第18课 土壤湿度控制好（教学设计）信息科技人教版六年级下册（新教材)

该小学信息科技教学设计聚焦土壤湿度控制系统，核心知识点包括系统组成、连续量与开关量转换及阈值作用。通过播放视频创设情境引导思考土壤湿度对植物生长的影响，搭建从生活现象到自动控制原理的学习支架，梳理系统组成与工作流程。 特色在于虚拟仿真实验让学生自主推断阈值，绘制流程图和填写真值表培养计算思维，跨学科联系植物生长需求体现信息社会责任。数字化学习与创新贯穿虚拟与实物操作，提升学生探究能力，为教师提供清晰教学流程与评价工具。

第18课 土壤湿度控制好 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 18.土壤湿度控制好 课 型 新授课 课时 第 1课时 课程标 准要求 通过分析具体过程与控制系统的实例，了解系统的输入与输出可以是开关量或连续量，了解连续量可以经由阈值判断形成开关量，掌握开关量的简单逻辑运算。 学科核心素养目标 信息意识：通过了解土壤湿度对植物生长的重要性，感知利用传感器和控制系统实现精准灌溉的价值，认识到信息技术在精细化管理农业资源中的作用。 计算思维：能分析土壤湿度控制系统的工作原理，理解连续量（土壤湿度）通过阈值判断转换为开关量（浇水/停止）的过程。能熟练绘制控制土壤湿度的算法流程图，并填写开关量真值表。能通过虚拟仿真或实物搭建，体验数据采集、阈值比较和闭环控制的过程。 数字化学习与创新：能在虚拟仿真工具中运行并观察简易土壤湿度控制系统，记录数据，分析阈值的作用。能尝试搭建小型实物控制系统，体验从设计到实现的完整过程。 信息社会责任：理解不同植物及其不同生长阶段对湿度需求不同，认识到动态调整阈值、科学管理水资源对植物健康生长和环境保护的意义。 教学重点 1.了解土壤湿度控制系统的基本组成和工作原理。 2.理解“阈值”是控制系统状态变化的关键条件。 3 掌握绘制算法流程图和填写开关量真值表的方法，理解闭环控制的特点。  教学难点 1.理解连续量经由阈值判断转换为开关量的过程。 2.在算法流程图中准确体现“检测-比较-判断-执行”的闭环逻辑。 教学方法 实验探究法、图示法、任务驱动法、小组合作实践法 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.创设情境：播放视频，介绍如何科学的给植物浇水。土壤湿度对植物有哪些关键影响？引导学生思考根系发育、养分吸收等。 2.引出课题：揭示本课将深入探究如何利用控制系统自动、精准地管理土壤湿度。 1.观察视频，思考土壤水分不当对植物的危害。讨论土壤湿度对植物生长的重要性。 2.明确学习目标：探究土壤湿度自动控制系统。 通过视觉对比和问题引导，让学生深刻理解精准控制土壤湿度的必要性，激发学习内在动力。 环节2 了解土壤湿度控制系统的基本组成 1.讲解系统组成：结合课件，讲解智能种植大棚中土壤湿度控制系统主要包括三部分： 土壤湿度传感器：采集湿度数据（连续量）。 计算机和网络：处理数据，比较判断。 浇灌设备：执行浇水指令。 2.说明数据表示：解释土壤湿度常用百分比表示，并强调实际传感器数据可能需换算。 3.展示工作过程：简述系统工作过程：传感器采集数据→ 与设定阈值比较→低于阈值则启动浇灌，反之停止。 1.学习任务单 活动1：聆听讲解，记录系统三大组成部分及其作用。 2.理解土壤湿度作为连续量的表示方法。 3.初步了解系统“采集-比较-执行”的基本逻辑。 建立对土壤湿度控制系统的整体认知，明确其核心部件和基本工作流程，为后续深入探究原理奠定基础。 环节3 体验土壤湿度控制系统的工作过程 1.介绍实验环境：说明将在虚拟仿真工具中操作一个简易土壤湿度控制系统（含传感器、主控器、喷灌器）。 2.发布实验任务（学习任务单 活动2）： 运行程序，分别设置（或采集）5个不同的土壤湿度数据。 观察并记录每个湿度数据对应的喷灌器状态（是否喷水）。 注意观察喷灌器状态变化（由喷水变为不喷水）时对应的湿度数据，以此推断系统设定的阈值。 3.引导分析：实验后，引导学生思考： 土壤湿度的改变，相当于改变了控制系统的输入量，导致输出（喷灌器状态）变化。 