教科版（2024）八年级下册信息科技 2-1-第五课：规划校园气象站 教案.docxVIP

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教学教案设计

总第5课时

课?题?名?称

规划校园气象数字站

学习目标

（包含学科核心素养）

理解并识别校园数字气象站的功能及物联网技术的应用（信息意识、信息社会责任）

掌握气象数据的采集与物联网系统设计思路

提出校园数字气象站的设计方案并进行初步实践（数字化学习与创新、信息社会责任）

问

题

类

型

学生问题

在校园环境中，我们能收集哪些气象数据？为什么这些数据对学校有用？

气象数据是如何从传感器传输到网络平台并可视化的？物联网技术在其中起了什么作用？

如何让数字气象站不仅能监测数据，还能对校园环境作出反馈和控制？

学科问题

1.在设计校园数字气象站时，如何利用物联网三层结构（感知层、传输层、应用层）实现气象数据的采集、传输、存储和处理？

2.多种气象传感器（如温湿度传感器、雨滴监测器、风速风向传感器）如何协同工作，以满足校园数字气象站的数据需求？

3.为什么数据可视化和可用性对于数字气象站同样重要？在物联网系统中，如何实现对气象数据的可视化分析和远程访问？

教师问题

1.在指导学生规划校园数字气象站时，如何引导他们基于实际需求（如监测降水量、气温、风速等），分层次分析物联网的感知、传输和应用环节？

2.面对校园实际环境和资源限制，如何让学生提出既具有创新性又具备可行性的数字气象站设计方案？

问题系统

（星号标出核心问题）

1.在设计校园数字气象站时，如何利用物联网三层结构（感知层、传输层、应用层）实现气象数据的采集、传输、存储和处理？

2.多种气象传感器（如温湿度传感器、雨滴监测器、风速风向传感器）如何协同工作，以满足校园数字气象站的数据需求？

3.为什么数据可视化和可用性对于数字气象站同样重要？在物联网系统中，如何实现对气象数据的可视化分析和远程访问？

问题探究流程

导（问题引导）、学（自主探究）、探（合作探究）、测（课堂检测）、拓（知识拓展）

导（问题引导）：

教学情境：

展示“国家气象科学数据中心”网站或相关在线气象平台界面，介绍气象数据的获取方式。提问：

（学生问题1）：“在校园环境中，我们能收集哪些气象数据？为什么这些数据对学校有用？”

答案：可以收集温度、湿度、气压、风速、风向、降水量等。这些数据可用于校园活动安排、天气预警、环境监测等，为教学和日常管理提供参考。

（学生问题2）：“气象数据是如何从传感器传输到网络平台并可视化的？物联网技术在其中起了什么作用？”

答案：通过传感器（感知层）采集数据，利用无线或有线传输（传输层）将数据发送到云平台或服务器（应用层）进行存储与可视化。物联网在各环节协调数据采集、传输和处理。

教师总结：物联网在气象数据采集、传输、分析中发挥关键作用，为校园数字气象站建设提供技术支持。

学（自主探究）：

自主探究任务：

任务1：认识气象数据及其测量手段

教材内容：

气象数据：温度、湿度、气压、风速、风向、降水量等。

传统测量手段：雨量器、温度计、风向标等。

数字化测量手段：翻斗式雨量传感器、压电动能式传感器、温湿度传感器等。

问题探讨：

“在数字化测量手段中，传感器如何将物理量转换为电信号？为什么能提高精确度和自动化程度？”

答案：传感器将温度、湿度等物理量转换成电阻、电容或电压变化，通过信号处理后传输到数据采集设备，从而实现高精度、自动化的数据记录。

任务2：浏览并记录气象数据

学生通过“国家气象科学数据中心”或其他在线平台查找某地气象数据，记录并思考这些数据的采集、传输、可视化流程。

教材引导：学生填写气象数据表，了解传统和数字化测量手段对比。

教师总结：数字化气象测量具备高效率、自动化和可视化优势，为校园数字气象站的规划提供了可行性思路。

三、探（合作探究）：

合作探究任务：

任务1：什么是校园数字气象站？

教材内容：

校园数字气象站：利用物联网技术，在校园环境中实时监测多种气象数据，实现数据共享和可视化。

学生分组讨论：

校园数字气象站应具备哪些功能？（如实时显示气象数据、预警功能等）

这些功能要依赖哪些传感器和网络设备？

问题探讨：

（学生问题3）：“如何让数字气象站不仅能监测数据，还能对校园环境作出反馈和控制？”

答案：可加入反馈控制，如大风天远程关闭门窗装置；通过终端或云平台向执行器发送指令，实现自动化管理。

任务2：设计数字气象站三层结构

教材内容：

感知层：温湿度、雨滴、气压、风速等传感器

传输层：ZigBee、蓝牙、Wi-Fi等

应用层：终端设备或云平台进行数据呈现与分析

反馈控制：可实现远程开关窗、开启警报等

小组讨论：

选择哪些传感器？

使用何种传输技术？

终端呈现方式？

如何在大风或暴雨时自动响应？

四（课堂检测）：

课堂检测题目设计:

题目：在数字气象站中，翻斗式雨量传感器属于哪一层设备？

A.传输层

B.