第第頁人教版（2024）八年級全一冊信息科技第24課《農(nóng)業(yè)生產(chǎn)新模式》教案第1課時：智慧農(nóng)業(yè)的“慧眼”——物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用探索一、課時基本信息學科：信息科技年級：八年級課時主題：智慧農(nóng)業(yè)的“慧眼”——物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用探索課時時長：45分鐘對應(yīng)教材內(nèi)容：第五單元第24課24.1探索物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用新課標核心素養(yǎng)對接：聚焦“信息意識”與“數(shù)字思維”，以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)場景變革為載體，引導學生認知物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在種植、養(yǎng)殖、食品安全等領(lǐng)域的應(yīng)用，梳理“數(shù)據(jù)采集—分析決策—精準控制”的技術(shù)邏輯，建立“技術(shù)賦能農(nóng)業(yè)”的認知，增強對農(nóng)業(yè)科技發(fā)展的關(guān)注。二、課時教學目標（一）核心素養(yǎng)目標信息意識：能列舉物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)種植（灌溉）、養(yǎng)殖（畜禽監(jiān)測）、食品安全（溯源）等領(lǐng)域的3種典型應(yīng)用，說出每種應(yīng)用的核心功能；能識別物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的基本組成部分（傳感器、傳輸網(wǎng)絡(luò)、控制設(shè)備），理解“數(shù)據(jù)驅(qū)動農(nóng)業(yè)決策”的核心價值。數(shù)字思維：能結(jié)合具體農(nóng)業(yè)場景（如灌溉、養(yǎng)殖），梳理物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)痛點的邏輯鏈條，初步形成“傳統(tǒng)痛點—技術(shù)方案—效益提升”的問題解決思維；能分析傳感器在農(nóng)業(yè)場景中的數(shù)據(jù)采集對象及作用。信息社會責任：通過了解物聯(lián)網(wǎng)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和可持續(xù)發(fā)展的推動作用，增強科技興農(nóng)的意識；在小組探究中尊重不同觀點，主動分享信息，培養(yǎng)合作交流的責任意識。（二）知識與技能目標掌握傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)與智慧農(nóng)業(yè)的核心差異：傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)“憑經(jīng)驗、耗人力、粗放化”，智慧農(nóng)業(yè)“靠數(shù)據(jù)、自動化、精準化”。能具體說明物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的關(guān)鍵應(yīng)用：物聯(lián)灌溉（土壤濕度監(jiān)測、自動控水）、物聯(lián)養(yǎng)殖（生理指標監(jiān)測、環(huán)境調(diào)控）、食品安全溯源（條碼/二維碼追蹤），并說出各應(yīng)用的核心優(yōu)勢。能識別農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的核心設(shè)備：傳感器（采集環(huán)境/生理數(shù)據(jù)）、主控設(shè)備（分析決策）、執(zhí)行設(shè)備（控制灌溉/通風等），明確各設(shè)備的基本功能。（三）過程與方法目標通過“場景對比—案例分析—小組探究”的遞進式活動，掌握物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)應(yīng)用的認知方法，提升信息提取與歸納能力。通過實地觀察（校園基地）或視頻探究（現(xiàn)代農(nóng)場），結(jié)合“傳統(tǒng)vs智慧”痛點分析，提升問題辨析與技術(shù)關(guān)聯(lián)能力。（四）情感態(tài)度與價值觀目標感受物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來的變革，體會“科技讓農(nóng)業(yè)更高效、更可持續(xù)”的價值，激發(fā)對農(nóng)業(yè)科技的探究興趣。樹立“農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化離不開科技支撐”的認知，增強對我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的信心，培養(yǎng)關(guān)注農(nóng)業(yè)、熱愛家鄉(xiāng)的情感。三、課時教學重難點類別內(nèi)容突破策略教學重點1.物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)種植、養(yǎng)殖、食品安全領(lǐng)域的典型應(yīng)用及核心優(yōu)勢；2.農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的基本組成（傳感器、傳輸、控制）及各部分功能；3.傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)痛點與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方案的對應(yīng)關(guān)系。1.