第15课 恒温箱实验 教学设计 2025-2026学年信息科技五年级下册浙教版

信息科技课时备课 课 时 概 况 课 题 浙教版小学信息科技五年级下册第15课 恒温箱实验 课时序号 教师 备课时间 年 月 日 上课时间 年 月 日 教 学 设 计 学习内容分析 课标相应内容要求：《信息科技课程标准》（2022版）要求5-6年级学生能识别简单控制过程中的输入、计算、输出，能针对具体生活需求设计简单的控制算法，初步形成问题求解的计算思维。 主要内容：本课是恒温箱控制的拓展实践课，在原有恒温箱温度控制的基础上，新增湿度传感器模块和加湿除湿模块，要求学生针对恒温恒湿的需求设计合理可行的控制算法，理解多参数自动控制的逻辑关系。 望远镜思维——纵向联系：本课属于五年级下册“算法与控制”单元的综合拓展课，之前学生已经学习了单参数恒温箱控制算法、传感器的作用、条件判断算法的描述方法，本课是旧知的综合应用，将单参数控制拓展为双参数控制，为后续学习更复杂的多条件控制算法奠定基础。 放大镜思维——横向逻辑：本课遵循“生活需求引入—旧知迁移探究—逻辑梳理建构—问题解决应用”的递进逻辑，从学生熟悉的生活场景出发，落实了课标“算法与控制”模块中“能针对简单需求设计算法”的要求，逐步帮助学生建立多参数控制的算法思维。 学习对象分析 1. 心理和思维特点：五年级学生（约11岁）处于具体思维向抽象思维过渡的阶段，具备一定的逻辑推理能力，对生活中的智能装置探究兴趣浓厚，喜欢小组合作完成实践任务。 2. 已有知识基础和生活经验：已经掌握单参数恒温箱的控制逻辑，能识别传感器、执行模块，会用自然语言或简单流程图描述判断类算法，生活中接触过红酒柜、培养箱这类需要恒温恒湿的设备，有直观的生活经验。 3. 典型认知误区：①认为双参数控制必须先完成一个参数的调整，再处理另一个参数，比如先把温度调到合格范围，再去调整湿度，不知道可以依次判断两个参数；②会忽略控制的阈值范围，比如要求湿度保持在45%-55%，会设计成“只要湿度不是55%就启动加湿/除湿”，导致模块一直频繁工作；③混淆输入和输出，错把执行动作“启动加湿”当成输入信息，不知道湿度传感器采集的数值才是输入。 学习目标 1. 能说出恒温恒湿箱的核心组成模块，准确区分控制过程中输入、判断、执行三个环节的内容，举例说明传感器在自动控制中的作用。 2. 能针对恒温恒湿的控制需求，用自然语言或流程图设计符合逻辑的双参数控制算法，理清两个控制参数的逻辑关系。 3. 能从算法逻辑角度分析恒温恒湿箱的常见故障，体会算法设计在生活智能设备中的应用价值，提升问题解决能力。 教学重难点 教学重点：梳理恒温恒湿箱的控制逻辑，设计符合需求的双参数控制算法 教学难点：理清温度、湿度两个控制参数的逻辑关系，设计合理的判断流程 教学方法 情境教学法、对比探究法、任务驱动法、小组讨论法 学习资源 硬件环境：多媒体计算机教室，每小组1台台式电脑 软件环境：浙教版小学信息科技五年级下册配套恒温恒湿仿真实验平台 教学资源：生活中恒温恒湿场景图片、故障案例素材、算法设计任务单 教学准备：提前调试仿真实验平台、课前分发任务单、准备探究案例素材 学习过程 【活动描述】教师展示中药材仓库、食用菌培养房、家用红酒柜三类实物场景图，给出明确需求：这三类场景都需要同时把温度稳定在24-26℃、湿度稳定在45%-55%，我们之前已经设计好了只控温的恒温箱，现在要升级成恒温恒湿箱，需要新增什么模块？新增模块后整个控制算法要怎么设计才能满足需求？ 【学生活动】观察图片，结合旧知和生活经验回答问题，回忆单参数恒温箱的控制逻辑，思考新功能的设计方向。 【教师活动】展示原恒温箱的结构示意图（温度传感器+加热/制冷执行模块），引导学生说出需要新增的模块，引出本课课题《恒温箱实验——升级恒温恒湿箱》。 【设计意图】从学生熟悉的真实生活场景切入，唤醒旧知的同时明确新的问题需求，激发学生的探究兴趣。 【学习过程-建构】 活动1：对比单/双参数控制，探究核心要素 【活动描述】给出两个明确的对比案例：案例1（原恒温箱）控制需求：温度24-26℃，仅1个控制参数；案例2（恒温恒湿箱）控制需求：温度24-26℃、湿度45%-55%，共2个控制参数。请4人小组对比两个案例，填写任务单表格，分别找出两个案例的输入信息、判断条件、执行动作。 