Умная теплица: учимся создавать и программировать систему автоматического полива с контролем влажности и дистанционным управлением

Профориентация

Направление воспитания

Трудовое, Ценности научного познания

Цель

Научить учащихся создавать и программировать IoT-систему автоматического полива с контролем влажности и дистанционным управлением по Wi-Fi

Класс(-ы)

7, 8

Автор

Карач Владислав Андреевич, учитель информатики и труда (технологии) МАОУ СОШ № 36 г. Кемерово, Кемеровская обл.

Похожие сценарии

Организация пространства. Компьютерный кабинет. Рабочие места объединены по группам (3–4 чел.). Учительский стол — в центре, подключён к проектору. Роутер обеспечивает локальную сеть. На стенде — зона ТБ и плакат со схемой.

Оборудование для групп учащихся:

1 × ESP32;
1 × датчик влажности почвы (capacitive или resistive);
1 × модуль реле (3.3V);
1 × лампа/вентилятор/мини-помпа;
Макетная плата и провода;
Ноутбук с Arduino IDE и MQTT-клиентом (MQTT.fx или MQTT Explorer);
Макет мини-теплицы.

Оборудование для учителя:

Ноутбук с установленным Mosquitto-брокером (локальный сервер MQTT);
Локальный Wi-Fi-роутер (без доступа к Интернету);
Презентация о технологии ESP32 и MQTT;
Пример работающей «умной теплицы».

Раздаточные материалы:

Чек-лист сборки; таблица пинов ESP32; карточка техники безопасности; карточки ролей и рефлексии.

Опережающее домашнее задание:

1. Повторить устройство платы ESP32 и принципы работы датчиков влажности.
2. Посмотреть короткое видео «Как работает MQTT».
3. Подумать, как «умная теплица» помогает экономить воду.

Формат занятия: практико-ориентированный мастер-класс

Организационный момент (5 мин)

Приветствие, постановка цели. Распределение ролей в группе: программист, тестировщик, документатор, сборщик.

Мотивация и вводная часть (10 мин)

Демонстрация презентации о ESP32, IoT и MQTT. Демонстрация модели теплицы. Обсуждение значимости автоматизации.

Постановка задачи и план действий (5 мин)

Задача: собрать схему, настроить брокер, прошить ESP32, протестировать.

Инструктаж по технике безопасности (5 мин)

Инструкция по работе с низковольтными цепями (до 5В). Проверка схемы до подачи питания.

Практическая часть I — сборка схемы (20 мин)

Подключение датчика и реле. Проверка соединений.

Практическая часть II — программирование и подключение (20 мин)

Загрузка кода, настройка Wi-Fi и IP брокера. Проверка соединения в MQTT-клиенте.

Практическая часть III — тестирование (15 мин)

Проверка автоматического включения реле при снижении влажности, ручное управление из MQTT.

Итог и рефлексия (10 мин)

Обсуждение результатов, заполнение карточек рефлексии.

Подведение итогов и оценивание (5 мин)

Объявление лучших групп, обсуждение достижений и возможных доработок.