自动浇花器讲义

小小发明家系列课讲义电学模块第十讲：自动浇花器一、课程目标知识学习目标：1.重点了解植物喝水的方式：植物的根通过毛细作用从土壤中吸水；2.重点掌握自动浇花器的工作原理：土壤湿度传感器可以检测土壤中水分的多少通过比较器模块对比设定的湿度低于这个湿度浇水高于这个湿度则不浇水。3.一般了解动物的喝水方式；探究学习目标：1.通过“植物怎么喝水”的实验让学生结合生活中的毛细作用，认识到科学源于生活；2.通过“幼苗保卫战”的游戏使培养学生逻辑比较和判定的工科思维，了解到很多科学成果都是通过不断的测试得到的；3.通过自动浇花器的原理实验，锻炼学生实验分析和表达能力，养成良好的实验习惯。火星盒子制作目标：1.观察和认识自动浇花器的组成部分和主要元器件；2.在教师指导下，动手组装完成自动浇花器；3.学会自动浇花器的使用方法，并了解自动浇花器在生活中的应用。二、课堂组织形式1.设计互动参与游戏2.组织开放式问题讨论3.问答式课堂互动4.融入趣味故事讲解5.设计互动探究实验6.火星盒子制作演示和指导7.课后习题巩固三、课堂准备名称内容来源备注1PT课件课程全流程演示文稿火星人课件2组装制作说明视频组装制作自动浇花器的说明视频火星人备课视频组装流程视频说明3互动游戏幼苗保卫战：烧杯，少量荧光石，洒水壶（用水杯就可以了），记号笔（马克笔也可）需教师自己准备（详细方法参考火星人备课视频）这次课所有用到的电路模块都是源自火星科学盒子4互动实验教具植物怎么喝水:纸巾，烧杯，水，色素，马克笔需教师自己准备（详细方法参考火星人备课视频）自动浇花实验：土壤湿度传感器，比较模块，底座电源模块，LED指示灯，干燥的土壤，相同烧杯1号、2号，水5学生组装器材及工具火星盒子——自动浇花器（每人一套）、螺丝刀（每人一套）火星盒子需按学生数量在商城订购；螺丝刀需根据学生数量由教师提注意事项：火星盒子和螺丝刀提前收好，需要在理论讲解之后，也就是上课流程第5步动手制作（见下文）时再发给学生，如果在课前即摆在学生面前准备。前，会极大分散学生的注意力，不利于理论知识讲解和课堂互动。6课后习题考核本科学习知识点，客观题主观题本讲义最后部分四、详细上课流程本课包课堂热和7步体流：（）首通过星故讲解堂的事背。（）通提问知识谱讲方式顾上内容。（）第-4步为论讲解时长制需在-0分钟内首先解动植的饮水式穿插味故事解知识通过巾吸的实了解细作，通植物卫战习自浇花的原。（）第5步学生手操组装成自浇花，需师指、维秩序保证全，长控在-5分。（）第6步课程结，长为0分钟（）第7步课后业布，把堂内延伸生活。（总时长为120分钟，预留5-10分钟休息时间）上课步骤 主要内容 注意事项【课堂预热】场景引入【对应P】火星来信【时长】2in【火星来信】小火星又来信了这次是重大新闻自从NASA在火星表面发现水的痕迹之后，小火星也前去探索，真的发现了液态水！这下心心念的植物就可以种植了，可是水资源这么宝贵，怎么样才能够根据植物的需要给它浇水，同时又不用自己动手呢，困惑的小火星在信中希望地球的小伙伴可以帮帮它。不要在课程开始时发给学生盒子器材，会分散学生注意力。【复习总结】复习巩固重力感应风扇【对应P】复习内容【时长】3in【衔接话术】大家还记得上节课我们学习的电容飞机吗？【提问】带领学生复习上节课内容【第1步】了解动物的饮水方式【对应PT“动物是怎么喝水的？”部分视频：不同动物喝水【时长】510in【提问】小朋友们知道动物的饮水方式有哪些么？学生自由回答【讲解】很多动物，在一开始的时候，不能自主饮水，都是通过乳汁的方式也获取自己需要的水分和营养的。到后来，需要自己喝水的时候：狼、狗：倒勺饮水—用舌头喝水（不同于人类的舌头从后向前舔，它们都是舌头从前向后喝水，舌头还可以形成一个斜面。）大象：使用鼻子来吸水，但是还是用嘴喝水。