初中信息技术闽教版（2020）八年级下册综合活动2 设计校园气象站教学设计及反思

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

情景体验，导人新课

1．播放视频：《自动气象站》等，让学生对气象站有一定的认识，感受气象仪器在气象观测中的作用，请学生交流对气象站的认知。

2．提出问题1：如果让你设计智能校园气象站，你会如何设计？

问题2：获取气象信息需要哪些器材？指出目前的气象信息需要各种智能硬件辅助收集数据。

3．展示运用物联网技术设的气象站，引导学生思考：气象站需要收集哪些信息？需要用到哪些传感器？

观看视频，思考气象信息与智能硬件的关系。

学生代表发言，其他学生交流互动，感受开源硬件的神奇魅力。

交流、讨论，哪些传感器适用于气象站获取气象信息。

在上一节课学习物联网的基础上，本活动结合气象主题引导学生进一步结合物联网设计开源硬件应用创客作品。

通过对气象站的主题认知，在交流中开拓学生设计思路，提升对开源硬件的应用能力。

布置实践活动任务

1．布置任务：

使用开源硬件和现有传感器，设计智能校园气象站（指定要有降雨监测和物联网功能）。

2．任务说明：

智能气象站要能监测校园局部区域的气温、照度、土壤湿度、风向、降雨情况等气象数据信息。

3．任务分析：

（1）基于物联网模块报送水分传感器、主控板内置温度传感器获取的气象数据。

（2）对开源硬件进行编程。

（3）根据需求，准备硬件器材。

了解任务内容，分析完成任务所需器材及实现方法，开始准备活动器材。

给学生留有一定的创新空间，学生可以根据任务说明，自行设计，完成相应的任务。

认识水分传感器

1．认识可用于监测是否下雨的传感器。

2．阅读教材P86的内容，了解水分传感器的工作原理。提示学生：水分传感器一般采用模拟端口作为数据传输接口，应根据扩展板上的接口标识，正确地将水分传感器的线缆接入扩展板的端口（如PO）。

3．测试传感器功能。打开Mind＋编程平台，读取水分传感器数据。为了便于观察水分传感器的数据测量情况，开启Mind＋串口监视器，使用串口监视器实时查看水分传感器的值，高效测试水分传感器的工作状况。

4．讨论水分传感器的应用。

了解新传感器的应用。

为了实现监测降雨情况，需要用水分传感器，先认识新传感器的不同种类及其工作原理和应用。

团队合作设计项目

1．组建项目学习小组：

（1）根据实际情况，4～8人组成一项目小组。

（2）讨论推选小组长。

（3）小组确定智能气象站设计方案。

（4）根据方案明确小组成员任务分工。

2． 编写代码，实现降雨警报功能：

（1）教师简单讲解注意事项，提示学生不可以让水分传感器接口处接触水。

（2）项目小组开始硬件搭建

（3）在编程平台，通过串口监视器查看水分传感器在不同情况下所获取的数据。

（4）得到试数据后，估算降雨状态的临界值，编写降雨警报程序。当水分传感器所获取的数值，高于一定的值，即可判定为降雨，此时蜂鸣器响，发出警报，否则蜂鸣器不发声。

以项目为核心，组建项目小组，在初步确定设计方案后，明确小组成员任务分工。

在遇到技术问题时，可以选择自学教材，求助同组同学或教师。

用Mind＋对硬件进行编程，编写降雨报警程序，通过串口监视器查看和分析传感器获取的数据。

学生的成长是多元的，教师应尊重学生的个体差异，让他们在实践活动中能更好发挥特长，将项目完成得更好。本活动以4～8人为一个项目组，保证硬件搭建、外观设计、多任务编程等活动的有序进行。

在编程过程，重视数据来源的获得，能用串口监视器分析所获得的数据，判断传感器是否检测到降雨。

作品展示与交流

以组为单位展示作品，介绍作品的设计理念，并进行功能演示。在演示过程中，台下学生可以提出相关问题。

作品展示，发言、提问。

作品演示是作品设计中重要的一环，也是对团队的考验。

总结、思考

1．作品还有哪些优化空间？

2．结合现有条件或不具备的条件，如何让降雨警报更智能化？

3．请小组长回收实验器材。

交流。

交流、资料查询。

整理器材，清点数量。

不断地讨论，活跃学生思维，通过提出问题促进解决问题，培养学生独立思考能力。

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

分享作品，导入新课

1．展示学生所收集到的物联网与气象站的资料。

2．观看物联网与气象主题结合的创客作品。

3．针对上节课本项目小组所设计的作品，你想做出哪些改进。

4．提示：结合上次课所设计的作品，本活动应添加的基础功能有：物联网、温度监测、光照值监测。

观看教师展示的资料，对作品进行评价，学习亮点，思考不足之处。

以小组为单位进行讨论，提出改进方案，填写任务单或设计思维导图。

有意识培养学生搜索信息能力，在交流中多角度提升对技术的认知。以展示优秀作品培养学生赏析作品的能力和批判思维，激发学习积极性。

器材准备

提示小组长根据本组预设方案，准备活动所需器材。

分工合作，准备实验器材。

让不同小组有不同的收获。

任务驱动，实践探究

1．各项目小组根据预设方案，明确各自分工。

2．提示有困难的小组，可以根据教材P91～92的内容，解决问题。按顺序完成以下任务：

（1）接入物联网模块。

（2）通过编程平台写入代码，测试开源硬件是否能正常联网。

（3）通过物联网平台发送指定信息到开源硬件。

根据预定任务，进行小组合作实践操作。

在实践过程中遇到的问题，可以通过自学教材、求助伙伴、咨询教师等途径进行解决。

让学生在实践中学会合作、学会思考，能通过多种途径解决遇到的问题，在设计新作品中巩固已有知识技能。

（4）主控板根据接收到的信息进行分析，并发送相应的信息到物联网平台。

（5）确认物联网平台是否收到信息，排查设计过程中遇到的问题。

3．巡视，解决项目小组在设计方案时遇到的问题，进行个别辅导。

作品展示与交流

1．提示学生整理硬件器材。

2．指导学生填写活动记录表。

3．请组长组织反思总结活动中得到的经验、存在的不足及改进方向。

4．组织学生以组为单位展示作品，介绍作品的设计理念，并进行功能演示。在演示过程中，台下学生可以提出相关问题。

作品展示，发言、提问、演示，小组进行简要总结。

作品演示是作品设计中重要的一环，项目小组可以想办法更好地展示自己作品，例如结合思维导图或一定的情境化展示等。

总结

1．总结：在本次项目活动中，各小组针对任务分工，思考有哪些做得好或需要改进的地方。

2．提示：课后，有条件的项目组可以增加其他传感器，结合micro：bit设计出所需的功能。

3．完成教材P96的活动评价。

学生代表发言，共同总结。  

积极参与。

完成活动评价。

与教师一起总结所学知识和技能，深入思考物联网和开源硬件结合的可能性。鼓励学生结合所学知识课外继续制作创客作品。