案例四：探索水与植物生长的关系
简介
本项目旨在引导学生使用classroom科学套装中的土壤湿度传感器、继电器模块和水泵，结合micro:bit制作一个自动浇灌装置，以探索水对植物生长的影响。通过监测土壤湿度并自动调节水分供给，学生将了解水对植物生长的重要性，并学习基础的农业科学知识。此项目将加深学生对物理、生物学和自动化技术的了解。
教学目标
理解水对植物生长的必要性。
学习如何使用土壤湿度传感器和继电器控制水泵。
掌握制作自动浇灌系统的基本技能。
教学准备
在开始教学之前，请确保您已经准备好以下必要的材料：
| 图片 | 名称 |
|---|---|
 | classroom科学套装 |
 | micro:bit V2 |
 | 个人电脑（PC） |
 | USB 数据线 |
这些材料将为您提供一个完整的体验，确保您可以顺利地进行后续的操作和学习。如果您已准备好以上内容，我们可以继续进入下一步。
教学过程
课程引入
水是生命之源，对于植物的生长至关重要。在本节课中，我们将探索水对植物生长的影响，并制作一个自动浇灌装置来保持植物生长所需的水分。
探究活动
学习如何使用micro:bit上的编程环境，编写代码来读取土壤湿度传感器的数据。
理解土壤湿度的科学单位及其对植物生长的影响。
探索如何使用继电器控制水泵的开关，实现自动浇灌。
设计一个实验，记录不同土壤湿度条件下植物的生长情况。
分析实验数据，讨论自动浇灌对植物生长的促进作用。
硬件连接
将土壤湿度传感器连接到wukong扩展板的P1端口，继电器连接到wukong扩展板的P2端口，水泵连接到继电器上，OLED显示屏连接到wukong扩展板的IIC端口。
代码编程
添加软件库
打开makecode.microbit.org并点击新建项目.
点击扩展.
搜索iot-environment-kit，添加iot-environment-kit软件库。
搜索wukong，添加wukong软件库。
示例代码
- 当开机时，初始化OLED显示屏。
- 将连接到P1端口的土壤湿度传感器的返回值存入变量Soil moisture中.
- 当变量Soil moisture的值小于25时，设置连接到P2端口的继电器打开水泵，否则设置连接到P2端口的继电器关闭水泵；
- 暂停1000ms，清空OLED显示屏显示内容，在OLED显示屏上显示当前土壤湿度。
请参考程序连接：https://makecode.microbit.org/_b2vP7K5W6KRd
你也可以通过以下网页直接下载程序。
下载程序
使用USB线连接PC和micro:bit V2。
连接成功后，电脑上会识别出一个名为MICROBIT的盘符。
点击左下角的
，选择Connect Device。
点击
。
点击
。
在弹出窗口选择BBC micro:bit CMSIS-DAP，然后选择连接，至此，我们的micro:bit就已经连接成功。
点击下载程序。
团队合作与展示
学生分成小组，共同完成案例的制作和程序编写。
鼓励学生之间相互合作、交流和分享经验。
每个小组有机会向其他小组展示他们制作的案例，并演示。
预期效果：开机后OLED显示屏显示当前土壤湿度，如果土壤湿度过低，则自动开启水泵浇水。
（GIF动图）
总结与反思
回顾课程内容，提醒学生掌握了哪些知识和技能。
引导学生讨论他们在制作过程中遇到的问题和困难，以及如何解决这些问题。
引导学生思考水对植物生长的重要性，以及如何利用科技手段优化植物生长环境。
扩展知识
水对植物的生长至关重要，它在植物的整个生命周期中扮演着多个重要角色。
养分运输：水帮助植物从土壤中吸收养分，并将这些养分输送到植物的各个部分，比如叶子和果实。
光合作用：在光合作用中，植物使用水和阳光来制造它们所需的糖分和氧气。没有水，这个过程就无法进行。
结构支持：水还帮助植物保持结构，使得植物的茎和叶子能够保持硬挺。
温度调节：植物通过叶子上的气孔释放水蒸气来调节自身的温度，这就像植物的“汗水”，帮助它们在炎热的天气中保持凉爽。
过量和不足的影响：水太多或太少都不利于植物的生长。水太多可能导致根部腐烂，而水太少则会使植物干枯，影响其生长和健康。
环境保护：植物通过吸收和储存水分，有助于维持生态平衡和环境保护，比如减少洪水和提供栖息地。