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【科学实验探究】基于Mind+平台的种子发芽实验
rzegkly rzegkly 2020-07-30 15:27:13
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简单
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一、【科学原理】

        生命世界包含动物和植物等多种生物类群,生物的生存都需要一定的条件,如适宜的温度、水和空气等,在此基础上,生物个体能够生长,发育和繁殖后代,从而使这些生物类群得以延续。

                                                  ——本项目来自《小学课程标准》的第三部分课程内容“生命学科领域”

         种子是种子植物的特有的器官,其主要功能是繁殖。而水是植物的重要成分,生命活动离不开水。植物的生长经历六个过程:种子——发芽——生长——开花——结果——成熟 ,那么土壤的湿度对种子的发芽有影响?我们一起探究一下种子发芽与土壤湿度的关系,利用土壤湿度传感器检测土壤中水分,通过物联网SIOT平台收集每天植物中土壤的水分数据,通过实验记录表统计种子发芽情况,由于探究时间比较长,我们采用绿豆种子为探究对象,预计需要3---5天的观察时间完成。 

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二、【学习目标】

      种子发芽实验为新版教科版《科学》五年级上册第一单元《生物与环境》的起始课。本课就学生熟悉的绿豆发芽所需的条件开始硏究。根据所要研究的问题控制实验条件,设计实验,观察记录过程,动手编程程序采集土壤湿度值对很多学生来说是一个难点。

(一)过程与方法

 1、经历种子发芽实验的全过程,编写程序获取实验杯子中的土壤湿度值。

2、用对比实验的方法观察、记录影响种子发芽的条件;按要求制定自己的实验计划。

(二)情感、态度、价值观

1、养成严谨准确的科学思维习惯。

2、养成对实验观察的兴趣 。

(三)教学重点、难点

1、经历设计种子发芽对比实验的过程。

2、用对比实验的方法观察、记录影响种子发芽的条件

3、通过开源硬件采集土壤水分值,经历设计种子发芽的对比实验的过程,形成对比实验的科学思维。

(四)资料准备

 种子发芽实验记录表

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三、【准备工作】

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(一)平台

1、硬件: 掌控板2.0

2、软件:Mind+V1.6.4

(二)材料清单

材料清单 材料清单
1x
掌控板2.0
2x
土壤湿度传感器
1x
3.3v锂电池
1x
micro:bit掌控I/O扩展板
28x
绿豆种子
2x
实验塑料杯子
2x
标签纸
2x
纸巾
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(三)测量仪器: 

土壤湿度传感器(soil molsture sensor):

简易的水分传感器,用于检测土壤的水分.

当土壤湿度缺少时,传感器数值将减少,反之,数值将增大。但防腐蚀能力很弱! 

四、【电路图】

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1.线路连接:

A端土壤湿度传感器接micro:bit掌控I/O扩展板P0;

B端土壤湿度传感器接micro:bit掌控I/O扩展板P2;

2.注意说明: 

(1). 电池接通后,打开扩展板ON, 

(2). 土壤传感器在探测的时候,只要金色部分插入土壤,每次测量的保证进入土壤的深度相同. 

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五、【掌控板编程】

1、连接掌控板

打开 Mind+,通过数据线连接掌控板和计算机,用管理员模式打开Mind V1.6.4,将Mind+切换为“上传模式”下,连接设备,选择串口com33; 

 说明:第一次掌控板1.0和Mind+连接,烧写程序固件(上传程序时)需要按掌控板 A键烧录固件,掌控板2.0不需要此操作。

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2、添加扩展模块

 mind+扩展模块中,添加主控板:掌控板;网络服务中,添加MQTT,Wi-Fi;

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3、程序编写

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(1)wifi参数设置,连接成功,掌控板蓝灯亮,MQTT参数设置,物联网平台:SIOT,地址:192.168.0.103,账号:siot ,密码:dfrobot, Topic_0:2021rzegkly/a杯子,Topic_1:2020rzegkly/b杯子,连接成功,掌控板红灯亮,发送ok主题topic0,关闭掌控板rgb灯, 设置A被湿度变量a, 设置B被湿度变量b。

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(2)A杯湿度传感器接掌控板P0, B杯湿度传感器接掌控板P2,实时土壤湿度传感器数据实时上传物联网SIOT平台,同时,掌控板OLED 屏幕显示种子发芽实验,A、B杯实时显示湿度数值。

六【实验过程】

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步骤1 步骤1
筛选种子
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1.选取颗粒饱满的绿豆种子; 

2.避免选取破损或被虫子咬过的痕迹种子绿豆;  

3.种子需要进行一天的浸泡,经过浸泡的种子会膨胀起来,为发芽做准备!

步骤2 步骤2
将土倒入塑料杯中贴上标签
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步骤3 步骤3
每个杯子倒入不同量的水搅拌均匀
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步骤4 步骤4
每个杯子放入14颗绿豆种子
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步骤5 步骤5
.将两个杯子放置在相同的位置上,放入土壤传感器

A杯子倒入1杯子水,土壤传感器检测湿度开始测试,掌控板显示:2773;

B杯子倒入1/3杯子,土壤传感器检测湿度开始测试,掌控板显示:2693。

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步骤6 步骤6
检测绿豆种子是否发芽
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七、【记录与归纳】

(一)数据采集和显示

启动SIoT物联网平台,在浏览器中输入:http://127.0.0.1:8080/html/login.html,

账号:siot ,密码:dfrobot, 登陆siot;

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a杯子土壤湿度传感器采集的返回值

在项目列表中找到:项目ID2021rzegkly, 查看设备列表 :a杯子土壤湿度,点击查看消息,显示图表,以点线图的方式实时刷新信息,在窗口观察a杯子土壤湿度传感器采集的返回值。

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b杯子土壤湿度传感器采集的返回值

同理,在项目列表中找到:项目ID2020rzegkly, 查看设备列表 :b杯子土壤湿度,点击查看消息,显示图表,以点线图的方式实时刷新信息,在窗口观察b杯子土壤湿度传感器采集的返回值。

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(二)数据保存

 数据测量完成后,右上角导出查询结果,将土壤湿度传感器采集数据下载电脑上。

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(三)数据分析 

1.种子发芽与土壤水分的关系

从7月24日——7月30日点线图数据,在相同的温度,相同的阳光,在此基础上。对种子发芽对比实验A杯、B杯土壤湿度数据进行分析,

(1).发现A杯土壤湿度数据从2400下降到2100,绿豆种子发芽从无到发芽13个;

(2).发现B杯土壤湿度数据从1980下降到1303,绿豆种子发芽从无到发芽10个;


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2.观察绿豆种子的发芽率。 

(1) 计算方式:发芽率=发芽数量/总绿豆数*100% 。

(2).通过开源硬件采集土壤水分值,我们可以预测出种子发芽率高的土壤湿度值范围。

由此可以看出,

1.在相同的环境下,土壤湿度不同种子发芽率不同,种子发芽数量与土壤水分密不可分!

2.土壤湿度越大,种子发芽率越高,反之,土壤湿度越小,种子发芽率越低。

3.随着绿豆种子的发芽数量增多,土壤中的水分急剧的变少,说明植物对水分需求很大的,我们可想象一下边远的山区,农民种庄稼靠天收的情景!

八、【视频回放】


Makelog作者原创文章,未经授权禁止转载。
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