第五单元第19课 光照温度要适宜（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光照与温度控制系统，通过植物生长状态对比视频、图片导入，引导学生探究系统组成、阈值作用及连续量转开关量的原理，搭建从现象到控制逻辑的学习支架。 以智能种植大棚为案例，采用任务驱动与小组合作，借助虚拟仿真实验让学生体验数据采集与阈值判断，通过绘制流程图、填写真值表培养计算思维与数字化学习能力，助力学生理解闭环控制，教师可高效落实课标要求。

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：通过智能种植大棚案例，感知光照与温度是植物生长的关键环境因素，认识到利用传感器和控制系统实现环境自动调控的价值。 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，理解连续量（光照强度、温度）通过阈值判断转换为开关量（补光灯亮/灭、暖风机启/停）的过程。能熟练绘制控制光照和温度的算法流程图，并填写开关量真值表。能通过虚拟仿真实验，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光照与温度控制系统，记录数据，分析阈值对系统状态变化的关键作用。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：理解不同植物对光照和温度的需求不同，认识到科学设定阈值、实现精准调控对节约能源、保障植物健康生长的重要性。 教学重点 1.了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.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，并区分两种控制系统的异同。 教学方法 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：展示视频片段、图片，呈现植物在适宜与不适宜光照、温度下的生长状态对比。 2.提出问题：为什么光照和温度对植物生长如此关键？在智能种植大棚中，如何自动调控这两个因素？ 3.引出课题：揭示本课将深入探究光照控制系统和温度控制系统的工作原理。 1.观看视频/图片，思考光照与温度对植物光合作用、生长速度等的影响。 2.讨论智能种植中自动调控的必要性。 3.明确学习目标：探究光照与温度自动控制系统。 通过视觉对比和问题引导，让学生深刻理解精准控制光照与温度的必要性，激发学习内在动力。 环节2 体验光照控制系统的工作过程 1.讲解系统组成：结合课件，讲解简易光照控制系统三部分： 光敏传感器：采集光照强度数据（连续量）。 主控器：处理数据，与阈值比较。 补光灯：执行指令。 2.发布虚拟仿真任务（学习任务单 活动1）： 进入虚拟仿真工具，运行光照控制系统程序。 分别设置（或采集）5个不同的光照强度数据，观察并记录主控器显示的数据及补光灯状态（亮/不亮）。 根据补光灯状态变化（由亮变灭），估算系统中设定的光照强度阈值（如819）。 3.引导分析：实验后，引导学生思考： 光照强度的改变，相当于改变了控制系统的输入量，导致输出（补光灯状态）变化。 阈值是控制系统状态发生变化的重要条件。 1.学习任务单 活动1： 聆听讲解，记录系统组成。 动手实验：在虚拟仿真环境中完成5组数据的设置、观察与记录，并推断阈值。 思考并理解输入、阈值与输出状态之间的关系。 通过虚拟仿真实验，让学生亲身体验光照控制系统的数据采集、阈值比较和控制执行过程。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3 分析控制光照强度的算法 1.总结工作原理：根据实验，总结光照控制系统工作原理：光敏传感器检测光照强度；低于阈值时，补光灯自动亮起；高于阈值时，补光灯自动熄灭。 2.指导绘制流程图： 展示不完整的“控制光照强度的算法流程图”。 引导学生根据实验得出的阈值，补充流程图中的判断条件（“光照强度 ≤ 设定阈值？”）。 3.指导填写真值表： 讲解开关量真值表用“1”表示“是”（亮），“0”表示“否”（灭）。 引导学生根据逻辑关系填写：当“光照强度低于阈值”为1时，“补光灯亮”为1；反之则为0。 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。 1.学习任务单 活动2： 根据实验阈值，补充完成算法流程图。 根据逻辑关系，填写“光照强度与补光灯状态真值表”。 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。 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。 环节4 体验温度控制系统的工作过程 1.讲解系统组成：类比光照系统，讲解温度控制系统三部分：温度传感器、主控器、暖风机。 2.发布虚拟仿真任务（学习任务单 活动3）： 进入虚拟仿真工具，运行温度控制系统程序。 分别设置（或采集）5个不同的温度数据，观察并记录主控器显示的数据及暖风机状态（启动/停止）。 根据暖风机状态变化（由停止变为启动），估算系统中设定的温度阈值（如加热阈值16℃，制冷阈值28℃）。 3.引导分析：引导学生思考温度改变相当于改变输入量，阈值是关键条件。 1.学习任务单 活动3： 记录温度控制系统组成。 动手实验：在虚拟仿真环境中完成5组数据的设置、观察与记录，并推断双阈值。 理解输入、阈值与输出状态之间的关系。 通过类比和再次实验，巩固对控制系统工作原理的理解。引入“双阈值”（加热与制冷）概念，让学生体验更复杂的控制逻辑。 环节5 分析温度控制系统的算法 1.总结工作原理：总结温度控制系统工作原理：温度传感器检测温度；低于加热阈值时，暖风机启动加热；高于制冷阈值时，暖风机启动制冷（或风扇通风降温）。 2.指导绘制流程图：引导学生根据设定的温度阈值（如20℃），补充“控制温度的算法流程图”中的判断条件。 3.指导填写真值表：引导学生填写“温度与暖风机状态真值表”，用1和0表示。 4.对比与总结：引导学生对比光照与温度控制系统，总结共同点：均依赖传感器检测输入量，与设定阈值比较来决定执行设备动作，形成持续反馈的闭环控制。 1.学习任务单 活动3（续）： 根据设定的阈值，补充完成温度控制算法流程图。 填写“温度与暖风机状态真值表”。 2.对比分析：小组讨论，归纳两个控制系统的共同工作原理和闭环控制特点。 通过绘制流程图和填写真值表，再次进行理论抽象。通过对比分析，引导学生归纳出智能控制系统的通用模型，提升系统化思维能力。 环节6 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：系统组成、阈值是关键、闭环控制逻辑（设定阈值-检测-对比-执行-反馈循环）。 2.完成“智慧挑战”：通过选择题巩固核心概念，如： 光照不足时会（C.开启补光灯）。 检测温度的设备是（B.温度传感器）。 1.跟随教师回顾本课知识脉络。 2.独立完成选择题。 构建完整知识体系，强化“阈值”和“闭环控制”核心概念。练习帮助学生巩固重点。联系前后课程，形成单元整体认知。 环节7 兴趣园地 1.介绍“植物趋光性”现象，展示相关实验视频。 2.引导探究：鼓励学生课后设计简单实验（如用纸盒和光源），观察植物幼苗的向光生长特性。 1.观看视频，了解植物趋光性。 2.（课后）尝试设计并实施简易的植物趋光性观察实验。 将工程技术（控制系统）与生命科学（植物行为）相联系，体现跨学科思想，激发学生从更广阔的视角理解“控制”与“响应”，培养探究精神和科学兴趣。 学习评价与反思 评价内容 达成情况 1.能说出光照控制系统和温度控制系统的基本组成（传感器、主控器、执行设备） 2.能在虚拟仿真实验中，通过观察数据推断出系统的光照/温度阈值，并理解其关键作用 3.能根据给定阈值，正确绘制控制光照或温度的算法流程图 4.能根据逻辑关系，正确填写光照或温度与设备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 $