修建 张晨晨《搭建智能浇花小型物联系统》项目学习实施案例

知网加急《中国教师》22年9月刊 

初中信息科技   

《搭建智能浇花小型物联系统》项目学习实施案例

山东省昌乐二中   修建  262400

东阿县南湖行知学校  张晨晨  252200

[摘要]：本项目学习案例是针对义务教育信息科技课程标准中第四学段7-9年级《物联网实践与探索》模块的研究、探索与实施，从项目介绍、项目探究路径、项目实施心得等三方面进行阐述，希望能对义务教育阶段信息科技的教学起到一定的借鉴作用。

[关键词]：物联网；项目学习；智能浇花

一、项目介绍

2022年4月义务教育信息科技课程标准正式颁布，在信息技术学科专家北大附中李冬梅老师的引领下，信息技术学科以落实“项目学习”为指导，以提升学生核心素养为核心，深入开展课程研究、教学探索，促进学生学习真实发生。笔者以《搭建智能浇花小型物联系统》为例，阐述了对于《物联网实践与探索》模块的研究、探索，本项目来自271集团初中信息科技校本化教材。

本项目通过解决“如何实现智能浇花”问题，利用物联网设备、终端与IOT云平台，设计并实现智能浇花小型物联系统，理清物联系统搭建的一般过程及实现原理；深刻体会传感器是连接物理世界与数字世界的纽带和媒介；能通过IOT云平台传送、接收数据、智能终端远程操控，实现感知、交互及控制等功能，展现物联网技术的独特魅力。

二、项目探究路径

基于问题情境的项目式学习是针对某些特定的问题情境，寻找解决思路开展学习活动。项目探究路径要经历聚焦问题、探索方法、设计方案、实施交流四个步骤。

（一）聚焦问题

活动一：创设情境、明确任务

1.创设情境：鲜花娇嫩，忘记浇水会导致鲜花干枯、发黄，从而失去养花的喜悦，在忙碌的学习生活中如何能时刻监督、管理花草，实现智能浇花？

2.明确任务：搭建智能浇花小型物联系统，实现智能浇花、实时监测、远程操控等功能。（具体要求：略）

活动二：观察体验、问题分析

观察、分析智能浇花小型物联系统教师范例，思考以下问题并进行阐述说明：

1.系统实现了哪些功能？

2.通过哪些硬件实现的？

3.如何获取、传输数据？获取哪些数据？

4.实现智能浇花的条件是什么？

5.如何实现远程控制？

设计意图：以问题情境导入，引出项目学习任务；通过观察、体验智能浇花系统（教师范例），明确项目完成后所达成的成果是什么样，帮助学生开阔眼界；引领学生从整体去问题分析，为后续的方法探索做好铺垫。

（二）探索物联系统组成及工作过程

1.分析智能浇花物联系统的组成

结合“智能浇花物联系统”的体验及资源等，分析各个部分的组成及功能，并填写好下表：

组成部分	功能介绍
传感器（土壤、温度等）	物理世界的信息转化为数字信息，并传送至控制器。
控制器（microbit集成）	按照事先编写的程序，读取、发送、接受、汇集和使用数据，并做出相应反馈，控制执行器工作。
执行器（水泵）	接收控制器指令，执行相应操作。
网络模块（wifi）	把控制器、服务器、用户终端连接起来，实现信息的双向传递。
服务器（IOT云平台）	通过网络连接用户与硬件系统，实现远程控制、实时监控的功能。
用户终端APP	实现实时监测，远程控制。

2.理清物联系统的工作过程

结合问题分析及对“智能浇花物联系统”的组成及各个部分的功能，梳理物联系统的工作过程，如下图所示：

智能浇花系统工作过程

（三）设计方案

小组合作，任选一盆鲜花，结合影响鲜花生长的环境因素，选择合适的传感器，共同完成智能浇花小型物联系统的设计方案。

1.      针对不同的植物，查询不同植物对温湿度、空气湿度、光照等的要求，进行信息的采集整理，填写下表：

不同植物对温湿度的要求
植物	土壤湿度范围	空气湿度范围	光照
兰草	50%-70%	26-28℃	5000-15000lux
绿萝	60%以上	15-35℃	3000-5000lux
富贵竹	60%以上	20-28℃	3000-8000lux
多肉	30%-60%	5-30℃	7000-12000lux

2.结合系统搭建，形成“智能浇花物联系统的设计方案”。

项目名称：智能浇花小型物联系统设计方案（样例）
鲜花	绿萝
功能描述	实时监测绿萝土壤湿度，当土壤湿度小于60%，打开水泵浇水，当土壤湿度等于或大于60%以上停止浇水。
硬件选择	Microbit控制器、wifi模块、土壤湿度传感器、水泵
设备物联	控制器，接通电源; wifi模块连接控制器与用户终端; 土壤传感器连接控制器的接口; 水泵模块连接控制器接口；