提供“應(yīng)用場景卡”，分組梳理不同領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用；2.展示實物設(shè)備（傳感器、主控板）或高清圖片，結(jié)合案例解析功能；3.用“痛點—方案”對比表引導學生關(guān)聯(lián)分析。教學難點1.理解“數(shù)據(jù)驅(qū)動農(nóng)業(yè)決策”的內(nèi)在邏輯（如土壤濕度數(shù)據(jù)如何指導灌溉）；2.區(qū)分不同農(nóng)業(yè)場景中傳感器的采集對象及作用差異。1.用“數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)圖”可視化展示“采集—傳輸—分析—控制”流程；2.設(shè)計“傳感器匹配場景”活動，通過實例對比強化認知；3.結(jié)合校園基地實地操作，直觀感受數(shù)據(jù)與控制的關(guān)聯(lián)。四、課時教學準備素材準備：傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)與智慧農(nóng)業(yè)場景對比圖、物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)應(yīng)用案例視頻（物聯(lián)灌溉、奶牛養(yǎng)殖、溯源系統(tǒng)）、應(yīng)用場景卡、“痛點—方案”對比表、數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)示意圖、校園勞動實踐基地物聯(lián)灌溉系統(tǒng)介紹材料。工具準備：多媒體課件、白板、馬克筆、實物設(shè)備（土壤濕度傳感器、RFID電子標簽）、小組探究任務(wù)單、校園基地考察記錄表。前置任務(wù)：1.詢問長輩傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植/養(yǎng)殖的流程，記錄2個主要痛點（如灌溉耗時、病蟲害發(fā)現(xiàn)晚）；2.搜索“智慧農(nóng)業(yè)”相關(guān)圖片或短視頻，初步了解其特點。教師準備：提前考察校園勞動實踐基地，拍攝傳統(tǒng)灌溉與物聯(lián)灌溉對比素材；篩選典型案例視頻（時長3-5分鐘）；制作“農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備”展示板；培訓2名“農(nóng)業(yè)科技小助手”。五、課時教學過程（一）情境導入：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)“靠經(jīng)驗”還是“靠數(shù)據(jù)”？（5分鐘）教學活動：教師展示兩組對比圖片：第一組“農(nóng)民頂著烈日灌溉，憑感覺控制水量”“養(yǎng)殖員逐頭觀察奶牛狀態(tài)，記錄數(shù)據(jù)靠紙筆”；第二組“農(nóng)戶用手機遠程控制灌溉設(shè)備，屏幕顯示土壤濕度數(shù)據(jù)”“養(yǎng)殖基地電腦實時顯示每頭奶牛的體溫、產(chǎn)奶量數(shù)據(jù)”。播放短視頻《從“看天吃飯”到“數(shù)據(jù)說話”》（截取物聯(lián)灌溉和智能養(yǎng)殖片段），提問：“兩組場景中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的決策依據(jù)有什么不同？第二組場景中的‘神奇設(shè)備’是如何幫助農(nóng)民解決問題的？”學生結(jié)合前置任務(wù)分享發(fā)現(xiàn)，教師小結(jié)：“這些‘神奇設(shè)備’組成了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，它就像智慧農(nóng)業(yè)的‘慧眼’，讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)從‘靠經(jīng)驗’轉(zhuǎn)向‘靠數(shù)據(jù)’。今天我們就一起探索物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用?！币霰菊n主題。設(shè)計意圖：通過“傳統(tǒng)vs智慧”的強烈場景對比，結(jié)合學生前置調(diào)查的痛點，直觀凸顯物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的價值，激發(fā)學生探究興趣，自然引出教學核心。（二）核心探究一：物聯(lián)網(wǎng)如何破解傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)痛點？（15分鐘）環(huán)節(jié)1：傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)痛點大收集（5分鐘）：學生分組分享前置任務(wù)中收集的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)痛點，教師匯總并板書：“種植痛點：灌溉不均、施肥盲目、病蟲害難早發(fā)現(xiàn)；養(yǎng)殖痛點：生理狀態(tài)難監(jiān)測、個體管理難精準；流通痛點：來源難追溯、安全難保障”。引導提問：“這些痛點會帶來什么問題？”（水資源浪費、產(chǎn)量低、質(zhì)量不穩(wěn)定、安全有隱患）。環(huán)節(jié)2：案例解析——物聯(lián)灌溉的“精準之道”（7分鐘）：教師聚焦種植領(lǐng)域，播放校園基地物聯(lián)灌溉系統(tǒng)實拍視頻：“管理員在手機上查看土壤濕度數(shù)據(jù)，點擊‘灌溉’按鈕，噴頭自動噴水，數(shù)據(jù)達到閾值后自動停止”。展示土壤濕度傳感器實物，講解：“這個‘小探頭’能實時采集土壤中的水分數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)傳到手機或電腦，替代了‘憑感覺’判斷?！卑l(fā)放“痛點—方案”對比表，以小組為單位完成種植領(lǐng)域的填寫：

