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信息科技 五下
第8课《体验控制系统》教学设计
教学内容与学习对象分析：
一、教材内容分析
本课渗透了“生活发现＋原理分析＋拓展应用”的思考过程，将熟悉的恒温控制通过模拟的实验操作来呈现。教材通过仿真模拟恒温控制过程，观察输入、计算、输出三个环节，分析这个控制系统的运行过程，便于学生观察、记录、分析。教材将模拟实验的操作过程进行切片式分解，通过关键变量(输入数据)的控制、反馈(临界值)的设计等细化实验的过程，采用记录、观察等方法发现自动恒温的原理，并对恒温槽进行改进。
二、学习对象分析
1.学习基础：五年级学生在前期学习中已奠定了信息科技知识基础，如：计算机操作、文件管理、网络应用及初步编程知识，这为理解控制系统的复杂工作原理打下了坚实基础。同时，在本单元前几课学习中，还了解了控制系统的三个环节，知道了什么是输入、输出和计算。此外，日常生活中对遥控器、自动门等简单控制系统的接触，也为他们学习新知提供了直观经验和兴趣。
2.学习能力：五年级学生具有好奇心强、偏好动手的特点，项目式学习和实验探究能让学生在实践中深化理解；同时，通过合作学习促进团队协作与沟通，并鼓励自主学习，利用多种资源提升自我探索与解决问题的能力。
3.态度习惯：五年级学生对实践体验控制系统有较浓厚的兴趣，特别是贴近生活且有趣的案例，如温度控制等。他们希望得到老师的正面反馈来树立学生自信，提升积极的心态。同时，学生之间的个体差异较大，需提供个性化指导，确保每位学生都能在学习中取得成长。
教学目标分析(含核心素养导向)：
1.通过生活中的实例分析，理解人工控制与自动控制的特点。
2.通过实例研究，理解不同控制方式下的输入、输出形式。
3.通过恒温槽实验，学会自动控制的基本算法。
教学重点：理解不同控制方式下的输入、输出形式。
教学难点：理解不同控制方式下的输入、输出形式。
教学过程：
一、回顾：控制系统的三个基本环节（计算环节）
回顾前面的学习内容：控制系统的三个基本环节（输入、计算、输出）。
【教师引导】
1.通过前面课程内容的学习，我们对控制系统的三个环节：输入-计算-输出，有了比较深入的了解。
2.将传统水壶烧水和电热水壶烧水两种不同的控制系统进行了对比，一种是人工干预，一种是系统自动运行干预，在控制系统的输入、计算、输出环节，有些需要人工干预才能完成控制，有些可以自动控制。
【设计意图】通过对比传统水壶烧水和电热水壶烧水这两种不同的控制系统，加深学生对控制系统三个基本环节(输入、计算、输出)的理解，并进一步明确自动化控制系统相较于人工控制系统的优势与特点。
二、探索：人工控制与自动控制
1.思考：下面哪些是人工控制？哪些是自动控制？将图片编号填入下方区域内。
2.分析人工控制与自动控制的判断方法以及具体的控制方式。
【教师引导】
1.判断和区分生活中人工控制和自动控制的实例。
2.举例说明人工控制：比如：在听音乐时，如果音量不合适，需要人为操作来调节音量；比如：早上洗脸放水时，脸盆里的水到达一定量后，需要人为观察后，关闭水龙头阀门。
3.举例说明自动控制：比如：智能温控水壶会根据加水容量、水温等信息自动控制烧水的时间；比如：空调系统通过温度传感器测量室内温度，将室内温度与预设温度比较，调节出风口的风速和压缩机的功率。
【设计意图】通过具体实例的探讨和教师的引导，帮助学生全面理解和掌握人工控制与自动控制的概念、判断方法以及具体的应用方式，同时培养他们的观察力、判断力和逻辑思维能力。
三、建构：恒温槽实验
1.看视频，思考空调吹风，为什么会吹一会，停一会呢？
2.生活中，还有哪些恒温控制系统呢？
3.恒温槽实验的输入、计算、输出环节分别是什么？
4.打开“恒温槽实验”程序，启动恒温槽控制系统，设定一个恒温温度数值，如30℃，然后观察系统的运行状态，分析该系统的输入、计算、输出，完成恒温槽实验记录表。
时间 / 分 显示温度 /℃ 输入 计算 输出
1 28 温度传感器检测值（28） 检测值（28<30） （启动）加热电阻
2 温度传感器检测值（ ） 检测值（ ）预设值（ ） （ ）加热电阻
3 温度传感器检测值（ ） 检测值（ ）预设值（ ） （ ）加热电阻
4 温度传感器检测值（ ） 检测值（ ）预设值（ ） （ ）加热电阻
【教师引导】
1.小结：像空调这样，当室温已经降到了我们设定的温度，空调就会停止吹冷风；当室温再次高于我们设定的温度，空调就会重新吹冷风，直到达到设定温度。这样的控制系统，我们称为自动控制系统。
2.举例生活中这样的控制系统有很多，如：电冰箱、恒温水壶、空气净化器、智能加湿器、恒温鱼缸等。
3.模拟实验：可以通过简易的恒温槽实验，模拟恒温控制过程，观察输入、计算、输出三个环节，来分析这个控制系统的运行过程。
设定：预设恒温温度值。（你希望这个恒温槽保持怎样的一个恒温，如30℃）
检测：温度传感器检测槽内温度，并显示在控制板显示模块。
调节：检测到的槽内温度与预设的恒温温度进行比较，当槽内温度低于预设温度时，启动加热电阻进行加热，当槽内温度等于预设温度时，关闭加热电阻。
4.实验分析：通过实验数据，可以发现这个控制系统属于自动控制系统。恒温槽加热电阻是否启动，跟温度传感器的检测温度和预设恒温温度有关。
【设计意图】通过理论讲解、视频观看、实验探究等多种教学手段相结合的方式，帮助学生全面、深入地理解恒温控制系统的概念、原理、应用及其实验过程，从而提升学生的科学素养和综合能力。
四、应用：恒温槽实验控制时设置温度区间
1.观察没有设置温度区间的恒温槽实验，说一说加热电阻的工作情况。
2.观看实验视频，直观感受设置区间温度控制。
【教师引导】
1.通过观察系统运行状态，引导发现加热电阻频繁启动和停止。
2.小结：根据实验数据，知道恒温槽实验控制时设置温度区间的原因是：可以减少加热电阻频繁启停的情况，有利于精准控制恒温槽的温度。
3.真实实验：引导直观感受设置区间温度控制。
【设计意图】通过恒温槽实验控制时设置温度区间的实践，让学生深入理解恒温控制系统的优化策略，培养他们的观察能力、分析能力、问题解决能力和实践应用能力。
五、作业：设计一个恒温控制系统，描述这个系统的工作原理。
六、小结：通过今天这堂课的学习，我们知道了：人工控制和自动控制。通过体验恒温槽实验，知道了该控制系统的输入、计算和输出三个环节，还了解了恒温槽一般需要设置区间温度的原理。
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