鸟类：直接通过嘴来饮水大多数沙漠动物（图中澳洲刺角蜥）：澳洲刺角蜥它们通过身上的水渠，也就是皮肤上细沟纹，来让水从脚流到嘴里。它们不仅能用此方法在小水坑里面吸水，还能吸收露水或是雨水。选讲：沙漠中的动物，很少喝水。它们大都是夜行性动物，或者是在傍晚活动。它们从不排尿，它们会将尿液中的尿素和氨水转化为尿酸，和粪便一起排出。【视频】一位摄影师，通过藏在水桶里面的摄像头，记录下来不同动物喝水的画面。【讲解】视频中的动物，都是通过嘴来饮水。【第1步】人的饮水方式【对应PT“人是怎么喝水的”部分【随堂小测试】了解了这么多动物了，那么我们人是通过什么方式来喝水的？【讲解】5min??10083792270: :1.94%2.83%3.83%4.80%5 79%675%775%8.72%9.22%【第2步】植物是怎么喝水的？【对应PT“植物是怎么喝水的？”部分【时长】1015in

【衔接】水在我们身体里面扮演着非常重要的角色，对于植物也同样如此。在了解过动物的饮水方式后，我们再了解一下植物是什么喝水的？有小朋友可能说了，植物也可以像我们一样用嘴“喝水”么？我们来做一个小实验【提问】植物怎么喝水的呢？首先老师先问一下大家，植物是从哪里喝水的？我们都知道是通过根从土壤喝水，但是怎么从土壤到植物的全身，水是从下往上走的，我们听说过水往低处走，那植物是怎么做到的呢？【实验】实验材料：纸巾，烧杯，水，色素，马克笔实验过程：将烧杯中倒入200ml左右水，然后加入少量色素抽出一张纸巾，长边对折两次，使用马克笔在2cm左右标记缓慢浸入水中，没过标记的位置，观察现象实验现象：染色的水会超过标记继续向上移动

注意：（1）详细实验材料形状及实验流程参考视频（）实验材料教师自己准备。（3）学生进行操作时，老师把控好时间和秩序。【讲解】这张纸就像植物的身体里面的结构，叫做植物的毛细管，就像粉笔吸墨水、纸张吸水一样，保证水能往上吸不会掉下去，这种现象我们叫做毛细作用。【讲解】我们刚了解过植物的喝水方式，那么植物喝的水去哪里了呢？就像人出汗一样，植物太热的也要出汗，人靠汗毛出汗，植物靠叶子上的气孔出汗，水分都蒸发了就要喝水补充，从哪里喝水呢？【讲解】对于植物而言，最简单的办法就是从土壤里面直接喝水。那土壤里面的水从哪里来呢？最直接的方式就是等待雨水。【衔接】那么如果一直不下雨呢，那就需要我们去浇水了。对于家里养花养植物的同学来说，我们对于植物的作用就很重要了。【第3步】学习自动浇花器【对应PT】“植物保卫战”部分【讲解】有什么方式可以给植物浇水呢？给植物浇水有很多方式人工浇水、管路浇灌、水库旁的引水入田等等。【时长】20in 【衔接】那么土壤里的水是越多越好吗？我们能不能一直给植物浇水呢？当然是不行。【提问】水太少植物渴了会叶子干黄甚至死掉，但是水太多了也会撑死，根会腐烂掉。，那这里有三张图，同学们猜猜看，谁喝水最少？谁是撑着了？谁是正好的？【讲解】那么问题来了，这植物缺水了不行，水淹了也不行，那怎么控制什么时候该浇水，什么时候不该呢？【衔接】就像我们人生长需要舒服的环境，植物生长同样这样，对于植物而言最重要的就是土壤的湿度。那我们怎么知道土壤湿度呢？我们先来玩一个小游戏【小游戏幼苗保卫战】游戏准备：烧杯，少量荧光石，洒水壶（用水杯就可以了），记号笔（马克笔也可）

注意：（1）详细实验材料形状及实验流程参考视频（）实验材料教师自己准备。（3）学生进行操作时，老师把控好时间和秩序。游戏过程：老师扮演园丁，给烧杯中浇水，小朋友扮演监督员要保证植物不会渴死或者撑死1.使用记号笔在烧杯上画一条标记线，作为警戒线，告诉小朋友水到这个位置是合适的，在杯中放置一些荧光石。2.刚开始杯中没有水，老师闭眼向杯子中加水，当听到小朋友们喊停的时候就停止。小朋友们应该什么时候喊停呢？水到记号线的时候3. 重复一两次。游戏总结:老师其实是一个没有大脑的水泵什么是水泵呢？就是打开开关就会一直浇水一直浇水不会停下来的抽水的东西。