傳統(tǒng)痛點物聯(lián)網(wǎng)方案核心設(shè)備/技術(shù)優(yōu)勢灌溉憑感覺，水量不均自動灌溉土壤濕度傳感器、灌溉控制器、網(wǎng)絡(luò)模塊節(jié)水、省人力、精準供水病蟲害難早發(fā)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測預警溫濕度傳感器、光照傳感器提前預警，減少損失

教師補充：“物聯(lián)網(wǎng)灌溉系統(tǒng)不僅能自動控制，還能根據(jù)不同作物的需求設(shè)置參數(shù)，真正實現(xiàn)‘按需供水’?！?/p>

環(huán)節(jié)3：小組探究——養(yǎng)殖與溯源的“智慧方案”（3分鐘）：發(fā)放“應(yīng)用場景卡”（養(yǎng)殖場景：奶牛健康監(jiān)測；流通場景：蔬菜溯源），小組結(jié)合案例視頻片段和教材內(nèi)容，簡要填寫卡片中的“核心技術(shù)”和“解決的痛點”?！稗r(nóng)業(yè)科技小助手”巡回指導，教師選取2組分享，點評完善。設(shè)計意圖：從學生熟悉的種植場景切入，結(jié)合校園基地實例和實物設(shè)備，降低認知難度；再通過小組探究遷移到養(yǎng)殖和溯源場景，層層遞進落實重點，強化“痛點—方案”的邏輯關(guān)聯(lián)。（三）核心探究二：農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的“組成密碼”（15分鐘）環(huán)節(jié)1：拆解系統(tǒng)——物聯(lián)網(wǎng)的“三大件”（8分鐘）：教師提出問題：“無論是物聯(lián)灌溉還是智能養(yǎng)殖，都離不開三個核心部分，就像我們的‘眼睛、神經(jīng)和手腳’。它們是什么呢？”結(jié)合物聯(lián)灌溉案例，展示“數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)示意圖”：“土壤濕度傳感器（眼睛：采集數(shù)據(jù)）→網(wǎng)絡(luò)模塊（神經(jīng)：傳輸數(shù)據(jù)）→灌溉控制器（手腳：執(zhí)行控制）”。逐一解析：

