資源簡介

(共24張PPT)
感知生長
黔教版六年級下冊
內容總覽
目錄
01
05
03
02
04
06
學習目標
新知導入
校園智能農植園
感知生長
智能農植園的發展趨勢和挑戰
07
板書設計
課后作業
08
課堂總結
教學目標
信息意識
能夠通過智能農植園了解物聯網技術在植物生長中的應用，意識到信息技術對現代農業的推動作用。
計算思維
通過學習智能農植園的架構和功能，理解系統各部分之間的邏輯關系，培養邏輯思維能力。
數字化學習與創新
通過利用物聯網感知生長平臺進行種植、養殖經驗交流和研究成果分享，培養數字化學習和合作能力。
信息社會責任
通過學習智能農植園在農業生產中的應用，認識到信息技術在推動社會進步和發展中的重要作用，培養社會責任感和使命感。
新知導入
本項目中，我們將圍繞“設計簡易物聯網應用”展開學習活動。通過了解智慧校園、校園智能農植園，認識感知生長的基本架構。在理解物聯網體系結構的基礎上，基于生活場景尋找其中的“痛點”問題，嘗試利用所學的物聯網知識解決問題，并進行簡易的物聯網智能應用設計和搭建。
新知導入
本項目共2課，包括3個項目活動，詳見下表：
課題 項目活動
第5課感知生長 項目活動1:體驗感知生長
第6課設計物聯網應用 項目活動2:體驗智慧校園
項目活動3:設計基于生活場景的簡易物聯網智能應用
新知講解
一、校園智能農植園
校園智能農植園是利用物聯網等技術，實現對植物的種植過程進行智能化的監測、控制和管理，為學校教學提供學習、研究和分享的綜合平臺。
新知講解
一、校園智能農植園
智能農植園主要包括基礎設施、信息采集、自動控制、終端顯示、傳輸網絡和智能中心等部分。其中，信息采集部分負責采集農植園的環境信息及視頻圖像信息等，傳輸網絡負責將采集的信息數據傳輸到智能中心進行處理，自動控制部分負責接收智能中心傳輸回來的控制指令，實現對設備的主動控制、自動控制或定時控制。
新知講解
一、校園智能農植園
智能農植園結構示意圖
新知講解
一、校園智能農植園
通過攝像頭及各類傳感器等設備，對農植園內植物的生長狀態以及環境狀態進行實時監控，實時采集數據并上傳到綜合信息管理平臺，實現對植物生長的監測和智能管理。
(1)信息采集
新知講解
一、校園智能農植園
根據農植園內植物生長的環境要求和監測獲得的數據，對農植園中的生長燈、通風設備、灌溉設施等進行智能管控，實現對植物生長過程的精準化管理。
(2)控制設備
新知講解
一、校園智能農植園
在智能農植園中，自動控制是智能化的重要特征之一。在小組討論的基礎上完成下表。
討論坊
控制設備 主要作用
智能灌溉系統 根據土壤濕度、作物需水量等實時監測數據，自動控制灌溉設備的開關，實現精準灌溉，節約用水，提高作物生長質量。
智能溫室控制系統 監測溫室內的溫度、濕度、光照等環境參數，并根據預設條件自動控制溫室內的通風、遮陽、加熱等設備，為作物提供最佳生長環境。
智能施肥系統 根據土壤養分含量、作物生長階段等實時監測數據，自動控制施肥設備的施肥量、施肥時間等，實現精準施肥，提高肥料利用率。
無人機 搭載傳感器進行農田環境、作物生長等實時監測，同時可執行噴藥、施肥等作業，提高作業效率，減輕勞動強度。
新知講解
二、感知生長
學校可以因地制宜，無論是戶外農場，還是室內一隅，既可種植也可養殖。借助物聯網技術對農植園進行物聯傳感探測、延時監控攝影和智能管控，實現動植物生長過程的全方位感知。依托物聯網感知生長平臺，將各教育基地的智能農植園互聯互通，交流種植、養殖經驗，分享研究成果，使異地合作和多類型探究活動成為現實。
