气象站项目有一条清晰的主线：把几个传感器变成读数，把读数变成存下来的记录，再把记录变成全班一眼就能看懂的数据看板。整件事分五步——选传感器、把它们装在合适的位置、记录数据、画成图表，再加上几条预报规则——每一步本身都能教出东西。这篇指南把整条路走一遍，让老师或有心的学生能规划出一个经得起真实天气考验的方案。

先想清楚要测什么

常见的冲动是先买一大盒传感器套件，回头再琢磨它到底有什么用。顺序应该反过来。先定下这个气象站要回答哪些问题，硬件自然就跟着定了。温度和湿度是天然的第一对：读起来便宜，画图容易，学生一看就有感觉。气压是低调的主角，它单独看没什么用，但只要开始追踪它怎么变化，最基础的天气预报就成为可能。降雨量和风很有成就感，却涉及机械结构，所以等电子部分稳定之后，再把它们当作第二阶段来做。

课堂上的第一次搭建，目标应该是三个靠得住的测量值，而不是七个一知半解的测量值。一个能把温度、湿度和气压稳稳记录整整一个月的气象站，比一个什么都测、测了一天就开始跑偏的气象站更值得做。

怎么选传感器

大多数学校的气象站，都靠一小批文档齐全的元件撑起来。你不需要实验室级别的仪器，你需要的是主控板读得出、学生也能不哭着接完线的传感器。

• 温度和湿度——一颗二合一的数字传感器（常见的 DHT 系列模块）用一个元件、一根数据引脚就能同时给出两个值。
• 气压——气压传感器（BMP 系列）补上气压，而且往往还附带第二个温度读数，可以拿来交叉验证。
• 光照——光敏电阻是记录日照时长和云量的便宜办法，也是接触模拟量读数的温和入门。
• 降雨量——翻斗式雨量计靠数脉冲工作，每翻一次对应固定的水量，换算交给程序去做。
• 风——测风速的风杯和测风向的风向标是最机械的部件，也是户外最容易出故障的部件。

夹在中间的那块主控板，和传感器一样重要。引脚标注清楚、模拟和数字输入都有、编程环境又足够宽容的板子，能省下好几个小时。我们课上用的 sheenbot∞ 开发板覆盖了常见的传感器类型，学生不用换工具，就能从读一次数据做到定时记录循环。不管你选哪块板，一开始就多买一两个备用传感器；今天在商城下的这笔单，比下个月因为一个坏件而报废的一节课便宜得多。

安装位置：学生最容易跳过的一步

好传感器装错地方，只会给出自信满满的错误数字。摆放位置正是一个气象项目变成真正科学的地方。最经典的错误，是把温度传感器拧在被太阳晒着的砖墙上——它测的是墙，不是空气。

• 温湿度传感器要放在阴凉处，四周空气能自由流动。一个百叶箱，也就是自制的斯蒂文森百叶箱，是传统的解法。
• 安装高度大致与胸口齐平，远离沥青、混凝土和空调外机排风口，这些东西会把蓄住的热辐射出来。
• 雨量计要放在开阔处，避开伸出来的屋檐和树冠，筒口保持水平。
• 风力传感器在安全的前提下尽量装得高、装得空旷；建筑物会制造乱流，让读数失去意义。
• 把供电规划好。拉闸限电已经是学校生活的常态，一个靠小电池供电、或者把数据记到本地存储的气象站，会比一停电就歇菜的那种活得久。

记录数据，把看板搭起来

记录数据说白了就是按定时器读传感器，把每个读数连同时间戳写下来。天气变化慢，每十五分钟或三十分钟记一次就足够。存储有两条老实的路子：写到 SD 卡或板载存储里，事后再取；或者通过 WiFi 把每个读数发到一张表格或一个小网页上。本地存储更皮实，能顺带教文件操作；联网上传更带劲，能教数据是怎么流动的。很多班级先做前者，再升级到后者。

数据看板是数字变成洞察的地方。一列数字什么也说明不了；同一批数据画成随时间变化的折线图，就能看出这一天是下雨前先降温、雨后又回暖。先从表格软件开始：学生把记录粘进去，以时间为横轴画温度曲线，规律立刻摆在眼前。野心更大的小组可以做一个简单的网页，自动读取实时数据并画出同样的图。第一版看板要做得朴素、好读：坐标轴标注清楚，单位合理，每个测量值一条线。

几条简单的预报规则

预报听上去是最难的一环；课堂版其实就是围绕气压记录总结出来的几条经验规则。最有用的信号是趋势而不是数值：气压在几个小时里持续下降，往往意味着天气要转坏或者要下雨；持续上升则指向转晴和平稳。再配上傍晚时段一路走高的湿度，你就能对第二天早上做出一个像样的判断。

把规则写成学生自己设计的、朴素的「如果……就……」语句。如果气压比今天早上下降超过某个设定值，就把下雨标为大概率。他们有时候会判断错，而这恰恰是重点：拿昨天的预测和今天的天空对照，才是这门课的全部内容。随着开普地区走出多雨的冬天进入春天，一份气压记录能给全班一个具体的、可以争论的东西。

延伸玩法和要点

核心循环一旦稳定，好玩的延伸都很便宜。加一个告警：越过霜冻阈值时响起的蜂鸣器或亮起的 LED，或者第一次检测到降雨时发出的信号。把自家气象站的数据和南非气象局同一天的官方记录比一比，讨论一下为什么学校屋顶和机场跑道给出的数字不一样。把这些数字拿去参加班级比赛，或者把做好的气象站交给明年那批学生，当成一份还在持续增长的数据集。

做得小一点，装得讲究一点，记录老实一点，然后让图表去讲课。气象站是少数几个在分数早已登记完之后，还在不断产出数据的项目。如果希望学生在指导下做一台，我们的假期工作坊和每周课程做的正是这种形态的项目；更多搭建实录可以到新闻中心翻阅。

常见问题

做第一台气象站，最少需要哪些东西？

一块单片机主控板、一颗温湿度二合一传感器、一种存下或发出读数的办法，再加一种画图的手段。其余的——气压、降雨和风——都属于升级项，等这套核心循环无人值守跑满一周之后再加。

气象站应该多久采集一次数据？

天气变化慢，每十五到三十分钟一次正合适，记录量也小到画图很轻松。如果要追踪像过境雷暴这种快速过程，就在那段时间里改成每分钟一次，之后再回到较慢的节奏。