數(shù)據(jù)采集層——傳感器：展示不同類型傳感器圖片（土壤濕度、溫濕度、光照、RFID），講解：“傳感器是‘數(shù)據(jù)之源’，種植中測土壤、環(huán)境數(shù)據(jù)，養(yǎng)殖中測動物生理數(shù)據(jù)，不同場景采集對象不同?！睌?shù)據(jù)傳輸層——網(wǎng)絡(luò)：簡單說明：“通過無線網(wǎng)絡(luò)或有線網(wǎng)絡(luò)，將傳感器采集的數(shù)據(jù)傳到控制中心或手機上，實現(xiàn)‘數(shù)據(jù)不落地’?！睌?shù)據(jù)應(yīng)用層——控制/展示設(shè)備：以手機APP、顯示屏、灌溉控制器為例，講解：“這里是‘決策和執(zhí)行中心’，分析數(shù)據(jù)后發(fā)出指令，控制設(shè)備動作或展示數(shù)據(jù)供人參考?！杯h(huán)節(jié)2：深度思考——數(shù)據(jù)如何驅(qū)動決策？（5分鐘）：教師以“物聯(lián)灌溉”為例，拋出問題鏈：“1.傳感器采集到什么數(shù)據(jù)？（土壤濕度值）2.數(shù)據(jù)傳到哪里？（手機APP/服務(wù)器）3.系統(tǒng)如何決策？（對比預設(shè)閾值，低于閾值則灌溉）4.執(zhí)行什么動作？（打開灌溉閥門）”。學生結(jié)合示意圖復述數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)過程，教師強調(diào)：“這就是‘數(shù)據(jù)驅(qū)動決策’的核心邏輯——用客觀數(shù)據(jù)替代主觀經(jīng)驗，讓控制更精準?！蓖卣固釂枺骸叭绻悄膛ｐB(yǎng)殖，數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)邏輯會是什么？”引導學生說出“RFID采集身份→壓力傳感器采產(chǎn)奶量→傳到平臺分析→異常時提醒”的流程。環(huán)節(jié)3：實物體驗——傳感器的“數(shù)據(jù)之力”（2分鐘）：教師操作土壤濕度傳感器，將其分別插入干燥土壤和濕潤土壤，顯示屏實時顯示不同數(shù)值，提問：“看到數(shù)據(jù)變化了嗎？這就是傳感器的作用——把‘土壤干濕’這個模糊概念轉(zhuǎn)化為精準數(shù)字，為系統(tǒng)決策提供依據(jù)。”學生輪流觀察，直觀感受數(shù)據(jù)采集過程。設(shè)計意圖：用“眼睛、神經(jīng)、手腳”的比喻拆解系統(tǒng)組成，結(jié)合示意圖和實物體驗，將抽象的系統(tǒng)架構(gòu)具象化；通過問題鏈引導學生梳理數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)邏輯，突破“數(shù)據(jù)驅(qū)動決策”的難點。（四）核心探究三：智慧農(nóng)業(yè)的“未來圖景”（7分鐘）環(huán)節(jié)1：案例拓展——多元化應(yīng)用（4分鐘）：播放《智慧農(nóng)場全景展示》短視頻，包含無人機播種、溫室大棚智能溫控、農(nóng)產(chǎn)品二維碼溯源等場景。發(fā)放“未來農(nóng)業(yè)暢想卡”，小組討論：“除了今天學習的應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)還能在農(nóng)業(yè)中做什么？”學生分享：“用傳感器監(jiān)測作物生長速度”“通過二維碼讓消費者看到蔬菜種植過程”等，教師補充“大數(shù)據(jù)分析優(yōu)化種植方案”“AI識別病蟲害”等前沿應(yīng)用。環(huán)節(jié)2：科技興農(nóng)的責任擔當（3分鐘）：教師引導：“我國是農(nóng)業(yè)大國，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)讓農(nóng)業(yè)更高效、更綠色、更安全，這離不開一代又一代科技工作者的努力。作為中學生，我們能做什么？”學生發(fā)言后，教師小結(jié)：“關(guān)注農(nóng)業(yè)科技發(fā)展，學好信息科技知識，未來也能為家鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化貢獻力量?！痹O(shè)計意圖：通過前沿案例拓展視野，激發(fā)學生想象力；結(jié)合“科技興農(nóng)”的價值引領(lǐng)，將技術(shù)學習與社會責任關(guān)聯(lián)，升華情感目標。（五）課堂小結(jié)+作業(yè)布置（3分鐘）小結(jié)：智慧農(nóng)業(yè)“三認知”：師生共同梳理：“1.核心變革：從經(jīng)驗驅(qū)動到數(shù)據(jù)驅(qū)動；2.三大應(yīng)用：種植灌溉、養(yǎng)殖監(jiān)測、食品安全溯源；3.系統(tǒng)組成：采集層（傳感器）、傳輸層（網(wǎng)絡(luò)）、應(yīng)用層（控制/展示）”，強調(diào)：“物聯(lián)網(wǎng)為農(nóng)業(yè)裝上了‘慧眼’，讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更精準、高效、可持續(xù)?！狈謱幼鳂I(yè)：

基礎(chǔ)作業(yè)：1.完善“痛點—方案”對比表，補充養(yǎng)殖和溯源領(lǐng)域的內(nèi)容；2.繪制農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)組成圖，標注各部分名稱及功能。拓展作業(yè)：1.調(diào)查家鄉(xiāng)的一種農(nóng)產(chǎn)品（如水稻、蔬菜），分析其種植/養(yǎng)殖過程中可引入哪些物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決痛點；2.設(shè)計“農(nóng)產(chǎn)品溯源二維碼”包含的信息（如種植時間、施肥記錄、檢測結(jié)果）。預習作業(yè)：閱讀教材24.2部分，思考“要設(shè)計奶牛產(chǎn)奶監(jiān)測系統(tǒng)，需要解決哪些核心問題？”，記錄2個疑問。設(shè)計意圖：基礎(chǔ)作業(yè)鞏固核心知識，拓展作業(yè)關(guān)聯(lián)生活實際，預習作業(yè)為下節(jié)課實踐環(huán)節(jié)鋪墊，形成“認知—應(yīng)用—實踐”的銜接。六、課時板書設(shè)計第1課時：智慧農(nóng)業(yè)的“慧眼”——物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用探索

