19. 光照温度要适宜（教学设计）-六年级信息科技全一册同步备课系列（人教版2024）

该小学信息科技教学设计聚焦光照和温度控制系统的“输入-计算-输出”原理，通过复习土壤湿度对植物生长的影响，以“还有哪些关键因素”设问引出光照和温度，搭建从具体现象到抽象控制逻辑的学习支架，梳理阈值判断与闭环控制的知识脉络。 以虚拟仿真实验为核心，引导学生自主采集光照/温度数据找阈值，绘制算法流程图和真值表，培养计算思维与建模能力，迁移学习法助力从光照到温度控制的自主探究，数字化工具与小组合作提升实践创新力，为教师提供清晰探究支架与多元评价，有效落实信息意识与社会责任素养。

19.光照温度要适宜 教学设计 学科 信息科技 年级 6年级 备课时间 主备人 教案持有教师 备课组 成员 教学内容 课 题 19.光照温度要适宜 课 型 新授课 课时 第 1课时 课程标 准要求 通过分析具体控制系统的工作过程，了解其包含输入、计算和输出三个典型环节，能结合案例描述这三个环节的具体内容，理解“输入-计算-输出”的计算模式。 学科核心素养目标 信息意识：通过分析光照和温度控制系统，认识到传感器（光敏传感器、温度传感器）在智能农业和环境监测中的关键作用，理解实时数据采集与自动调控对现代种植业的重要性。 计算思维：能分析光照控制系统和温度控制系统的工作原理，识别其“输入（传感器数据）-计算（与阈值比较）-输出（执行器动作）”的逻辑过程；能根据实验数据确定光照强度阈值和温度阈值，并绘制相应的算法流程图和真值表；理解闭环控制在维持环境稳定中的作用。 数字化学习与创新：能利用虚拟仿真工具或真实设备，进行光照和温度控制实验，采集并记录数据，分析传感器数据与设备状态（补光灯、暖风机）的关系；通过小组合作，完成控制系统工作过程的分析与描述。 信息社会责任：通过探讨智能种植技术对农业生产的优化作用，体会科技在解决粮食安全、资源节约等社会问题中的价值，培养利用科技服务社会的意识。 教学重点 1.理解光照控制系统和温度控制系统的基本组成和工作原理。 2.掌握通过实验测定光照强度阈值和温度阈值的方法。 3.能绘制光照/温度控制的算法流程图，并填写对应的真值表。 教学难点 1.理解“阈值”在自动控制中的核心判断作用，并能根据植物需求合理设定阈值。 2.将具体的实验现象抽象为“输入-计算-输出”的控制逻辑和算法流程。 3.区分并理解光照控制与温度控制同属于闭环控制系统。 教学方法 实验探究法、小组合作法、案例分析法、图示法 教 学 过 程 教学活动 教师活动 学生活动 教学意图 环节1 导入新课 1.提问：除了土壤湿度，还有哪些关键因素影响植物生长？ 2.引出课题：光照和温度同样需要精确控制。 1.思考并回答：光照、温度。 2.明确本课学习任务：探究光照和温度的自动控制原理  通过复习建立知识联系，利用真实问题情境激发探究兴趣，明确本课聚焦于光照和温度两个新的控制维度。 环节2 分析光照控制系统的工作原理 活动1：虚拟实验，探究光照控制原理 1.利用虚拟仿真工具（或实物）展示简易光照控制系统，引导学生观察其组成模块：光敏传感器、主控制器（计算单元）、补光灯（执行器）。 2.提出问题：这个系统如何实现“光线暗了就自动开灯”？ 3.指导实验： a.运行仿真系统，引导学生操作改变场景中的光照强度。 b.布置任务：运用传感器采集至少5个不同光照强度数据，观察并记录主控制器屏幕上显示的数据以及对应时刻补光灯的状态（亮/不亮），填写实验记录表。 4.引导发现阈值： 提问：补灯亮与不亮的分界点对应的光照强度数据是多少？这个数据叫什么？（光照强度阈值） 引导学生修改程序中的阈值，再次实验，观察补光灯状态变化规律。 5.总结原理：光敏传感器检测光照强度（输入）→与设定的阈值比较（计算）→若低于阈值，则控制补光灯打开；若高于阈值，则关闭补光灯（输出）。强调这是一个闭环控制过程（持续检测与调节）。 1.观察系统组成，识别传感器、控制器、执行器。 2.思考系统自动工作的逻辑。 3.小组合作进行虚拟实验，改变光照强度，记录多组“光照强度数据”和对应的“补光灯状态”。 4.分析实验数据，理解“阈值”。通过修改阈值，验证阈值对控制结果的决定性作用。 通过动手实验，让学生直观感受传感器数据与执行器动作之间的关系，从具体现象中抽象出“检测-比较-执行”的控制逻辑，并深刻理解“阈值”的概念。 