第三单元第15课《恒温箱实验》教案-2025-2026学年浙教版小学信息技术五年级下册

《恒温箱实验》教案-2025-2026学年浙教版小学信息技术五年级下册

一、教材分析

本课选自浙教版小学信息科技五年级下册第三单元《系统中的计算》，是单元收官实践课，承接前14课对查表计算、条件计算、循环结构的分项探究，聚焦“恒温箱闭环控制”开展综合实践，整合单元核心算法（条件计算、条件循环）与控制系统三环节（输入—计算—输出），为后续复杂智能系统学习奠定实践基础，在单元中起“知识整合、实践落地、闭环认知”的关键作用。教材内容紧扣2022版新课标“过程与控制”模块实践要求，以“原理认知—硬件拆解—算法设计—实验体验—创意优化”为主线，分为四大模块：一是“恒温箱的应用与结构”，介绍恒温箱在科研、医疗、农业等领域的应用，拆解温度传感器、控制器、加热/制冷模块、显示屏四大核心硬件；二是“恒温箱控制原理”，解析“设定温度—测温—对比判断—加热/制冷—循环测温”的闭环流程；三是“恒温箱实验实操”，引导学生通过模拟实验或实物操作，体验闭环控制全过程；四是“恒温箱优化设计”，启发学生从精度、节能、智能等方面优化控制方案。教材编写注重实践性与综合性，规避复杂设备操作，以模拟实验、图文引导、角色扮演、小组合作为核心，设置“试一试”“想一想”“设计”等互动环节，强调“理论整合—实践体验—创意提升”的认知路径，契合五年级学生从理论到实践的认知规律，落实单元教学目标。

二、学情分析

五年级学生已完成前14课学习，熟练掌握控制系统三环节逻辑，理解条件计算“分支判断”与条件循环“达标终止”的核心逻辑，具备一定的流程图阅读、算法拆解和小组合作实践能力。学生思维正从具体形象向抽象逻辑过渡，对“恒温控制”有生活经验（空调、冰箱），但存在两点核心认知短板：一是缺乏对“闭环控制”的系统认知，不清楚“输出结果反馈为新输入、持续循环调整”的逻辑；二是难以整合多模块知识解决实际问题，无法将硬件组成、算法逻辑、控制流程有效结合。同时，学生好奇心强，对动手实验、模拟操作、角色扮演类活动兴趣浓厚，具备基础的实验观察与记录能力，适合通过原理拆解、角色扮演、模拟实验、创意设计等活动，引导其从“零散知识”到“综合应用”，层层深入建构闭环控制认知，落实核心素养培养。

三、核心素养目标

依据义务教育信息科技课程标准（2022年版），结合本课内容与五年级学情，制定核心素养目标如下：

1. 信息意识：了解恒温箱在科研、医疗、农业等领域的广泛应用，感知闭环控制技术对精准控温、保障实验/生产效果的重要价值；能识别恒温箱系统的硬件组成与信息传递路径。
2. 计算思维：能完整拆解恒温箱闭环控制系统的“输入—计算—输出—反馈”链路；理解条件计算（温度对比判断）与条件循环（持续测温调整）在恒温控制中的协同作用；能分析恒温箱控制算法的逻辑流程，提升系统整合与闭环建模能力。
3. 数字化学习与创新：能参与恒温箱模拟实验，观察记录实验数据与控制过程；能小组合作优化恒温箱控制方案，通过流程图、文字描述等形式展示设计思路，提升实践探究与创新设计能力。
4. 信息社会责任：认识恒温箱等精密温控设备在科研、医疗领域的重要作用，了解规范操作、精准设计控制算法对设备安全、实验准确的重要性；树立节能控温、合理使用智能温控设备的意识。

四、教学重难点

    教学重点：理解恒温箱的硬件组成与闭环控制原理；能拆解恒温箱控制系统的完整链路，体验闭环控制过程。

    教学难点：理解“输出反馈为新输入、持续循环调整”的闭环逻辑；整合条件计算与条件循环，分析恒温箱控制算法。

五、教学过程

（一）情境导入，激发兴趣

1. 情境展示：教师展示科研实验室、疫苗储存、温室大棚的图片，提问：“同学们，这些场景有什么共同要求？（生答：需要稳定的温度）对，科研实验、疫苗储存、植物生长都需要恒定的温度，恒温箱就是实现这一功能的核心设备。”
2. 问题引导：教师追问：“恒温箱为什么能一直保持温度稳定？它和我们之前学的空调有什么相同和不同之处？今天，我们就通过《恒温箱实验》，揭秘恒温箱的闭环控制奥秘。”
3. 设计意图：从学生熟悉的生活与科研场景切入，凸显恒温箱的实用价值；

通过对比空调，自然引入本课主题，激发学生对闭环控制的探究兴趣，为后续原理学习铺垫。

（二）新知建构，认知恒温箱

1. 恒温箱的应用与硬件组成

        教材内容讲解：教师引导学生翻开教材，阅读本课第一部分“恒温箱的应用与结构”内容，讲解：“恒温箱是一种能自动保持内部温度恒定的设备，广泛应用于科学实验、疫苗冷藏、植物培育、食品加工等领域。它主要由四大核心硬件组成，缺一不可。”

        硬件拆解（结合教材示意图）：教师展示恒温箱硬件组成图，逐一讲解并板书：

温度传感器（输入）：相当于“眼睛”，实时检测箱内实际温度，把温度信息传给控制器；

控制器（计算）：相当于“大脑”，预先设定目标温度，对比实际温度与目标温度，判断需要加热还是制冷；

加热/制冷模块（输出）：相当于“手脚”，收到控制器指令后，加热或制冷，改变箱内温度；

显示屏（输出/反馈）：相当于“表情”，显示设定温度和实际温度，让我们看到工作状态。

        师生互动提问：教师提问：“温度传感器、控制器、加热模块分别对应控制系统的哪个环节？”

    生答：“传感器是输入，控制器是计算，加热模块是输出。”

    教师补充：“非常准确！恒温箱就是一个完整的‘输入—计算—输出’控制系统，而且它还有特殊的‘反馈’环节，能持续调整温度。”

        设计意图：依托教材原文与示意图，清晰拆解恒温箱硬件组成；关联前序控制系统三环节知识，降低硬件认知难度；引出“反馈”环节，为闭环原理学习埋下伏笔。

2. 恒温箱闭环控制原理（教材核心）

1. 教材内容讲解：教师引导学生阅读教材第二部分“恒温箱控制原理”内容，讲解：“恒温箱能保持温度稳定，核心是闭环控制——输出的温度结果会通过传感器反馈给控制器，作为新的输入，控制器持续判断、持续调整，形成‘输入—