一、核心變革：經(jīng)驗驅(qū)動→數(shù)據(jù)驅(qū)動

二、三大應(yīng)用場景（痛點→方案）

1.種植：灌溉不均→物聯(lián)灌溉（土壤濕度傳感器）

2.養(yǎng)殖：狀態(tài)難測→智能監(jiān)測（RFID、生理傳感器）

3.流通：溯源困難→二維碼溯源（條碼技術(shù)）

三、系統(tǒng)組成“三大件”

1.采集層：傳感器（數(shù)據(jù)之源，如土壤濕度傳感器）

2.傳輸層：網(wǎng)絡(luò)（數(shù)據(jù)通道，如無線網(wǎng)絡(luò)）

3.應(yīng)用層：控制/展示（決策執(zhí)行，如手機APP、控制器）

四、核心邏輯：采集數(shù)據(jù)→傳輸分析→精準控制第2課時：智慧養(yǎng)殖的“實操手冊”——奶牛產(chǎn)奶監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)一、課時基本信息學科：信息科技年級：八年級課時主題：智慧養(yǎng)殖的“實操手冊”——奶牛產(chǎn)奶監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)課時時長：45分鐘對應(yīng)教材內(nèi)容：第五單元第24課24.2奶牛產(chǎn)奶監(jiān)測系統(tǒng)實踐新課標核心素養(yǎng)對接：聚焦“實踐創(chuàng)新”與“工程思維”，以奶牛產(chǎn)奶監(jiān)測系統(tǒng)實踐為載體，掌握RFID身份識別、超聲波傳感器數(shù)據(jù)采集的硬件連接與代碼編寫方法，完成系統(tǒng)功能測試，培養(yǎng)“需求分析—方案設(shè)計—實踐調(diào)試”的工程思維和科技服務(wù)農(nóng)業(yè)的創(chuàng)新意識。二、課時教學目標（一）核心素養(yǎng)目標實踐創(chuàng)新：能根據(jù)奶牛產(chǎn)奶監(jiān)測的需求，獨立完成RFID讀卡器、超聲波傳感器、顯示屏與主控板的連接，能編寫“身份識別—產(chǎn)奶量采集—數(shù)據(jù)顯示”的核心代碼，實現(xiàn)系統(tǒng)基本功能；能提出系統(tǒng)優(yōu)化建議。工程思維：能識別系統(tǒng)實踐中的常見問題（接線錯誤、傳感器測距偏差、代碼邏輯漏洞），能通過“硬件檢查—代碼調(diào)試—參數(shù)校準”流程排查解決問題；培養(yǎng)“分模塊實現(xiàn)、逐步整合”的工程習慣。信息社會責任：在硬件操作中養(yǎng)成“斷電接線、規(guī)范操作”的安全習慣；在小組協(xié)作中明確分工、高效配合，體會“技術(shù)提升養(yǎng)殖效率”的實際價值，增強服務(wù)農(nóng)業(yè)的責任意識。（二）知識與技能目標掌握系統(tǒng)核心硬件知識：識別RFID讀卡器（識別奶牛身份）、超聲波傳感器（測量產(chǎn)奶量）、顯示屏（顯示數(shù)據(jù)）的功能；掌握各硬件與主控板的連接方法（RFID接I2C引腳、超聲波接數(shù)字引腳）。掌握核心代碼編寫：能編寫RFID身份識別代碼（讀取電子標簽編號）、超聲波測距代碼（計算產(chǎn)奶量）、顯示屏顯示代碼（展示奶牛編號與產(chǎn)奶量），能調(diào)試“數(shù)據(jù)讀取錯誤”“顯示亂碼”等簡單問題。掌握系統(tǒng)實現(xiàn)步驟：需求分析→硬件搭建→代碼編寫→模塊測試→系統(tǒng)整合，實現(xiàn)“身份識別—產(chǎn)奶量采集—數(shù)據(jù)顯示—數(shù)據(jù)上傳”的完整流程。（三）過程與方法目標通過“需求拆解—硬件搭建—代碼編寫—測試優(yōu)化”的任務(wù)驅(qū)動流程，掌握物聯(lián)網(wǎng)養(yǎng)殖系統(tǒng)的實踐方法，提升實操與問題解決能力。通過“小組分工—模塊攻堅—成果展示”的合作模式，提升團隊協(xié)作與工程復盤能力。（四）情感態(tài)度與價值觀目標感受從“需求分析”到“系統(tǒng)落地”的完整過程，體會“理論指導實踐”的技術(shù)價值，增強農(nóng)業(yè)科技實踐的成就感和創(chuàng)新熱情。培養(yǎng)“嚴謹細致”的工程習慣，在硬件連接、代碼編寫和數(shù)據(jù)校準中注重細節(jié)，理解“精準數(shù)據(jù)對養(yǎng)殖決策的重要性”，提升技術(shù)素養(yǎng)。三、課時教學重難點類別內(nèi)容突破策略教學重點1.RFID讀卡器、超聲波傳感器與主控板的正確連接；2.奶牛身份識別與產(chǎn)奶量采集的核心代碼編寫；3.系統(tǒng)基本功能的整合與測試。1.提供“彩色接線示意圖”（標注引腳定義）；2.給出“代碼模板”（標注需修改的參數(shù)）；3.設(shè)計“模塊測試清單”，分步驗證功能。教學難點1.超聲波傳感器的測距校準（將距離轉(zhuǎn)化為產(chǎn)奶量）；2.系統(tǒng)調(diào)試中的問題定位（如身份識別失敗是硬件還是代碼問題）。1.