新知講解
三、擴展學習——智能農植園的發展趨勢和挑戰
發展趨勢
利用先進的傳感器、無人機、衛星遙感等技術，對農田環境、作物生長等進行實時監測和數據采集，實現精準播種、施肥、灌溉等，提高作物產量和品質。
精準農業
通過引入自動化設備和智能化系統，實現農田作業的自動化和智能化，減輕勞動強度，提高生產效率。例如，使用智能機器人進行采摘、搬運等作業，使用智能灌溉系統進行自動灌溉等。
自動化與智能化
新知講解
三、擴展學習——智能農植園的發展趨勢和挑戰
發展趨勢
智能農植園將更加注重可持續發展和生態環保。通過采用有機肥料、生物防治等環保措施，減少化肥和農藥的使用，保護生態環境。同時，利用可再生能源（如太陽能、風能等）為農田提供清潔能源，降低碳排放。
可持續與生態友好
智能農植園將實現產業鏈的整合和優化。通過引入先進的物聯網、大數據等技術，實現農田管理、農產品加工、銷售等環節的信息化和智能化，提高整個產業鏈的效率和競爭力。
產業鏈整合
新知講解
三、擴展學習——智能農植園的發展趨勢和挑戰
挑戰
雖然智能農植園具有諸多優勢，但引入先進技術需要投入大量資金。對于許多小型農場或貧困地區來說，可能無法承擔高昂的技術成本。
技術成本
智能農植園涉及的技術種類繁多，需要專業的技術人員進行操作和維護。然而，當前農業領域缺乏足夠的專業技術人才，技術推廣難度較大。
技術推廣難度
新知講解
探究屋
設計簡易智能植物景觀，畫出草圖并標注主要設備。
參考：簡易智能植物景觀設計方案
設計概述：
本設計旨在創建一個集美觀與智能于一體的植物景觀。景觀核心為一個帶有智能控制系統的植物盆栽區域，周圍輔以裝飾性元素，如石塊、小型水景等。整體設計注重簡約與自然的融合，同時利用智能設備實現便捷的植物養護。
新知講解
探究屋
智能盆栽系統：
(1)土壤濕度傳感器： 監測土壤濕度，將數據發送至智能控制器。
(2)智能控制器： 接收傳感器數據，根據預設條件控制水泵和補光燈的開關。
(3)水泵與滴灌系統： 根據智能控制器的指令，為植物提供適量水分。
(4)補光燈： 在光照不足時提供額外光源，促進植物生長。
新知講解
探究屋
裝飾性元素：
(1)石塊與小型水景： 增加景觀的自然美感和視覺效果。
(2)木質或金屬邊框： 界定植物區域，提升整體設計的質感。
可選設備：
(1)溫度傳感器： 監測環境溫度，幫助調節植物生長環境。
(2)攝像頭： 用于遠程監控植物狀態，可通過手機APP查看。
新知講解
探究屋
草圖描述：
(1)中心位置放置一個圓形或多邊形的盆栽區域，內部種植各種觀賞植物。
(2)在盆栽區域的邊緣安裝土壤濕度傳感器和滴灌系統的小噴頭。
(3)智能控制器和水泵可放置在景觀附近的隱蔽處，如木制小屋內或裝飾性石頭后面。
(4)補光燈安裝在盆栽區域的上方，可以是裝飾性的燈架或簡單的懸掛式燈具。
(5)圍繞盆栽區域布置石塊、小型水景和木質/金屬邊框，以增強整體美感。
可選的溫度傳感器和攝像頭可以根據需要放置在合適的位置。
課堂總結
本次活動圍繞智能農植園展開，我們深入探討了物聯網技術在植物生長研究中的應用。通過講解和實踐活動，同學們對智能農植園的架構和功能有了清晰的認識，理解了信息采集、自動控制和智能中心等關鍵部分的作用。同時，大家也體驗到了物聯網技術為植物生長帶來的智能化監測與管理的便捷。希望同學們能夠將所學應用于日常生活和未來的研究中，不斷探索和創新，為現代農業的發展貢獻自己的力量。
