2020-2021学年闽教信息技术2020版八年级下册 第15-16课时 《设计校园气象站（综合活动2）》

第15-16课时设计校园气象站（综合活动2）

教学内容分析

本活动是本学期的第二次综合活动课，让学生组成项目活动小组，了解水分传感

器的工作原理和使用方法，应用已有传感器获取相关的气象数据。通过物联网平台，

发送和接收相关的气象数据。在监测到异常数据时，通过物联网平台发送气象警报。

在上节课中，学生初步认识物联网，并设计了温度警报器和智能门禁系统，初步体验了

物联网在现代家居中的应用。本活动结合物联网技术设计智能气象站，教材首先介绍什么是

气象监测站，提出可以在校园里建立气象站，使学生掌握气象观测的一些基本方法，激发学

生学习自然地理的兴趣和热情，了解更多的气象科学知识。常见的校园气象站一般由各种传

感器和自动气象监测仪组成，用于实时监测温度、湿度、风速、风向、雨量、气压等多种气

象数据，还可以通过扩展接口连接计算机等硬件，增强系统的功能。在本活动中，项目小组

经过交流，根据现有器材设计基于物联网的简易校园气象站，用于监测校内局部区域的气象

数据，进一步感受物联网在生活生产中的应用。

作为综合活动课，教学时应遵循综合实践课程的要求和方式，采用小组合作学习

的方式进行实践和探究活动。活动时以4~8人为一个活动小组，每个活动小组指派

1名同学担任组长，负责活动方案的制订和任务的安排，明确小组成员的分工，让每

位成员都能独立完成一项探究任务。在活动过程中，小组成要一起讨论校园气象站建

设方案，合作完成实践活动中的各项任务，进一步增强利用开源硬件和物联网解决现

实生活问题的能力。

本活动分为2课时。课时1,在认识气象站资料后进行分组安排，再进行水分传

感器测试的实践探究活动。测试完成后，将蜂鸣器接入扩展板中，根据主控板读取的

水分传感器值，若湿度达到设定值，启动蜂鸣器进行下雨提示。本实验需要使用已封

装好的采用数字接口的蜂鸣器，如果无法像第三课中用鳄鱼夹直接将蜂鸣器连接到

micro：bit扩展口引脚上，可用LED屏幕显示指定图案替代蜂鸣器，或用杜邦线

（一头公一头母）连接蜂鸣器与扩展板接口。课时2,运用物联网发布气象信息，将

水分传感器、温度传感器和光线传感器测到的气象数据通过物联网模块发送到物联网

平台。这样，不管我们身处何处，都可以知道校园周边的气象情况，进一步理解和掌

握物联网的应用

本课活动让学生在项目小组中发挥各自特长，设计有实用价值的校园气象站，引

导学生进一步思考物联网的应用领域，为设计开源硬件创客作品打下坚实的基础。

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教学对象分析

学生在上一课中已经学会通过物联网模块接入互联网，他们能正确地将物联网模

块接入扩展板，并能通过Mind+编写简单的代码进行联网测试。目前，学生已经会

使用温度传感器等器材收集环境数据，可以用较短的时间认识水分传感器，通过编写

程序获取水分传感器是否接触到水的信息。学生能进一步巩固并结合所学技能，获取

所需数据后，通过物联网进行消息的发送和接收，根据预设任务设计能获取相关环境

信息的智能气象站。

通过多年的信息技术学习，八年级的学生具有一定项目合作能力，在综合实践活

动课中，他们能组建活动小组并做好任务分工工作，但是完全由学生自由组合，可能

会较少考虑优势互补、强弱搭配，需要教师的适度参与。活动结束时，学生有上次综

合实践课的经验，能以项目小组为单位进行项目的交流和总结，但需要教师通过过程

性评价引导学生进行项目总结与反思，提出改进意见。

通过本课的学习，学生既了解气象知识，又进一步体验IoT与开源硬件的有机融

合，能以小团队合作的形式解决问题，提高合作沟通能力和创新意识。

教学目标

1.了解水分传感器的工作原理和使用方法。

2.了解利用水分传感器及micro：bit内置传感器获取气象数据的方法。

3.了解基于物联网模块发送和接收气象信息的方法，会根据气象信息发出气象

警报。

教学重点和难点

1.教学重点。

了解水分传感器，结合物联网模块设计校园气象站。

2.教学难点。

分析气象数据，通过物联网发送气象警报。

教学方法

1.比较观察法：播放介绍气象站的视频，展示气象站及气象仪器的图片，让学生

初步了解气象站，了解气象信息和气象仪器。展示用开源硬件设计气象题材的视频或

技术帖，展示相关器材，让学生了解水分传感器等传感器相关知识。

视频可播放《自动气象站》《探访百年气象站》等，技术帖可参考《气象站方案

B计划》等，让学生从多个角度了解气象站及气象相关知识，了解智能硬件在气象方