提供“產(chǎn)奶量換算表”，結(jié)合容器規(guī)格校準數(shù)據(jù)；2.制作“問題排查流程圖”（先硬件后軟件）；3.培訓“硬件/代碼小師傅”協(xié)助排查。四、課時教學準備素材準備：接線示意圖、代碼模板、模塊測試清單、問題排查流程圖、產(chǎn)奶量換算表、奶牛產(chǎn)奶監(jiān)測系統(tǒng)功能需求表、系統(tǒng)實現(xiàn)步驟卡。工具準備：多媒體課件、白板、每組一套硬件（主控板、RFID讀卡器及電子標簽、超聲波傳感器、顯示屏、杜邦線、電源、模擬產(chǎn)奶桶）、編程軟件（如Mind+）、實物投影、絕緣膠帶、小組分工表（接線員、程序員、測試員）。前置任務(wù)：1.回顧第1課時農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)組成，明確奶牛產(chǎn)奶監(jiān)測系統(tǒng)需要的硬件；2.觀看“RFID讀卡器使用”“超聲波傳感器測距”教學視頻，記錄核心操作要點；3.安裝編程軟件，熟悉相關(guān)組件的代碼塊。教師準備：提前調(diào)試所有硬件，準備不同規(guī)格的模擬產(chǎn)奶桶；制作“接線+代碼”演示視頻；準備備用硬件（如備用電子標簽、傳感器）；培訓4名“小師傅”（2名硬件、2名代碼）；劃分“調(diào)試區(qū)”和“展示區(qū)”；準備模擬奶牛養(yǎng)殖場景的背景板。五、課時教學過程（一）回顧導入：如何給奶?！把b一套監(jiān)測系統(tǒng)”？（5分鐘）教學活動：教師回顧舊知：“上節(jié)課我們了解了物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，知道奶牛養(yǎng)殖中可以用RFID識別身份、用傳感器監(jiān)測產(chǎn)奶量。但這只是‘想法’，今天我們要把想法變成現(xiàn)實——完成奶牛產(chǎn)奶監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，解決兩個核心問題：一是‘認得出’每頭奶牛，二是‘算得準’每頭奶牛的產(chǎn)奶量?！闭故鞠到y(tǒng)目標：“1.用RFID讀取奶牛身份；2.用超聲波測量產(chǎn)奶量；3.顯示屏顯示數(shù)據(jù)并上傳平臺?！痹O(shè)計意圖：銜接上節(jié)課的認知內(nèi)容，明確本節(jié)課的實操核心任務(wù)，用“認得出”“算得準”的通俗表述降低任務(wù)難度感知，激發(fā)學生動手動力。（二）核心探究一：需求拆解與硬件搭建——系統(tǒng)“搭骨架”（10分鐘）環(huán)節(jié)1：需求拆解——系統(tǒng)要“做什么”？（3分鐘）：教師發(fā)放“奶牛產(chǎn)奶監(jiān)測系統(tǒng)功能需求表”，引導小組討論：“要實現(xiàn)‘身份識別+產(chǎn)奶量監(jiān)測’，系統(tǒng)需要包含哪些功能模塊？每個模塊需要什么硬件？”學生填寫后分享：“身份識別模塊（RFID讀卡器+電子標簽）、產(chǎn)奶量采集模塊（超聲波傳感器）、數(shù)據(jù)展示模塊（顯示屏）、控制模塊（主控板）”，教師確認并板書模塊清單。環(huán)節(jié)2：硬件認知——每個“零件”的作用（2分鐘）：教師展示各組硬件套件，逐一介紹：“RFID讀卡器+電子標簽：奶牛的‘身份證’，靠近就能讀取編號；超聲波傳感器：測量產(chǎn)奶桶內(nèi)液面高度，計算產(chǎn)奶量；顯示屏：實時顯示奶牛編號和產(chǎn)奶量；主控板：系統(tǒng)‘大腦’，控制所有設(shè)備協(xié)同工作?！睂W生快速匹配“硬件—模塊”，教師提問：“電子標簽要放在哪里？”（奶牛耳朵上，模擬牛耳標），強化場景關(guān)聯(lián)。環(huán)節(jié)3：安全接線——搭好“骨架”（5分鐘）：教師強調(diào)安全準則：“接線前必須斷電！接完先讓小師傅檢查！”用實物投影結(jié)合接線示意圖演示核心接線：①RFID讀卡器：SDA接SDA引腳、SCL接SCL引腳、VCC接5V、GND接GND；②超聲波傳感器：Trig接D3、Echo接D4、VCC接5V、GND接GND；③顯示屏：按說明書接對應(yīng)引腳；④主控板供電：連接電源。學生分組接線，按“接線員操作→硬件小師傅檢查→教師復檢”流程進行，重點檢查傳感器正負極和引腳對應(yīng)是否正確。通電測試：復檢通過的小組運行“簡易代碼”（啟動顯示屏，測試RFID讀取功能），觀察顯示屏是否亮、RFID靠近時是否能讀取編號。設(shè)計意圖：先拆解需求明確模塊，再認知硬件功能，最后規(guī)范接線搭建基礎(chǔ)，“三級檢查”保障硬件安全與正確性，為后續(xù)代碼編寫排除硬件隱患。（三）核心探究二：代碼編寫——系統(tǒng)“注靈魂”（15分鐘）環(huán)節(jié)1：模塊攻堅——身份識別代碼編寫（5分鐘）：教師聚焦第一個核心問題“認得出”，打開編程軟件演示RFID讀取代碼：“首先導入RFID模塊庫，初始化讀卡器，然后等待讀取電子標簽，讀取成功后獲取編號并存儲?！卑l(fā)放代碼模板，標注關(guān)鍵代碼塊：