板書設計
課后作業
課后實踐：利用模擬軟件或硬件平臺（如Arduino等），模擬實現一個簡單的植物生長環境監控系統。要求系統能夠實時監測和記錄至少一項植物生長環境參數（如溫度、濕度或光照強度），并根據參數變化自動控制相應設備的工作狀態。
謝謝
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感知生長 教學設計
課題 感知生長 單元 設計簡易物聯網應用 學科 小學信息技術 年級 六年級
教材分析 教材以智能農植園為核心，介紹了物聯網技術在植物生長研究中的應用。通過體驗感知生長項目活動，學生可以了解智能農植園的架構和功能，學習如何利用物聯網技術實現對植物生長的智能化監測、控制和管理。教材還強調了自動控制在智能化中的重要作用，并提供了討論和探究的機會，以加深學生對智能農植園的理解和應用。最后，教材鼓勵學生設計簡易智能植物景觀，培養他們的創新能力和實踐能力。教材注重培養學生的合作精神和探究能力，為未來的科學研究和實踐打下基礎。
學習目標 信息意識：能夠通過智能農植園了解物聯網技術在植物生長中的應用，意識到信息技術對現代農業的推動作用。計算思維：通過學習智能農植園的架構和功能，理解系統各部分之間的邏輯關系，培養他們的邏輯思維能力。數字化學習與創新：通過利用物聯網感知生長平臺進行種植、養殖經驗交流和研究成果分享，培養數字化學習和合作能力。信息社會責任：通過學習智能農植園在農業生產中的應用，認識到信息技術在推動社會進步和發展中的重要作用，培養社會責任感和使命感。
重點 智能農植園架構與功能理解：重點在于使學生全面理解智能農植園的組成部分，包括信息采集、自動控制、傳輸網絡及智能中心等，并理解各部分如何協同工作實現對植物生長的智能化管理。物聯網技術應用：強調物聯網技術在植物生長過程中的實際應用，如何通過各類傳感器和設備實時監測植物生長狀態，以及如何通過智能控制精準化管理植物生長環境。實踐與創新能力培養：鼓勵學生通過設計簡易智能植物景觀等活動，將理論知識轉化為實踐，培養學生的實踐能力和創新能力。
難點 跨學科知識的融合應用：智能農植園項目不僅涉及信息技術，還涉及生物學、農業科學等多個學科領域的知識，如何將這些知識有效融合并應用于實踐中，對學生來說可能是一個挑戰。
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 本項目中，我們將圍繞“設計簡易物聯網應用”展開學習活動。通過了解智慧校園、校園智能農植園，認識感知生長的基本架構。在理解物聯網體系結構的基礎上，基于生活場景尋找其中的“痛點”問題，嘗試利用所學的物聯網知識解決問題，并進行簡易的物聯網智能應用設計和搭建。本項目共2課，包括3個項目活動，詳見下表：課題項目活動第5課感知生長項目活動1:體驗感知生長第6課設計物聯網應用項目活動2:體驗智慧校園項目活動3:設計基于生活場景的簡易物聯網智能應用 初步了解本項目中涉及的學習內容。 讓學生了解本項目開展的意義，明確本項目學習的目標和內容。激發學生的學習興趣，引導他們深入探索和理解物聯網技術，以及如何在現實場景中發揮其價值。