那同学们又是谁呢？是一个智能的监督器——土壤湿度检测器。这个长长的叉子可以感觉到土壤里的水有多少，就像刚才同学们的眼睛一样。土壤里的水一旦超标多了，土壤检测器就会怎么样呢？让水泵停下来。【衔接】可能有的同学不相信，我们先来通过一个小实验看看土壤湿度检测器真的可以感受到水是不是超标了吗？实验材料土壤湿度传感器比较模块底座电源模块LED指示灯，干燥的土壤，相同烧杯1号、2号，水实验过程：1.将土壤湿度传感器连接到比较模块的输入端口，底座电源连接到电源端口，LED指示灯连接到输出端口。2.将两只烧杯中加入等量的干燥土壤（量能够让土壤湿度传感器插入），将1号烧杯中均匀加入水，直到整体湿润（用手触摸感觉即可）1号烧杯作为适合湿润的土壤&2号烧杯作为干燥的土壤2.在1号烧杯土壤中插入土壤湿度传感器，打开电源开关，调整对比器模块至LED灯刚好不亮的位置，关闭电源。3.将土壤湿度传感器插入2号盛有干燥土壤的烧杯之中，打开电源，逐渐均匀加入水直到LED等不亮。实验现象：在刚开始将土壤湿度传感器插入2号烧杯打开电源的时候，LED灯会保持常亮状态，【讲解】土壤湿度传感器会根据我们的设定，去比较土壤湿度和我们设定的湿度当检测到土壤比较干的时候就会通过LED指示灯报警，表示需要浇水了。【第4步】自动浇花器工作原理【对应PT“自动浇花器的原理”部分【时长】5in【讲解】那么同学们知道我们是怎么制作自动浇花器了呢？就是将LED灯模块换为水泵，当检测到需要浇水的时候，水泵就会工作。土壤湿度传感器可以根据土壤的水分来控制水泵，我们指定一个湿度这个湿度比较适合植物同学们来说一个比如30或者40，好，非常棒，比这个值低的时候就表示太干燥了，需要浇水，水泵就开始浇水，到了30%以后，土壤湿度检测器就会告诉水泵，水够了，水泵就停下来了。好啦，快开始制作吧！【第5步】动手制作自动浇花器【对应PT“开始动手制作吧！”部分【视频辅导】此时可以播放/暂停6分钟的组装说明视频指导学生打开包装盒，将零件分类摆放整齐在自己前方桌面上。（1）物品摆放不要太靠近自己的身体，否则容易掉在地上.（2）螺丝钉长短不一，要分开放置为避免散乱和掉落也可把螺丝和垫片一直放在袋子内。讲解各元器件的形状和功能，主要的元器件如下：1.讲解主要元器件时讲解自动浇作为指导。【时长】455ina.土壤湿度传感器：检测土壤的湿度转变为电信号花器的工作过程:土壤湿度检测器检测土壤的湿度转变为电信号，与比较器模块设定的湿度进行比较如果低于这个湿度则控制水泵浇水，反之则不浇水。3.注意讲请电路连接的逻辑关系（1）详细安装步骤参考火星人备课视频。b.比较器模块：比较土壤湿度与设定的湿度c.MCU核心板：连接和控制外部传感器模块。③讲解连线方式，并指导学生完成连接。【第6步】课程总结【对应PT“今天你学到了什么？”部分【时长】10in老师根据pt里的知识图谱回顾本节课学习过的知识要点，然后带领学生完成课后习题。【第7步】课程结束【对应P】谢谢页面回家以后和爸爸妈妈用自己的自动浇花器来为家里的植物进行浇水。附：课后习题及解析1.下面人体哪一部分含水量最高？（）A. 骨骼 . 肌肉 C. 血液 . 心脏2.下列哪一个是植物缺水的现象（）？A．叶子饱满，生长旺盛 . 叶子枯黄. 根烂掉3.植物是通过根的（ ）作用从土壤里面吸水的。4.简述自动浇花器的工作原理。5.观察身旁动物的饮水方式，观察有什么特点。答案和解析：1C 解析：血液83% 心脏79% 肌肉75% 骨骼22%2.B 解析：水太少植物渴了会叶子干黄甚至死掉，但是水太多了也会撑死，根会腐烂掉3.毛细 解析植物通过根的毛细作用可以吸收土壤里面的水让水由下至上运输。4（仅供参考土壤湿度传感器能够检测土壤的湿度与比较模块设定的湿度进行对比，高于设定的就不浇水，低于则控制水泵浇水。.（开放性回答）科学小达人*课堂练习1. 植从土里吸水分方式做 。2.自