fromeducoreimportrfid,oled

#初始化RFID讀卡器和顯示屏

scan_rfid=rfid(sda=0,scl=1)

oled.print("等待掃描奶牛標簽...")

#讀取標簽編號

rf=scan_rfid.scanning()

cow_id=rf.serial_number()

oled.print("奶牛編號："+cow_id)

教師講解：“這段代碼的核心是‘scanning()’函數(shù)讀取標簽，‘serial_number()’獲取編號，讀取后顯示在屏幕上。”學生分組編寫并測試：用電子標簽靠近讀卡器，觀察顯示屏是否顯示編號，“代碼小師傅”協(xié)助解決“讀取失敗”“顯示亂碼”等問題。

環(huán)節(jié)2：模塊攻堅——產(chǎn)奶量采集代碼編寫（7分鐘）：教師聚焦第二個核心問題“算得準”，演示超聲波傳感器使用：“超聲波發(fā)出聲波，遇到液面反射回來，通過時間差計算距離。產(chǎn)奶量=容器底面積×（初始高度-實時距離）?！卑l(fā)放“產(chǎn)奶量換算表”（根據(jù)模擬產(chǎn)奶桶規(guī)格預設(shè)底面積），演示核心代碼：

fromeducoreimportultrasonic

#初始化超聲波傳感器（Trig=3,Echo=4）

sonic=ultrasonic(trig=3,echo=4)

