編程邏輯，能運(yùn)用閾值判斷算法實(shí)現(xiàn)警報(bào)功能。計(jì)算思維利用通信模塊創(chuàng)新數(shù)據(jù)傳輸方式，設(shè)計(jì)人機(jī)交互界面，結(jié)合智慧大棚案例提出系統(tǒng)優(yōu)化方案。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新新知導(dǎo)入本課我們要實(shí)現(xiàn)一個智能的溫濕度采集器。該智能溫濕度采集器有兩個主控板設(shè)備，一個作為采集器，負(fù)責(zé)在植物周圍采集溫濕度信息；另一個作為接收器，負(fù)責(zé)接收警報(bào)信息。實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)員探究新知一、智能溫濕度采集器分析探究智能溫濕度采集器和簡易溫濕度采集器相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。相同點(diǎn)不同點(diǎn)①具有相同的數(shù)據(jù)采集模塊①具有不同的數(shù)據(jù)傳輸模塊②具有相同的數(shù)據(jù)輸出模塊②在硬件設(shè)備方面，智能溫濕度采集器需要用到的硬件更多探究新知智能溫濕度采集器需要將數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，也就是將溫濕度數(shù)據(jù)從采集器傳到接收器，這個過程需要用無線傳輸來進(jìn)行。一、智能溫濕度采集器分析采集器接收器探究新知負(fù)責(zé)溫濕度采集的采集器應(yīng)該放置在植物栽培實(shí)驗(yàn)室中，通過采集器中主控板的液晶顯示屏實(shí)時顯示溫濕度信息，而實(shí)驗(yàn)人員手中還應(yīng)該有一個主控板，其液晶顯示屏可顯示“生長狀態(tài)良好”或者“生長狀態(tài)警報(bào)”。一、智能溫濕度采集器分析環(huán)境溫度土壤濕度生長狀態(tài)良好生長狀態(tài)警報(bào)采集器接收器探究新知一、智能溫濕度采集器分析在這個實(shí)驗(yàn)中，各個硬件設(shè)備之間應(yīng)該怎么連接呢?請畫在下面的方框中。采集器接收器探究新知二、智能溫濕度采集器算法設(shè)計(jì)根據(jù)上述對智能溫濕度采集器的描述，把下面的算法流程圖補(bǔ)充完整。環(huán)境溫度土壤濕度是否超過閾值“生長狀態(tài)警報(bào)”探究新知本次智能溫濕度采集器需要用到兩個主控板，一個作為采集器，另一個作為接收器。另外，采集器上還要分別連接兩個傳感器。1.準(zhǔn)備硬件三、實(shí)現(xiàn)智能溫濕度采集器X2X1X1探究新知參考下圖進(jìn)行硬件連接，看看與自己的設(shè)計(jì)是否一致。2.連接硬件三、實(shí)現(xiàn)智能溫濕度采集器探究新知(1)選擇“Python主程序開始”模塊，開啟采集器程序模塊。(2)使用通信模塊，構(gòu)建采集器和接收器之間的通信關(guān)系。3.編寫程序三、實(shí)現(xiàn)智能溫濕度采集器探究新知(3)在第一個模塊中編寫與采集器相關(guān)的內(nèi)容，在第二個模塊中編寫與接收器相關(guān)的內(nèi)容，尤其注意接收器前端界面的設(shè)計(jì)。3.編寫程序三、實(shí)現(xiàn)智能溫濕度采集器探究新知編寫好以上程序后，點(diǎn)擊運(yùn)行，就可以實(shí)現(xiàn)采集器和接收器之間的通信了。4.運(yùn)行調(diào)試三、實(shí)現(xiàn)智能溫濕度采集器探究新知參考程序-接收器三、實(shí)現(xiàn)智能溫濕度采集器注意：接收器作為MQTT服務(wù)器，并使用它本身的wifi。探究新知參考程序-接收器三、實(shí)現(xiàn)智能溫濕度采集器探究新知參考程序-采集器三、實(shí)現(xiàn)智能溫濕度采集器探究新知參考程序-采集器三、實(shí)現(xiàn)智能溫濕度采集器探究新知運(yùn)行效果三、實(shí)現(xiàn)智能溫濕度采集器采集器接收器探究新知此次設(shè)計(jì)的溫濕度采集器，在采集完溫濕度以后，需要將數(shù)據(jù)記錄下來，再進(jìn)行有效的分析。因此，需要設(shè)計(jì)一份盆栽溫濕度測量報(bào)告，從而有技巧地記錄盆栽的溫濕度，清晰明了，能夠讓人很容易得出進(jìn)一步的分析結(jié)果。5.設(shè)計(jì)溫濕度測量報(bào)告三、實(shí)現(xiàn)智能溫濕度采集器探究新知一份測量報(bào)告應(yīng)該包括以下幾部分：◆報(bào)告題目

