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恒温箱实验 教学设计
课题 恒温箱实验 单元 第三单元 学科 信息科技 年级 五年级
教材分析 本课是浙教版小学信息技术五年级第三单元系统中的计算第15课《恒温箱实验》。本课的教学目标是让学生了解恒温箱的工作原理，并掌握恒温箱控制算法的设计。通过学习，学生将能够利用所学的知识解决实际生活中的问题，提高自身的信息素养和实践能力。本课的教学内容主要包括恒温箱的工作原理、控制算法的设计和实际操作演示。在教学过程中，教师可以通过演示、讲解、讨论和练习等多种方式帮助学生掌握相关知识，并引导学生积极思考、主动探究，提高其解决问题的能力。
学习目标 1. 理解恒温箱的工作原理，包括温度传感器的作用，控制电路的工作过程以及恒温箱如何保持恒温。2. 通过实践操作，掌握设计恒温箱控制算法的技能，包括温度设定、温度检测、控制策略等环节。3. 结合实际应用，理解恒温箱在日常生活、工业生产等领域中的应用及重要性。
重点 分析恒温箱的工作原理
难点 掌握设计恒温箱控制算法。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 1. 提问：大家有没有见过恒温箱？它是什么样子的？它的作用是什么？2. 引导学生思考：恒温箱能够保持温度不变，那么它是如何工作的呢？它的工作原理是什么？3. 引导学生思考：在现实生活中，我们经常会遇到需要控制温度的情况，比如烤箱、冰箱等。那么，我们能不能设计一个恒温箱控制算法，使温度能够保持在一个预设的值上？ 1. 回答问题，分享自己对于恒温箱的了解。2. 积极思考，回答问题。3. 积极思考，尝试设计恒温箱控制算法。 通过提问和引导，激发学生的学习兴趣和积极性。同时，通过思考和讨论，让学生对恒温箱的工作原理和控制算法有初步的了解和认识。
讲授新课 1. 讲解恒温箱的工作原理。恒温箱是一种用于保持恒定温度的设备，通常用于实验室、工业生产等场所。恒温箱主要由加热器、制冷器、传感器、控制器等组成。加热器负责提供热量，制冷器负责吸收多余的热量，传感器则检测箱内温度，并将检测结果反馈给控制器。控制器根据设定的温度与反馈的温度差值，控制加热器和制冷器的开闭程度，以保持恒定温度。恒温箱的工作流程可以概括为：传感器检测温度→控制器接收反馈→控制加热器和制冷器开闭→保持恒定温度。2. 讲解设计恒温箱控制算法的方法。设计恒温箱控制算法需要考虑到多种因素，如温度变化的速度、环境影响、湿度等。确定控制参数需要考虑系统的响应速度和稳定性。如果系统响应过慢，会导致温度波动过大；如果系统响应过快，则可能导致系统超调，甚至引起振荡。此外，调整温度时还需要考虑到加热器和制冷器的效率以及能源消耗等问题。因此，设计恒温箱控制算法需要综合考虑各种因素，以实现最优的控制效果。3. 展示恒温箱控制算法的程序代码，并进行讲解。下面是一份恒温箱控制算法的程序代码示例：```#include #include #include #define Kp 1.0 //比例系数#define Ki 0.5 //积分系数#define Kd 0.2 //微分系数float setpoint = 25.0; //设定温度float temperature = 0.0; //当前温度float error = 0.0; //温度误差float integral = 0.0; //积分项float derivative = 0.0; //微分项float output = 0.0; //输出控制信号void update_temperature(float new_temperature) { temperature = new_temperature; error = setpoint - temperature; integral += error; derivative = error - derivative; output = Kp * error + Ki * integral + Kd * derivative;}int main() { //初始化恒温箱控制算法程序代码略过…… //进入循环，检测温度并控制加热器和制冷器开闭程度，以保持恒定温度。 while (1) { //检测温度并更新控制算法程序代码略过…… //根据控制信号调整加热器和制冷器的开闭程度，以保持恒定温度。 if (output > 0) { //加热器开启，制冷器关闭。 //执行调整加热器和制冷器开闭程度的代码略过…… } else if (output < 0) { //加热器关闭，制冷器开启。 //执行调整加热器和制冷器开闭程度的代码略过…… } else { //无需调整加热器和制冷器的开闭程度。 } } return 0;}``` 1. 认真听讲，积极思考。2. 记录重点内容，做好笔记。3. 尝试理解程序代码的含义和作用。 通过讲解和示范，帮助学生掌握恒温箱的工作原理和控制算法的设计方法。同时，通过实践操作，让学生能够更好地理解和掌握所学内容。
课堂练习 1. 布置课堂练习任务：设计一个简单的恒温箱控制算法，要求能够将温度保持在25度左右。2. 巡视学生的练习情况，给予指导和帮助。3. 收集学生的作品并进行展示和评价。 1. 小组合作完成练习任务。2. 记录练习过程中的问题和解决方法。3. 展示自己的作品并进行自我评价和反思。 通过课堂练习，让学生能够将所学知识应用到实践中去解决问题。同时，通过评价和反思，让学生能够更好地认识自己的不足之处并加以改进。
课堂小结 总结恒温箱实验的要点和难点，强调控制算法的重要性。 回答教师提出的问题，展示学习成果。 引导学生自我评估学习成果，提高学习效果。
板书 恒温箱实验1.恒温箱的工作原理2.设计恒温箱控制算法
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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