阈值是控制系统状态发生变化的重要条件，改变阈值就改变了控制的条件。 1.动手实验：在虚拟仿真环境中运行系统，完成5组数据的设置、观察与记录。 2.分析数据：根据记录表，找出喷灌器停止喷水时的湿度数据，推断出系统的湿度阈值（如30%）。 3.思考与总结：理解输入、阈值与输出状态之间的关系。 通过虚拟仿真实验，让学生亲身体验数据采集、阈值比较和控制执行的过程，将抽象原理转化为直观现象。在数据分析中自主发现“阈值”的关键作用，培养科学探究能力。 环节4 分析控制土壤湿度的算法 1. 讲解：强调土壤湿度传感器检测的是连续量，而控制喷灌器工作的指令是开关量（开或关）。系统通过计算（主要是比较判断）实现从连续量到开关量的转换。 2.指导绘制流程图： 展示不完整的“控制土壤湿度的算法流程图”。 引导学生根据实验得出的阈值，补充流程图中的判断条件（“湿度数据≥设定阈值？”）。 讲解流程图中的“是”与“否”分支分别对应的操作。 3.指导填写真值表： 讲解开关量真值表用“1”表示“是”（喷水），“0”表示“否”（停止）。 引导学生根据逻辑关系填写：当“土壤湿度超过阈值”为1（是）时，“喷灌器喷水”应为0（否）；反之则为1。 4.辨析控制类型：引导学生分析“检测→比较→执行”这个过程不断循环，属于闭环控制。若要结束，需断开电源，这属于人工控制。 5.讲解阈值动态性（小贴士）： 强调不同植物（如耐旱仙人掌与喜水龟背竹）对湿度需求不同，阈值设定不同。 同一植物不同生长阶段（如番茄幼苗期与成熟期）阈值也需动态调整。 1. 学习任务单 活动3： 根据实验阈值，补充完成算法流程图。 根据逻辑关系，填写“土壤湿度与喷灌器状态真值表”。 判断该过程属于闭环控制，并理解结束方式。 2.理解连续量到开关量的转换过程，以及闭环控制的循环特性。 3.聆听讲解，理解阈值需根据植物种类和生长阶段科学设定，否则影响生长。 这是本课的理论升华环节。通过绘制流程图和填写真值表，将具体的实验观察抽象为通用的控制逻辑和数字逻辑，培养学生的计算思维和形式化表达能力。同时巩固对闭环控制的理解。 将技术原理与生物学知识相结合，体现跨学科思想，培养学生科学、严谨的态度。 环节5 总结与巩固 1.课堂总结：利用课件“知识总结”部分，梳理本课核心知识链：系统组成→阈值是关键条件 →闭环控制（设定阈值-检测对比-执行指令-反馈循环）。 2.完成“智慧挑战”：通过选择题巩固核心概念，如负责收集数据的是（D. 土壤湿度传感器），属于闭环控制的是（B. 传感器检测湿度低于阈值，自动启动喷灌器）。 1.跟随教师回顾本课知识脉络。 2.独立完成选择题。 总结环节帮助学生构建知识体系。练习则针对易错点进行强化。 环节6 兴趣园地 1.布置实践任务：鼓励有条件的小组，利用干燥土壤、土壤湿度传感器、喷灌器等器材，尝试搭建一个小型实物控制系统。 2.明确活动目的：体验真实传感器采集数据的过程，感受阈值对喷灌器的控制作用。 3.提出活动要求： 连接硬件，按说明操作。 记录系统设置的土壤湿度阈值。 观察和记录土壤湿度数据及系统的执行操作。 填写实验现象与结论。 1.课后小组合作，尝试进行实物搭建与实验。 2.记录实验过程，填写“兴趣园地”任务单中的现象与结论，如探究传感器的工作原理。 将虚拟仿真延伸到实物操作，提供“做中学”的深度体验机会。通过动手搭建、调试和观察，进一步巩固和深化对控制系统工作原理的理解，培养工程实践能力和探究精神。 学习评价与反思 评价内容 达成情况 1.能说出土壤湿度控制系统的基本组成（传感器、计算机与网络、浇灌设备） 2.能在虚拟仿真实验中，通过观察数据推断出系统的湿度阈值，并理解其关键作用 3.能根据给定阈值，正确绘制控制土壤湿度的算法流程图 4.能根据逻辑关系，正确填写土壤湿度与喷灌器状态的开关量真值表 ☆☆☆☆☆ 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.积极参与小组学习成果的展示交流 4.交流合作，促成新认知 ☆☆☆☆☆ 1 学科网（北京）股份有限公司 $