◆實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹魧?shí)驗(yàn)方法

◆實(shí)驗(yàn)結(jié)果◆結(jié)果分析能量加油站三、實(shí)現(xiàn)智能溫濕度采集器探究新知請根據(jù)溫濕度采集器的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)一份盆栽溫濕度測量報(bào)告，將相關(guān)內(nèi)容細(xì)化在下表中。寫一寫實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

結(jié)果分析三、實(shí)現(xiàn)智能溫濕度采集器探究新知參考智能溫濕度采集器在盆栽環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用研究實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.驗(yàn)證智能溫濕度采集器能否實(shí)時、準(zhǔn)確監(jiān)測盆栽環(huán)境的溫度和濕度數(shù)據(jù)；2.探索溫濕度數(shù)據(jù)與植物生長狀態(tài)（如葉片萎蔫、土壤干裂）的關(guān)聯(lián)性，為盆栽養(yǎng)護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

實(shí)驗(yàn)方法1.將采集器放置于盆栽附近，確保傳感器與植物、土壤充分接觸；2.設(shè)置溫濕度閾值（如溫度>30℃或濕度<40%時觸發(fā)警報(bào)）；3.連續(xù)記錄72小時數(shù)據(jù)，每小時采集一次，并通過接收器存儲數(shù)據(jù)；4.觀察植物生長狀態(tài)，記錄異常情況（如葉片發(fā)黃、土壤板結(jié)）；5.整理數(shù)據(jù)并繪制溫濕度變化曲線圖。

三、實(shí)現(xiàn)智能溫濕度采集器探究新知參考智能溫濕度采集器在盆栽環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用研究實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)記錄

結(jié)果分析1.溫濕度關(guān)聯(lián)性：溫度升高時濕度顯著下降，可能與蒸發(fā)作用增強(qiáng)有關(guān)；2.警報(bào)有效性：溫度警報(bào)觸發(fā)2次（均出現(xiàn)在午后光照強(qiáng)烈時），及時通風(fēng)后溫度恢復(fù)；3.植物狀態(tài)反饋：土壤濕度低于30%時，植物葉片出現(xiàn)輕微萎蔫，灌溉后恢復(fù)；4.改進(jìn)建議：增加遮陽網(wǎng)減少午后高溫；設(shè)置自動灌溉系統(tǒng)，當(dāng)土壤濕度<35%時啟動噴淋。三、實(shí)現(xiàn)智能溫濕度采集器探究新知請以小組為單位，帶著本組的溫濕度測量報(bào)告與其他小組進(jìn)行討論，看一看哪個小組的實(shí)驗(yàn)方法更正確、實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差更小、對實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析得更充分。議一議三、實(shí)現(xiàn)智能溫濕度采集器探究新知科學(xué)漫游-智慧大棚智慧大棚是將智能化控制應(yīng)用到大棚種植中。智能化系統(tǒng)獲取到大棚內(nèi)部的環(huán)境信息，將環(huán)境閾值與實(shí)際值進(jìn)行對比，當(dāng)實(shí)際值超出環(huán)境閾值時，會給出相關(guān)提示。探究新知科學(xué)漫游-智慧大棚智慧大棚主要功能智能風(fēng)扇智能遮陽網(wǎng)補(bǔ)光燈自動灌溉氣流顯示探究新知單元總結(jié)與評價1.以小組為單位，對本單元完成的溫度傳感器、土壤濕度傳感器和溫濕度采集器進(jìn)行小組匯報(bào)展示。單元作品展示與交流探究新知單元總結(jié)與評價2.填寫作品評價表，對本單元完成的作品進(jìn)行評價。單元作品展示與交流作品評價表學(xué)生自評()分同學(xué)互評()分教師評價()分評價維度評價標(biāo)準(zhǔn)分值得分主題作品緊扣“溫度傳感器”“土壤濕度傳感器”和“溫濕度采集器”任務(wù)主題，內(nèi)容完整，概括得全面而準(zhǔn)確5