講授新課 校園智能農植園(圖5-1)是利用物聯網等技術，實現對植物的種植過程進行智能化的監測、控制和管理，為學校教學提供學習、研究和分享的綜合平臺。項目活動1:體驗感知生長1.校園智能農植園智能農植園主要包括基礎設施、信息采集、自動控制、終端顯示、傳輸網絡和智能中心等部分，如圖5-2所示。其中，信息采集部分負責采集農植園的環境信息及視頻圖像信息等，傳輸網絡負責將采集的信息數據傳輸到智能中心進行處理，自動控制部分負責接收智能中心傳輸回來的控制指令，實現對設備的主動控制、自動控制或定時控制。(1)信息采集通過攝像頭及各類傳感器(圖5-3)等設備，對農植園內植物的生長狀態以及環境狀態進行實時監控，實時采集數據并上傳到綜合信息管理平臺，實現對植物生長的監測和智能管理。(2)控制設備根據農植園內植物生長的環境要求和監測獲得的數據，對農植園中的生長燈(圖5-4)、通風設備(圖5-5)、灌溉設施(圖5-6)等進行智能管控，實現對植物生長過程的精準化管理。討論坊在智能農植園中，自動控制是智能化的重要特征之一。在小組討論的基礎上完成下表。控制設備主要作用智能灌溉系統根據土壤濕度、作物需水量等實時監測數據，自動控制灌溉設備的開關，實現精準灌溉，節約用水，提高作物生長質量。智能溫室控制系統監測溫室內的溫度、濕度、光照等環境參數，并根據預設條件自動控制溫室內的通風、遮陽、加熱等設備，為作物提供最佳生長環境。智能施肥系統根據土壤養分含量、作物生長階段等實時監測數據，自動控制施肥設備的施肥量、施肥時間等，實現精準施肥，提高肥料利用率。無人機搭載傳感器進行農田環境、作物生長等實時監測，同時可執行噴藥、施肥等作業，提高作業效率，減輕勞動強度。2.感知生長學校可以因地制宜，無論是戶外農場，還是室內一隅，既可種植也可養殖。借助物聯網技術對農植園進行物聯傳感探測、延時監控攝影和智能管控，實現動植物生長過程的全方位感知。依托物聯網感知生長平臺(圖5-7),將各教育基地的智能農植園互聯互通，交流種植、養殖經驗，分享研究成果，使異地合作和多類型探究活動成為現實。3.擴展學習——智能農植園的發展趨勢和挑戰發展趨勢：精準農業：利用先進的傳感器、無人機、衛星遙感等技術，對農田環境、作物生長等進行實時監測和數據采集，實現精準播種、施肥、灌溉等，提高作物產量和品質。自動化與智能化：通過引入自動化設備和智能化系統，實現農田作業的自動化和智能化，減輕勞動強度，提高生產效率。例如，使用智能機器人進行采摘、搬運等作業，使用智能灌溉系統進行自動灌溉等。可持續與生態友好：智能農植園將更加注重可持續發展和生態環保。通過采用有機肥料、生物防治等環保措施，減少化肥和農藥的使用，保護生態環境。同時，利用可再生能源（如太陽能、風能等）為農田提供清潔能源，降低碳排放。產業鏈整合：智能農植園將實現產業鏈的整合和優化。通過引入先進的物聯網、大數據等技術，實現農田管理、農產品加工、銷售等環節的信息化和智能化，提高整個產業鏈的效率和競爭力。挑戰：技術成本：雖然智能農植園具有諸多優勢，但引入先進技術需要投入大量資金。對于許多小型農場或貧困地區來說，可能無法承擔高昂的技術成本。技術推廣難度：智能農植園涉及的技術種類繁多，需要專業的技術人員進行操作和維護。然而，當前農業領域缺乏足夠的專業技術人才，技術推廣難度較大。探究屋設計簡易智能植物景觀，畫出草圖并標注主要設備。參考：簡易智能植物景觀設計方案設計概述：本設計旨在創建一個集美觀與智能于一體的植物景觀。景觀核心為一個帶有智能控制系統的植物盆栽區域，周圍輔以裝飾性元素，如石塊、小型水景等。整體設計注重簡約與自然的融合，同時利用智能設備實現便捷的植物養護。主要設備與功能：智能盆栽系統：土壤濕度傳感器： 監測土壤濕度，將數據發送至智能控制器。智能控制器： 接收傳感器數據，根據預設條件控制水泵和補光燈的開關。