跨学科主题学习《主题7 用数据建设智慧农场》教学设计-2026-2027学年北京版（新版）小学信息技术四年级上册

跨学科主题学习《主题7用数据建设智慧农场》教学设计-2026-2027学年北京版（新版）小学信息技术四年级上册教学背景本课属于2026年秋季新版北京版小学信息技术四年级上册跨学科主题学习内容，落实《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》第二学段教学要求，依托跨学科主题学习，打通信息科技、科学、数学、劳动学科的知识壁垒。随着数字技术快速发展，智慧农业已经走进现实生活，物联网、传感器采集环境数据，依靠数据指导农业生产，改变传统农业依靠经验种地的模式。四年级学生已经初步认识数据，能够看懂简单表格数据，具备小组合作探究能力，但对于数据如何转化为生产决策、物联网在农业中的实际应用认知比较浅显。本课以智慧农场为真实项目情境，引导学生体验“采集数据—整理数据—分析数据—利用数据解决农业问题”完整流程，让学生感受数据的实用价值，体会科技赋能劳动生产，树立科技服务生活的意识。本课时为跨学科主题学习核心探究课，面向四年级学生开展项目式探究学习。教材分析本课是2026秋北京版新版四年级上册跨学科主题学习《主题7用数据建设智慧农场》，教材以建设智慧农场为大项目，设置真实驱动任务：如何借助数据，让农场农作物更好生长。教材文本分为四个板块：第一板块认识智慧农场，对比传统农场与智慧农场，介绍温湿度、光照、土壤湿度传感器，讲解传感器采集环境数据的原理；第二板块为数据采集与整理，教材出示农场环境监测原始数据表，引导学生读懂表格，区分有效数据、异常数据；第三板块数据分析与决策，结合农作物生长条件，分析数据，判断农场环境是否适合作物生长，提出调控方案；第四板块跨学科实践拓展，结合科学课植物生长条件、数学课数据统计、劳动课种植知识，小组设计简易智慧农场建设方案，教材提供方案填写模板，引导学生梳理需要采集哪些数据、需要哪些设备、可以做出哪些智能操作；最后教材设置思考拓展，引导学生辩证思考智慧农场的优势与现实局限，树立信息社会责任。教材编排遵循从感知到实践，从认知到创造的逻辑，不追求复杂硬件编程，重点突出数据的作用，把数据作为解决农业生产问题的核心工具，实现信息科技与多学科融合，侧重培养学生用数据思考问题的思维，落实跨学科主题学习的育人目标。核心素养目标依据2022版信息科技课程标准，结合四年级学情，确立四维核心素养目标：信息意识：能够知道智慧农场依靠各类传感器采集温度、湿度、光照、土壤湿度等环境数据，读懂农场监测数据表，感知数据可以反映农作物生长环境状态，体会数据在农业生产中的价值，能够辨别数据表中的异常数据。计算思维：能够对农场环境数据进行简单分析，根据作物生长需求，从数据中发现农场存在的环境问题，梳理“采集数据→分析数据→做出调控决策”的解决问题流程，尝试把实际农场问题拆解成可处理的数据任务。数字化学习与创新：以小组合作形式，结合多学科知识，参照教材模板设计简易智慧农场建设方案，能够说出需要采集哪些关键数据，设想数据触发的智能操作，完成数字化方案构思，提升协作探究与创新设计能力。信息社会责任：了解智慧农业给生产带来便利，同时客观认识数字技术也存在成本、设备故障等现实问题，感受科技助力劳动生产，树立尊重劳动、善用数字技术的观念。跨学科附加目标：结合科学学科植物生长条件、数学学科数据读取分析、劳动学科种植经验，综合多学科知识解决农场模拟问题。教学重难点教学重点：读懂智慧农场环境监测数据表；理解数据如何帮助我们判断农作物生长环境；梳理“采集—整理—分析—应用”数据处理基本流程；小组完成简易智慧农场方案设计。教学难点：结合农作物生长需求，依据数据推导合理的农场调控决策；跨学科综合运用多学科知识设计可行的智慧农场方案。教学过程情境导入，引出课题教师播放智慧农场短视频片段，展示现实智慧农场场景：传感器采集环境信息，系统自动浇水、补光，不需要农民时时刻刻守在田间。师问：同学们，以前农民伯伯种地，靠眼睛看、凭经验判断什么时候浇水，什么时候晒太阳。视频里的智慧农场，种地的方式发生了什么变化？

生答：不用人一直守着，机器可以自己干活，有设备收集信息。师问：这些智能设备是凭什么做出浇水、开灯的判断呢？是靠猜的吗？

生答：不是，应该是收集到一些信息、数据。教师顺势引出教材课文开篇内容：同学们翻开教材，阅读主题7开篇段落。教材中这样写到：传统农业依靠人的经验管理庄稼，智慧农场依靠各种各样的数据，帮助我们管理农作物，用数据驱动农场运行，这就是我们今天的学习任务——用数据建设智慧农场。板书课题：用数据建设智慧农场。设计意图：利用真实生活案例创设情境，对比传统农业与智慧农业，激发学生好奇心，直接对接教材文本开篇，明确本课项目任务，让学生明白本节课围绕“数据”开展探究，建立学习任务认知。研读教材，认识智慧农场与数据来源教师引导学生阅读教材第一部分课文内容，教材文本介绍：智慧农场会布置很多传感器，传感器就像农场的“眼睛、鼻子”，可以自动采集温度、空气湿度、光照强度、土壤湿度这些环境数据，数据会传输到管理平台，供人们查看分析。教师出示简易表格，向学生展示四种核心传感器以及采集的数据：传感器名称采集的数据数据作用温度传感器空气温度判断环境温度适不适合植物生长空气湿度传感器空气湿度判断空气是否过于干燥或者潮湿光照传感器光照强度判断光照是否充足土壤湿度传感器土壤湿度判断土壤干湿度，决定要不要浇水师问：读完教材内容，谁能说一说，传感器的作用是什么？

