跨学科主题学习———在线数字气象站 教学设计 一、项目分析 本项目是跨学科主题学习，主要通过物联网技术制作在线数字气象站，学生综合运用信息科技、地理、 艺术等知识，通过数字气象站中的各种传感器获取气象数据，实时描绘校园气象的信息状态，探寻数据的变化规律，尝试得到一般性的结论，另外，还可以将区域间多个数字气象站的信息进行汇总，发现更多的规律。 二、学情分析 本节课的教学对象是八年级学生，经过了一学期的学习，他们已经较为完整地了解了物联网的概念和特征、物联网的基本原理与功能，能够利用物联网实验器材实现物联网数据的采集、传输和简单控制，同时他们的动手能力较强，具备一定的观察能力、分析能力和自主探究学习能力，对于动手实践有一定的热情，也愿意从实际问题出发进行学习和探究。但他们也相对缺少综合运用多学科知识解决生活真实问题的经历。因此本课学习过程中，需要教师提供足够的学习支架，在教师的指导帮助下进行合理的项目学习，学生通过自主探究、小组讨论等方式，搭建具有数据采集、实时传输和控制及反馈功能的物联网系统，探究分析物联网数据。 三、教学目标 1．素养目标 （1）了解气象站的来源及其在生活中的作用。 （2）认识传感器及其在各种场景中的应用。 （3）能根据需求，设计并搭建具有数据采集、实时传输和简单控制功能的物联网系统，理解数据采集、传输和控制的方法和过程。 （4）汇总在物联网中采集的数据，并对汇总的数据进行分析、共享与统一管理，在更大范围上进行数据探究。 2．项目目标 综合运用信息科技、地理和艺术等课程知识，搭建校园在线数字气象站，收集和分析气象数据，描绘校园气象信息，能和其他校园气象站进行协作，探究分析数据。 四、教学重难点 1．教学重点 （1）理解在线数字气象站的工作过程。 （2）能选择合适的物联网实验装置，完成在线数字气象站模型的设计与搭建。 2．教学难点 （1）能对采集到的气象数据进行整理分析，通过编写程序，实现对在线数字气象站的传输和控制功能。 （2）汇总在物联网中采集的数据，对其进行分析、共享与统一管理，实现更大范围的数据探究。 五、教学策略 本项目活动通过项目教学的方式组织展开，教师从中引导学生逐步交流、了解如何运用跨学科知识设计及搭建校园气象站。首先基于真实情境的需求， 明确项目目标；接着，要了解气象站的应用和发展历史，确定校园采样点的位置，并进行分工规划，为项目实施做准备；最后选择物联网实验室的相关设备搭建校园气象站，收集及汇总各个采样点的气象数据，通过对收集到的气象数据进行分析，解决实际问题。在教学过程中，教师给学生提供学习活动支架，组织学生以小组合作的方式参与项目活动。 六、教学准备 本项目教学活动，教师可以准备如下表所示的实验器材，指导学生设计搭建校园数字气象站，准备好编程软件 Mind+，通过软件进行图形化编程实现数据采集、实时传输与结果预测。 器材/工具 数量 作用/功能 主控板 4块 将采集的气象数据发送给物联网平台 扩展板 4块 给主控板供电，给传感器提供接口 环境光线传感器 4个 采集光照度数据 温湿度传感器 4个 采集环境温度和湿度数据 风速风向传感器 4个 采集风速风向数据 气压传感器 4个 采集气压数据 路由器 1个 连通网络 计算机 1台 运行 MQTT 服务，提供传输信息的服务 七、评价建议 本项目教学活动旨在运用信息科技、地理和艺术等课程知识，设计与搭建校园在线数字气象站，让学生根据汇总的气象数据，对其进行探究分析，从中获得有价值的信息。学生以小组为单位开展学习活动，学习评价可以从项目开展与实施的过程、项目成果等方面进行，学生能够从评价中得到总结与反思。本项目教学活动可以从以下几个方面对学生的学习情况进行 ... ...
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