第18课 土壤湿度控制好 教学设计-2025-2026学年六年级信息科技全一册（人教版）

第18课《土壤湿度控制好》教案

一、教学目标分析

知识与技能

1.能够了解土壤湿度控制系统的工作原理。

2.能够熟练绘制算法流程图。

3.能够了解阈值的作用和闭环控制的特点。

过程与方法

1.通过实践操作，了解土壤湿度控制系统的工作原理。

2.通过实践操作，了解土壤湿度控制系统的算法。

情感态度价值观

1,培养对土壤湿度控制等科学技术的好奇心和探索欲，激发了解土

壤湿度控制系统背后原理和算法的兴趣。

2.在探究土壤湿度控制系统的过程中培养严谨的科学态度，注重

对细节的观察和分析。

二、教学内容及重点

教学重点

分析土壤湿度控制系统的工作原理和算法；

教学难点

分析土壤湿度控制系统的算法，土壤湿度的测定以及阈值的设

定。

三、教学过程设计

教学过教学内容教学方

程法

师：上节课，我们设计了自己的种植园，分析

了相关控制系统的工作过程。这节课我们将通问题导

过实验，分析和验证土壤湿度控制系统的工作向学习

原理，尝试搭建土壤湿度控制系统。根据生活

经验，同学们都知道，植物的生长是离不开水

的，但是水分是越多越好吗？

生：不是，水分要适量。

师：对，如果土壤水分过多会导致植物烂根从

而无法茁壮成长。

情景导

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（5分

钟）V♦>

4^1、一

师：因此我们要控制土壤的湿度保证植物健康

生长。本节课我们将学习如何控制土壤湿度，

了解土壤湿度控制系统的基本组成，分析土壤

湿度控制系统的工作原理，分析控制土壤湿度

的算法。

师：现在让我们进入学习活动1。同学们知道

植物的生长离不开水。土壤的含水量会极大地讨论法

影响农作物的产量和大部分植物的生长。因合作学

此，土壤湿度对于灌溉计划的安排，对于农作习

物根系的发育、养分吸收和光合作用等过程都

实践操

起到非常关键的作用。所以，学会控制土壤湿

作

度十分重要。

师生互

动

合作探

究

（实践

操作）

（8分

钟）

师：智能种植大棚中的土壤湿度控制系统主要

包括土壤湿度传感器、计算机和网络、浇灌设

备等。系统通过土壤湿度传感器采集土壤的湿

度数据，当采集的数据低于设定的阈值时，启

动浇灌设备增加湿度；反之，浇灌设备停止工

作。通过循环这个过程，智能种植大棚就可以

达到控制土壤湿度的目的。

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师：通过对智能种植大棚的讲述，想必同学们

已经初步知道了土壤湿度控制系统的基本组

成。土壤湿度控制系统的基本组成包括土壤湿

度传感器、计算机和网络、浇灌设备。土壤湿

度传感器检测土壤湿度，并传递给主控板，主

控板计算土壤湿度，当数据低于设定的阈值

时，启动浇灌设备增加湿度；反之，浇灌设备

停止工作。检测的土壤湿度数据可以用百分比

来表示。而且每种植物都有其对土壤湿度的要

求，并不完全一致。

师：我们已经了解了土壤湿度控制系统的基本

师生互

组成，下面让我们通过实践操作，小组合作共

动讨论法

同完成学习活动2：分析土壤湿度控制系统的

合作探合作学

工作原理。我们将利用传感器采集5个不同的

究习

土壤湿度数据，观察显示的湿度数据以及喷灌

实践操

（实践器是否喷水。

操作）作

实验步骤：

（12

1.第一步：我们先观察简易土壤湿度控制系统

分钟）

的组成，并将土壤湿度传感器与主控板的

PO、Pl口连接起来，将水泵与主控板的M2

口连接起来。

2.第二步：接下来我们运行控制系统并将主控

板刷入程序。

3.第三步：将土壤湿度传感器插入土壤中采集

土壤湿度数据，将所采集到的5个数据填写

在数据记录表中。这里我们需要注意两点：

我们所采集的5个数据，要大体分布合理，

不能都偏小或偏大，这样才能找到阈值；日

常生活中往往用百分比来描述土壤湿度（如

土壤湿度60%）,但利用传感器采集的数据

不一定是百分比，要以我们实际使用的传感

器为准。

师：通过学习活动2,同学们可以根据采集到