环节3 分析控制光照的算法  活动2：绘制算法流程图 1.示范与讲解：以土壤湿度控制流程图为例，引导学生迁移，共同绘制光照控制算法流程图。关键节点：输入光照强度数据 →判断“光照强度低于阈值？” →是：补光灯打开；否：补光灯关闭。 2.完成真值表：提供“光照强度与补光灯状态真值表”模板，引导学生用“1”（是/真）和“0”（否/假）来量化表示判断条件和输出结果。 3.深化理解：引导学生思考： 流程图中的“判断”环节对应实验中的哪一步？（计算机将检测数据与阈值比较） 这个系统为什么是闭环控制？（因为光敏传感器会持续检测，形成反馈回路） 1.跟随教师引导，补充完成光照控制的算法流程图。 2.根据实验测定的阈值和观察到的现象，填写真值表。 3.讨论并回答教师提问，将流程图符号与实际的硬件功能（传感器、计算机、补光灯）对应起来。 将具体的实验观察抽象为算法流程图和真值表，培养学生的计算思维和模型构建能力。巩固对“输入-计算-输出”模式及闭环控制的理解。 环节4 分析温度控制系统的工作原理 活动3：探究温度控制 1.提出任务：光照控制系统我们已经弄明白了，温度控制系统是否类似呢？请小组利用虚拟仿真工具，自主探究温度控制系统。 2.提供探究支架：出示与活动1类似的实验记录表，要求学生： a.观察温度控制系统的组成（温度传感器、控制器、暖风机）。 b.运行系统，改变环境温度，采集至少5个温度数据，记录对应的暖风机状态（启动/停止）。 c.找出温度阈值。 3.组织交流与总结：小组分享探究结果。教师引导总结温度控制系统工作原理：温度传感器检测温度（输入）→与设定阈值比较（计算）→若低于阈值，启动暖风机加热；若高于阈值，停止加热（输出）。同样是一个闭环控制系统。 1.小组合作，利用学习光照控制的经验，自主探究温度控制系统。 2.进行虚拟实验，记录温度数据与暖风机状态，找出控制暖风机启停的温度阈值。 3.小组代表汇报探究过程和结论，对比光照与温度控制的异同（传感器不同，执行器不同，但控制逻辑相同）。 运用迁移学习的方法，让学生将刚习得的研究方法应用到新的问题中，培养知识迁移和自主探究能力。 环节5 分析温度控制的算法  活动4：绘制温度控制流程图 1.展示任务：请各小组参考光照控制的算法流程图，绘制温度控制的算法流程图，并填写温度与暖风机状态真值表。 2.巡视与指导：教师巡视各小组，对绘制流程图有困难的小组进行个别指导，提示关键判断条件（温度低于阈值？）。 3.展示与点评：邀请小组展示绘制的流程图和真值表，其他小组评价、补充。教师最终呈现标准流程图进行巩固。  1.小组合作，绘制温度控制系统的算法流程图。 2.根据实验数据，填写温度控制的真值表。 3.展示本组成果，聆听其他小组分享和教师点评，修正和完善自己的图表。  检验和巩固学生对控制系统建模方法的掌握情况，通过绘制流程图，将知识内化，提升计算思维和表达能力。 环节6 拓展与提升 1.搭建光照控制系统和温度控制系统，实际体验传感器的使用方法感受阀值对补光灯、暖风机等设备的控制作用。 2.各小组展示种植园的设计方案，介绍种植园控制系统包含的子系统及其功能，介绍本小组搭建控制系统的过程，汇报本单元的学习心得。 1.尝试利用开源硬件搭建控制系统，感受阈值的作用。 2.展示交流种植园设计方案。 从虚拟到实践，在搭建实物控制系统的过程中理解阈值的作用。 通过展示交流分享各自的种植园设计方案，对本单元内容进行总结。 环节7 总结 引导学生总结本课要点： 1.光照和温度控制系统的基本组成和工作原理。 2.阈值是控制逻辑中的关键判断标准。 3.能用算法流程图和真值表描述控制过程。 4.光照和温度控制都属于闭环控制系统。 跟随教师回顾，梳理本课知识要点。 构建系统化的知识体系，通过多元评价巩固学习成果。 学习评价与反思 评价内容 达成情况 1.能通过虚拟实验，正确找出光照控制系统和温度控制系统的阈值 2.能准确描述光照/温度控制系统“检测→比较→执行”的闭环工作过程 3.能绘制出光照控制或温度控制的算法流程图 4.能正确填写光照强度/温度与补光灯/暖风机状态的真值表 ☆☆☆☆☆ 1.明确任务分工，开展组内协作 2.积极参与小组讨论，分享观点 3.能理解阈值需根据植物需求设定，并说出智能控制的意义 4.交流合作，促成新认知 ☆☆☆☆☆ 1 学科网（北京）股份有限公司 $