生答：传感器用来收集农场环境的各类数据。师问：如果智慧农场没有传感器，拿不到这些数据，还能不能实现智能管理？为什么？

生答：不能，没有数据，机器就不知道农场里面是什么情况，没办法做判断。师追问：那是不是拿到数据就万事大吉？拿到数据之后我们还要做什么？

生答：要看懂数据，分析数据好不好。教师小结：教材告诉我们，传感器负责采集数据，采集只是第一步，我们还要整理、读懂、分析数据，才能用数据解决农场的实际问题。设计意图：立足教材文本开展阅读学习，借助表格直观梳理传感器功能，通过层层师生问答，让学生理解数据来源，建立“传感器采集数据”基础认知，为后续数据分析做好铺垫，落实信息意识素养培养。探究活动一：研读教材案例，整理、读懂农场监测数据表教师展示教材给出的智慧农场西红柿种植区环境监测原始数据表（教材课文案例），向学生说明：这是智慧农场一天之内，不同时间传感器采集到西红柿种植区的环境数据。西红柿适宜生长条件：温度20‑28℃；土壤湿度40‑60%；光照强度中等。时间点空气温度℃土壤湿度%光照强度8:002252中等10:002748强12:003133很强14:003328很强16:002935中等18:002446弱师问：大家观察表格，12点、14点的数据，和西红柿适宜生长条件对比，你发现了哪些问题？小组内先讨论。

学生小组交流之后，进行发言。

生答：中午温度太高，土壤湿度数值变低，土壤变干，光照太强。师问：表格中的土壤湿度14点只有28%，对照西红柿生长要求，这个数据告诉我们农场出现了什么状况？

生答：土壤太干，西红柿缺水，需要浇水。师问：我们思考一下，如果有一个数据突然出现0，远远偏离正常范围，这个可能是什么数据？

生答：异常数据，有可能传感器出故障了。教师结合教材文本讲解：教材提醒我们，拿到采集回来的数据，首先要甄别，区分正常数据和异常数据，故障产生的异常数据不能用来做决策。我们要依靠可靠有效的数据，来分析农场情况。设计意图：直接使用教材案例数据表开展探究，将课本静态文本转化为课堂探究活动，通过师问生答引导学生读取、对比数据，学会甄别异常数据，完成数据整理环节，落实计算思维，训练学生读取表格信息的能力，融合数学学科的数据读取能力。探究活动二：分析数据，形成农场调控决策教师继续带领学生研读教材第二部分内容：数据不会直接解决问题，需要人结合农作物生长知识，分析数据，再做出对应的处理方案。师问：结合刚刚表格里面14点的数据：温度33℃、土壤湿度28%、光照很强。如果你是农场管理员，从这些数据里面，你读出哪些风险？

生答：温度过高，光照太强，土壤缺水，西红柿容易被晒伤、干旱。师问：依据这些数据，我们可以做出哪些调控操作？联系科学课植物生长知识想一想。

生答：打开喷淋浇水、开启遮阳设备降低光照、通风降温。师问：大家回顾整个过程，我们完整的处理流程是什么，谁能按照教材提示说一说？

生答：传感器采集数据→甄别整理有效数据→结合作物知识分析数据→做出管理决策，控制农场设备。教师板书梳理完整流程：采集数据→整理甄别数据→分析数据→执行调控。教师补充教材拓展阅读小段落：传统农场靠经验，智慧农场靠数据。经验会受人主观判断影响，数据可以客观反映农场真实环境，帮助我们更加精准管理农作物，但数据也需要人来解读判断，机器不能完全代替人的思考。师问：读了这段话，说一说智慧农场是不是完全不需要人？

生答：不是，人要分析数据，设置条件，维护设备。设计意图：深度挖掘教材文本内涵，通过问题链推动学生把数据转化为解决问题的方案，构建完整数据处理思维链条，打通信息科技与科学学科知识，引导学生辩证看待智能技术，初步渗透信息社会责任。探究活动三：小组合作，设计简易智慧农场方案过渡：我们读懂案例，学会分析数据之后，教材安排了小组实践任务：以小组为单位，设计一套简易智慧农场建设方案。教师出示教材上的方案设计框架，明确小组任务。小组方案需要包含4个内容：农场种植的作物；需要采集哪些环境数据，选用什么传感器；数据达到什么条件，需要进行什么智能操作；简单说一说这个方案的优势。学生4人一组开展合作探究，教师巡视，对小组进行引导。教师选取小组进行课堂展示交流。

师问：请你们小组说一说，你们农场选择种植什么作物？准备采集哪些数据？

小组学生代表作答。师追问：当检测到土壤湿度低于多少，你们打算触发什么操作？为什么这样设置？

小组学生代表作答。师继续提问其他小组：别的小组有没有补充？你们觉得这个方案还有什么不足？教师结合教材提示进行点拨提醒：我们设计方案的时候，要考虑现实条件，传感器设备会有成本，也会出现损坏故障，不能只想象理想状态。设计意图：落实教材跨学科实践任务，以小组协作方式开展数字化方案创作，锻炼数字化学习与创新素养。通过课堂展示互动，促进生生互评，引导学生不只畅想技术优点，同时看到技术现实局限，落实信息社会责任。课堂小结教师带领学生整体回顾本节课教材学习内容，梳理课堂知识：

今天我们学习北京版新版教材跨学科主题学习《用数据建设智慧农场》。首先我们认识智慧农场，知道传感器负责采集温度、湿度、光照、土壤湿度等环境数据；其次学习了对采集回来的数据