【学生活动】小组讨论对比，完成任务单填写，梳理得出：双参数控制的输入为温度传感器数值、湿度传感器数值；判断条件为温度是否在24-26℃区间、湿度是否在45%-55%区间；执行动作为温度不达标启动加热/制冷，湿度不达标启动加湿/除湿。 【教师活动】巡视各小组讨论，邀请2-3组展示任务单成果，引导学生总结：恒温恒湿箱在原有基础上新增了湿度传感器模块和加湿/除湿执行模块，输入、判断环节都新增了一组湿度相关内容。 【设计意图】通过具象的对比案例，让学生自主发现双参数控制和单参数控制的差异，自主建构双参数控制的核心要素，符合五年级学生的认知特点。 活动2：假设情景推演，探究参数逻辑关系 【活动描述】给出两种算法设计方案，设置假设情景：当前温度突然降到20℃（低于阈值），湿度为60%（高于阈值），两种方案分别为：方案A：采集温度→判断温度→执行温度调整→再采集湿度→判断湿度→执行湿度调整；方案B：采集温度+湿度→判断温度→判断湿度→分别执行对应调整。请小组推演两种方案的运行过程，思考：①哪种方案更高效？②如果一个参数达标，另一个不达标，系统需要运行吗？③两个参数控制是什么关系？ 【学生活动】小组按方案推演运行过程，得出结论：两种方案都能实现控制需求，只要每次循环都覆盖两个参数的检测判断即可，两个参数控制是平行关系，互不影响，哪怕一个参数达标，也要检测另一个参数。 【教师活动】总结梳理：双参数控制中两个参数是平行关系，每次运行循环都需要分别检测、分别判断、分别执行，不需要等一个参数调整完再处理另一个，纠正“必须调整完一个再处理另一个”的认知误区。 【设计意图】通过假设情景推演，让学生自主探究双参数的逻辑关系，突破本课教学难点，深化对多参数控制算法的理解。 【学习过程-应用】 【活动描述】给出真实故障案例：某实验室的恒温恒湿箱设定阈值为温度24-26℃、湿度45%-55%，最近出现故障：湿度一直稳定在62%，远高于阈值，但除湿模块始终不启动，经硬件排查所有传感器和执行模块都没有损坏，请你从算法设计的角度分析可能的错误，然后在仿真平台修改算法验证你的猜想。 【学生活动】小组讨论推测错误原因，常见猜想包括：判断条件写错为“湿度>65%启动除湿”、算法中漏掉了湿度判断环节、把湿度输入和执行动作弄反了，然后在仿真平台修改算法验证猜想。 【教师活动】巡视指导学生仿真操作，邀请小组分享故障原因，总结算法设计中常见的错误类型，梳理设计要点。 【设计意图】通过真实故障排查任务，让学生应用本课所学知识解决真实问题，巩固所学内容，提升问题解决能力。 【学习过程-梳理】 【活动描述】请学生对照任务单，梳理本课学习内容，总结设计恒温恒湿箱算法的核心要点。 【学生活动】对照任务单整理知识点，主动分享梳理结果。 【教师活动】带领学生总结：设计自动控制算法的通用步骤为“明确需求→确定输入/判断/执行要素→梳理逻辑关系→验证算法”，点明生活中很多智能设备都是多参数控制，我们可以用今天学的方法分析和设计。 【设计意图】梳理形成完整的知识结构，关联生活实际，体会算法的应用价值。 板书设计 一、恒温恒湿箱组成 新增：湿度传感器、加湿/除湿模块 二、控制核心逻辑 输入（采集数据）→判断（对照阈值）→执行（调整参数） 三、双参数关系 平行判断，分别执行 评价设计 评价维度（分四个等级：优秀/良好/合格/不合格）： 1. 要素梳理：优秀=准确找出所有输入、判断、执行内容；良好=错1项内容；合格=错2项内容；不合格=错3项及以上 2. 算法设计：优秀=逻辑合理，完全满足恒温恒湿需求；良好=逻辑基本合理，仅存在小漏洞；合格=逻辑有漏洞，能实现部分功能；不合格=无法完成算法设计 3. 故障分析：优秀=准确找出算法错误，能修正错误；良好=能找出错误，但不会修正；合格=能猜出错误方向，但不准确；不合格=找不出错误 4. 小组合作：优秀=主动发言，全程参与讨论；良好=参与讨论，能配合完成任务；合格=偶尔参与，基本配合；不合格=不参与讨论 评价方式：要素梳理→自评；算法设计→互评；故障分析→师评；小组合作→互评 教学反思 亮点：从真实生活需求引入，采用对比探究、假设推演的方式让学生自主建构知识，符合五年级学生的认知发展特点，故障应用环节贴近真实工程问题，有效调动了学生的探究兴趣，落实了计算思维的培养目标。 改进设想：如果能给学有余力的小组设计“并行执行两个参数控制”的拓展任务，满足不同层次学生的学习需求，同时增加实体传感器的体验环节，让学生直观感受传感器采集数据的过程，学生对输入环节的理解会更深刻，课堂效果就更完美了。 学科网（北京）股份有限公司 $