面的应用，进一步感受IoT的应用价值。

2.演示讲授法：讲述如何用传感器获取气象数据，结合开源硬件通过物联网传

递气象信息。

3.任务驱动法；以设计物联网气象站为主题，学生根据任务的具体要求，开展

小组合作的探究性学习，各组成员围绕所选主题，结合自学资料，测试新传感器。

4.交流、评价法：在作品设计过程中和设计结束后，让学生充分展示设计思路,

鼓励学生参与评价。

教学准备

1.教学环境：计算机网络教室（可正常联网）、无线WiFi环境、转播控制系统。

其中，无线路由器最好使用工业级路由器，以确保多个设备可同时顺利无线联网。

2.实验器材准备：micro：bit^micro：mate扩展板、物联网模块、水分传感

器、数据线、烧杯和滴管。

教学过程

教学环节教师活动学生活动设计意图

1.播放视频：《自动气象站》等，观看视频，思在上一节课学

让学生对气象站有一定的认识，感受气考气象信息与智能习物联网的基础

象仪器在气象观测中的作用，请学生交硬件的关系。上，本活动结合气

流对气象站的认知。象主题引导学生进

情景体验，2.提出问题1：如果让你设计智学生代表发一步结合物联网设

导人新课能校园气象站，你会如何设计？言，其他学生交流计开源硬件应用创

问题2：获取气象信息需要哪些器互动，感受开源硬客作品。

材？指出目前的气象信息需要各种智能件的神奇魅力。通过对气象站

硬件辅助收集数据。的主题认知，在交

3.展示运用物联网技术设的气象交流、讨论，哪些流中开拓学生设计

站，引导学生思考：气象站需要收集哪传感器适用于气象思路，提升对开源

些信息？需要用到哪些传感器？站获取气象信息。硬件的应用能力。

1.布置任务：了解任务内给学生留有一

使用开源硬件和现有传感器，设计容，分析完成任务定的创新空间，学

智能校园气象站（指定要有降雨监测和所需器材及实现方生可以根据任务说

物联网功能）。法，开始准备活动明，自行设计，完

2.任务说明：器材。成相应的任务。

智能气象站要能监测校园局部区域

布置实践活的气温、照度、土壤湿度、风向、降雨

动任务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。

第15课时

1.认识可用于监测是否下雨的传了解新传感器为了实现监测

感器。的应用。降雨情况，需要用

2.阅读教材P86的内容，了解水水分传感器，先认

分传感器的工作原理。提示学生：水分识新传感器的不同

传感器一般采用模拟端口作为数据传输种类及其工作原理

接口，应根据扩展板上的接口标识，正和应用。

确地将水分传感器的线缆接入扩展板的

认识水分传

感器端口（如P0）。

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十串口监视器，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。

1.组建项目学习小组：以项目为核学生的成长是

_媚姆例&,4祸洛版心，明外技妥兀帽品藉架是棒

浚砰匿奥并进行功能演示。在演示过鲁：熊希芝确定设

作品展示与

程中,（舒驰蝌口关问题o小》案后:明确小除,诣蝴窗趟

交流

（3）小组确定智能气象站设计方组成员任务分工。稳中能更好发挥

案。1.作品还有哪些优化空间？宾料到技木1可特长不翩睚手

题时藕施藉黑料赢想

彳轩如何让降雨警报更智能化？甯教材，求助同组

总结、思考

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团队合作设

计项目示学生不可以让水分传感器接口处接触写降雨报警程序，有序进行。

水。通过串口监视器查在编程过程，

（2）项目小组:汪姐■硬件搭建黑解精器获臂鬻翻鬻

教学环节一、在/藜哂物,屈'什力口股汨

（3）任编程千合，通过甲口监视取的数据。得，能用串口曲.视

器查看水分传感器在不同情况下所获取器分析所获得的数

的数据。据，判断传感器是

（4）得到试数据后，估算降雨状否检测到降雨。

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。

第16课时

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得解，的算嬖送相应的信息到物联网平的资料’对作品进生搜索信息能力，

2.观看物联网与气象主题结合的行评价，学习亮在交流中多角度提

口0

创客年朴确认物联网平台是否收到信点，思考不足上升对技术的认知，

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