作品與主題相關(guān)，內(nèi)容基本完整，概括得較為全面而準(zhǔn)確4作品與主題相關(guān)度不大，內(nèi)容不太完整，存在少數(shù)錯誤3作品跑題，或內(nèi)容不完整，或有多處錯誤2技術(shù)能使用編程軟件完成作品，思路清晰，呈現(xiàn)合理5

能使用編程軟件完成作品，呈現(xiàn)效果有待改進(jìn)3使用編程軟件完成部分作品，效果有待改進(jìn)2探究新知單元總結(jié)與評價作品評價表學(xué)生自評()分同學(xué)互評()分教師評價()分評價維度評價標(biāo)準(zhǔn)分值得分創(chuàng)意能夠應(yīng)用開發(fā)板自帶的溫度傳感模塊來測量環(huán)境溫度，并理解為什么不能使用開發(fā)板自帶的傳感模塊做植物溫濕度采集器5

能夠應(yīng)用開發(fā)板自帶的溫度傳感模塊來測量環(huán)境溫度，但不明確為什么不能使用開發(fā)板自帶的傳感模塊做植物溫濕度采集器4合作小組成員分工明確，任務(wù)分配合理，作品展示效果好5

小組成員有分工，能完成分配的任務(wù)，作品展示順利4小組成員分工不明確，任務(wù)分配不太合理，作品展示效果一般3小組成員分工不合理，有成員未參與，作品展示效果不好2探究新知單元總結(jié)與評價1.在本單元中，我們通過制作溫濕度采集器，學(xué)習(xí)了物聯(lián)網(wǎng)感知層的傳感器，掌握了利用傳感器采集數(shù)據(jù)的基本方法。單元內(nèi)容小結(jié)與概念圖2.根據(jù)在本單元項(xiàng)目實(shí)踐中學(xué)到的知識，將下面的知識概念圖補(bǔ)充完整。探究新知單元總結(jié)與評價單元概念圖隨著溫度的升高而下降隨著溫度的升高而下降閾值又叫臨界值，是指一個效應(yīng)能夠產(chǎn)生的最低值和最高值。實(shí)驗(yàn)方法探究新知單元總結(jié)與評價智慧大棚還應(yīng)當(dāng)能夠?qū)Σ杉降臏貪穸葦?shù)據(jù)進(jìn)行反饋，我們應(yīng)該如何設(shè)計(jì)這樣的控制反饋?這樣的控制反饋屬于物聯(lián)網(wǎng)三層結(jié)構(gòu)中的哪一層呢?實(shí)踐項(xiàng)目探究新知單元總結(jié)與評價反饋機(jī)制設(shè)計(jì)：通過智能溫濕度采集器實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)，當(dāng)溫度/濕度超出閾值時，接收器主控板觸發(fā)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如智能風(fēng)扇、噴淋裝置、遮陽網(wǎng)）。例如：高溫時啟動風(fēng)扇降溫，干燥時開啟噴淋增濕，同時通過無線模塊將執(zhí)行狀態(tài)反饋至管理終端，形成“監(jiān)測-判斷-執(zhí)行-反饋”閉環(huán)。參考物聯(lián)網(wǎng)層級歸屬：該控制反饋屬于應(yīng)用層（或平臺層）。其通過數(shù)據(jù)分析和決策邏輯驅(qū)動執(zhí)行設(shè)備，實(shí)現(xiàn)環(huán)境調(diào)控，區(qū)別于感知層的傳感器采集與網(wǎng)絡(luò)層的通信傳輸。課堂總結(jié)同學(xué)們，今天我們成功搭建了智能溫濕度采集系統(tǒng)！通過對比簡易設(shè)備，我們掌握了無線傳輸?shù)暮诵募夹g(shù)，完成了從傳感器數(shù)據(jù)采集到接收器警報(bào)顯示的完整鏈路。在硬件連接環(huán)節(jié)，大家注意到了通信模塊的天線朝向?qū)π盘柕挠绊?；編程時通過調(diào)試解決了數(shù)據(jù)延遲問題，這些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)都非常寶貴。測量報(bào)告的撰寫讓我們學(xué)會了用圖表呈現(xiàn)數(shù)據(jù)規(guī)律。期待大家在后續(xù)學(xué)習(xí)中，繼續(xù)探索物聯(lián)網(wǎng)的更多奧秘！課后作業(yè)1.智能溫濕度采集器中，負(fù)責(zé)在植物周圍采集數(shù)據(jù)的設(shè)備是（

）A.接收器主控板B.采集器主控板C.通信模塊D.液晶顯示屏選擇題課后作業(yè)2.在智慧大棚中，智能風(fēng)扇的主要作用是（