的实验数据发现我们所用的土壤湿度传感器中

设定的温度阈值。我有两个问题请同学们结合

实验思考一下：实验过程中土壤湿度改变，相

当于改变了控制系统的什么？会导致控制系统

发生什么变化？

生：土壤湿度的改变，相当于改变了控制系统

的输入，经过计算，输出会发生相应的变化，

导致喷灌器的状态也随之变化，从而实现对土

壤湿度的控制。

师：非常正确。除了土壤湿度，阈值也是控制

系统状态发生变化的一个重要条件，改变了阈

值，就改变了控制系统状态发生变化的条件c

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师生互师：我们已经学习了土壤湿度控制系统，接下

动来让我们了解一下控制土壤湿度的算法。下面讨论法

合作探让我们一起动手操作，完成学习活动3,分析合作学

究控制土壤湿度的算法。土壤湿度传感器检测的习

是土壤湿度（连续量），然后根据这个数据，

（实践实践操

操作）按特定的计算规则生成控制喷灌器工作的指令作

（10（开关量）。我们可以查看学习活动2中记录

分钟）的湿度阈值，补充控制土壤湿度的算法流程

图，填写土壤湿度与喷灌器状态真值表。同学

们可以自由分组，合作学习，共同完成学习活

动3。

师：同学们可以看一下这个算法流程图并学会

绘制。现在让我们来分析一下这个流程吧。我

们运用土壤湿度传感器检测数据，然后主控板

会根据这个数据判断土壤湿度是否超过阈值，

并按特定的计算规则生成控制喷灌器工作的指

令（开关量），如果超过阈值，就不启动喷灌

器，如果没有超过阈值则启动喷灌器，提高土

壤湿度。

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师：土壤湿度与喷灌器状态真值表用1和0填

写，1表示是，0表示否，填写好的表格应该

是这样的，同学们可以检查一下自己有没有写

错。

师：下面我们来思考两个问题：“监测土壤湿

度一判断湿度是否超过阈值一控制喷灌器工

作”这个过程是否属于闭环控制？如果要结束

控制系统的工作，是否要断开电源开关？同学

们可以相互讨论，回答问题。

生：是，属于闭环控制；是，需要断开电源开

关。

师：我们学习了土壤湿度控制系统组成和基本问题导

原理，请同学们根据本节课的知识搭建一个小向学习

型土壤湿度控制系统吧。讨论法

拓展深”±WIX«ffMW实践操

化，回作

归生活

（7分

钟）

师：我们搭建土壤湿度控制系统用到的实验设

备有主控板，土壤湿度传感器，水泵和4pin

连接线。

师：第一步：我们先用主控板连接土壤湿度传

感器和水泵。将土壤湿度传感器与主控板的

PO、P1口连接起来，将水泵与主控板的M2口

连接起来。

师第二步：接下来编写程序读取土壤湿度

值

并控制水泵开关。如果湿度值不超过阈

值

水泵开启，否则，水泵关比。

师：第三步：我们将主控板刷入程序。

师：第四步：最后我们进行功能性测试。将土

壤湿度传感器插入花盆土壤中，水泵的一条水

管放在水中，另一条水管放在花盆里。观察系

统能否正常工作。

师：下面同学们请动手操作吧！体验传感器采

集数据的过程，感受土壤湿度阈值对浇水设备

的控制作用。

师：活动结束同学们可以试着填写活动结论。

同学们需要注意：阈值设定过低可能会导致土

壤过于干燥；阈值设定过高则可能导致过早启

动浇水，浪费水资源。

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师：本节课我们通过学习认识到每种植物•都有

其对土壤湿度的要求，并不完全一致。那一请同

学们课后搜索资料了解几种自己感兴趣的;植物

的土壤湿度要求吧。

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课后作

业（1、

分钟）

课堂小本节课，我们了解了土壤湿度控制系统的工作

结与评原理，能熟练绘制算法流程图并通过土壤湿度

价控制系统的实践操作，进一步了解阈值的作用

（2分和闭环控制的特点。

钟）

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