智能种植有方法-行空板与义务教育课程教学实验结合

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智能种植有方法-行空板与义务教育课程教学实验结合

一、前言

今年新出的义务教育信息科技课程教学指南《过程与控制》中有有一个单元主要讲《智能种植有方法》，在这一单元主要从系统的过程与控制方面入手，带领学生了解输入、计算与输出的过程，而浙教版这一单元主要以学校的广播系统为例，教学指南中是以植物种植为例，参照项目的可实现性与可操作性，最后用行空板来实现植物种植案例。

这一单元首先帮助学生了解智能种植大棚的实际应用和总体控制过程，引导学生了解智能种植大棚的功能并进行一定的想象、延伸和设计，以及分析数据输入、计算和输出的过程，进一步巩固连续量数据、阈值等知识，共同设计一个小型智能种植系统；最后让他们分别体验土壤湿度控制、光照控制和温度控制的过程。

二、项目需求分析

在教学指南中进行系统认识与搭建主要运用虚拟仿真的形式进行，但是虚拟平台上学生的可操作空间较少，整体的生动性不足，因此为保证让学生正确认识系统的三个组成部分，我们尝试用硬件进行搭建，每一个步骤也会更加清楚。

通过前两课对植物自动控制系统的整体认识，学生已对生活中的智慧养护系统有所了解。本项目目标是让学生了解植物养护中容易被环境干扰的缺陷，并掌握利用反馈在自动控制系统中的作用，对植物智慧养护系统进行稳态和优化。这种控制系统通过多种传感器、计算机、网络、监控装置以及其他设备，对大棚中的土壤湿度、光照、温度等进行实时监测调控，实现农作物的智能化种植。

三、硬件连接

本项目划分为两个部分，一个是显示的数据大屏，另外一个部分是温湿度、水泵、电机组成，旨在实现与信息科技六年级的教学指南课程内容对接，并为大班课堂教学提供教学情景。

硬件设备有：

行空板x1

行空板扩展板x1

温湿度传感器x1

水泵x1

舵机x1

四、程序设计

最简单的实现部分是关于行空板的页面的设计，这些只需要用文字和图形可以完成。

第二部分就开始测试水泵的使用方法，一开始用的水泵是3pin的线，但是无法连接扩展板上的电机驱动口，因此下决心把线头都给剪了，用打火机把绝缘壳剥开，只留电芯。目测此方法还挺好用的，就只要电源充足就行。

第三部分本想使用自带驱动的3pin线电机来当小风扇，但是发现扩展板P引脚的电源不足，只有3.3V，需要自己额外从I2C那里接跳线过去，临时替换成了舵机，将就模拟下。

把所有传感器接上后的示意图如下。

五、拓展与延申

本课在和科学老师讨论后发现，在小学阶段有一单元是关于凤仙花的一生的课程，因此在带领同学们把项目完成后，就拿来养护单盆的凤仙花，发现效果还不错，没有出现种子徒长的现象。

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因此本项目也算一个跨学科项目，在跨学科的过程中发现孩子们非常喜欢植物的养护过程，这也算这个项目让他们感到满足的一个特别之处。

学习活动中给出的是土壤湿度、光照和温度三个控制系统，实际教学时，学生可能还会设计出如病虫害控制系统，那么也可以对项目进行扩展，让学生查询虫害的治理方式，那么在系统中如何运用智能化设备实现该系统呢？我们就需要思考能否新增一个二哈摄像头实时监测植物上的昆虫情况，利用物体识别进行昆虫训练，若识别到害虫则进行驱赶与农药喷洒，实现植物的虫害治理。

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希望小朋友们通过这个项目，提高在生活中发现问题和解决问题的能力！