水泵與滴灌系統： 根據智能控制器的指令，為植物提供適量水分。補光燈： 在光照不足時提供額外光源，促進植物生長。裝飾性元素：石塊與小型水景： 增加景觀的自然美感和視覺效果。木質或金屬邊框： 界定植物區域，提升整體設計的質感。可選設備：溫度傳感器： 監測環境溫度，幫助調節植物生長環境。攝像頭： 用于遠程監控植物狀態，可通過手機APP查看。草圖描述：中心位置放置一個圓形或多邊形的盆栽區域，內部種植各種觀賞植物。在盆栽區域的邊緣安裝土壤濕度傳感器和滴灌系統的小噴頭。智能控制器和水泵可放置在景觀附近的隱蔽處，如木制小屋內或裝飾性石頭后面。補光燈安裝在盆栽區域的上方，可以是裝飾性的燈架或簡單的懸掛式燈具。圍繞盆栽區域布置石塊、小型水景和木質/金屬邊框，以增強整體美感。可選的溫度傳感器和攝像頭可以根據需要放置在合適的位置。 了解智能農植園及其架構。小組討論，完成智能農植園中涉及的控制設備及主要作用的表格填寫。思考學校如何借助物聯網技術對農植園進行生長過程的全方位感知。了解智能農植園的發展趨勢和挑戰。小組合作，完成簡易智能植物景觀的設計。 學生學習校園智能農植園的內容，有助于理解現代農業科技的應用，培養跨學科知識和實踐能力。通過學習信息采集與控制設備的工作原理，學生可以增強環保意識，鍛煉創新思維。深入理解自動控制設備在智能農植園中發揮核心作用，同時有助于理解智能科技如何優化農業生產，提升對現代農業發展趨勢的認知。幫助學生深入理解物聯網如何實時監控和調控動植物生長，提升對農業科技發展的認識。有助于學生全面了解現代農業的前沿技術和未來發展方向，培養創新思維和遠見卓識。同時，通過了解挑戰和限制因素，學生可以認識到科技創新的復雜性和艱巨性，從而激發他們為解決現實問題而努力學習的動力。通過設計簡易智能植物景觀，有助于提升學生創新思維和實踐能力。通過繪制草圖、標注設備，學生可掌握跨學科知識，培養環保意識，了解現代科技在園藝中的應用。
課后練習 利用模擬軟件或硬件平臺（如Arduino等），模擬實現一個簡單的植物生長環境監控系統。要求系統能夠實時監測和記錄至少一項植物生長環境參數（如溫度、濕度或光照強度），并根據參數變化自動控制相應設備的工作狀態。 小組合作，完成課后實踐任務。 設計并實現一個簡單的植物生長環境監控系統有助于學生的知識整合、問題解決能力提升。
課堂小結 組織學生分小組總結本課學習內容，請每個小組代表說說自己小組總結的結果。教師做最后的補充。參考：本次活動圍繞智能農植園展開，我們深入探討了物聯網技術在植物生長研究中的應用。通過講解和實踐活動，同學們對智能農植園的架構和功能有了清晰的認識，理解了信息采集、自動控制和智能中心等關鍵部分的作用。同時，大家也體驗到了物聯網技術為植物生長帶來的智能化監測與管理的便捷。希望同學們能夠將所學應用于日常生活和未來的研究中，不斷探索和創新，為現代農業的發展貢獻自己的力量。 在小組討論基礎上，推選代表總結本課學習內容。其他小組做補充總結。 學生自己總結學習內容是一種學習方法，每次課可以梳理出學習了哪些知識、技能方法和思維方式，在頭腦中形成本課程的學科結構。
板書 從教師板書上歸納本課學習內容的重點。 通過板書，幫助學生形成本課學習內容思維導圖。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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