#預設(shè)容器初始高度（無奶時的距離）

init_height=100

#測量實時距離

real_height=sonic.distance()

#計算產(chǎn)奶量（底面積×高度差，單位：ml）

milk_amount=10*(init_height-real_height)#假設(shè)底面積10cm2

oled.print("產(chǎn)奶量："+str(milk_amount)+"ml")

教師重點講解：“要先測量無奶時的初始高度，計算高度差后乘以底面積得到產(chǎn)奶量，這里的10是模擬桶的底面積，實際要根據(jù)容器調(diào)整。”學生分組編寫代碼，用模擬產(chǎn)奶桶（倒入不同量的水模擬產(chǎn)奶）測試，記錄數(shù)據(jù)并校準，確保產(chǎn)奶量計算準確。

環(huán)節(jié)3：模塊整合——數(shù)據(jù)聯(lián)動顯示（3分鐘）：教師引導：“現(xiàn)在我們能讀編號、能算產(chǎn)奶量，怎么把兩個數(shù)據(jù)一起顯示并上傳？”演示代碼整合：在讀取編號和計算產(chǎn)奶量后，添加“數(shù)據(jù)整合顯示”和“上傳平臺”代碼塊：

fromeducoreimportmqttclient

#整合數(shù)據(jù)顯示

oled.clear()

oled.print("奶牛編號："+cow_id+"\n產(chǎn)奶量："+str(milk_amount)+"ml")

#上傳到MQTT服務(wù)器

mqttclient.publish(topic="cow_milk",content=cow_id+","+str(milk_amount))

學生分組整合代碼，測試“掃描標簽→顯示編號→測量產(chǎn)奶量→顯示總量→上傳數(shù)據(jù)”的完整流程，小師傅巡回協(xié)助調(diào)試。

設(shè)計意圖：采用“分模塊攻堅”的策略，先解決單一功能再整合，降低代碼編寫難度；結(jié)合模擬場景的換算表和代碼模板，確保學生能快速上手，聚焦核心邏輯理解而非語法記憶。（四）核心探究三：系統(tǒng)測試與優(yōu)化——讓系統(tǒng)“更可靠”（13分鐘）環(huán)節(jié)1：模塊測試——逐個“驗功能”（5分鐘）：教師發(fā)放“模塊測試清單”，學生分組按清單測試：

測試模塊測試方法合格標準身份識別用電子標簽靠近讀卡器3秒內(nèi)讀取編號并顯示，無亂碼產(chǎn)奶量采集倒入已知量的水，測量計算計算值與實際值誤差≤5%數(shù)據(jù)上傳查看MQTT服務(wù)器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)完整，格式正確（編號,產(chǎn)奶量）

測試中遇到問題，學生對照“問題排查流程圖”自主排查：“身份識別失敗→查接線→換標簽→查代碼”“產(chǎn)奶量誤差大→校準初始高度→核對底面積→查傳感器位置”，小師傅協(xié)助解決疑難問題。

環(huán)節(jié)2：系統(tǒng)優(yōu)化——讓功能“更完善”（5分鐘）：教師提出優(yōu)化問題：“1.多次掃描不同奶牛標簽，如何切換顯示？2.產(chǎn)奶量為0時，系統(tǒng)該如何提示？3.如何避免傳感器誤測？”小組討論后提出優(yōu)化方案：“1.添加循環(huán)代碼，持續(xù)監(jiān)測標簽；2.增加條件判斷，產(chǎn)奶量為0時顯示‘未產(chǎn)奶’；3.增加多次測量取平均值，減少誤差?！睂W生分組修改代碼，實現(xiàn)1-2項優(yōu)化功能，教師選取典型方案展示點評。環(huán)節(jié)3：場景模擬測試——實戰(zhàn)“驗效果”（3分鐘）：各小組移至“展示區(qū)”，模擬養(yǎng)殖場景：“奶牛（貼有電子標簽的模型）走到產(chǎn)奶區(qū)→掃描標簽→倒入水模擬產(chǎn)奶→系統(tǒng)顯示編號