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第3课《了解水温控制》教学设计
课题 了解水温控制 单元 第一单元 学科 信息科技 年级 六年级下
核心素养目标 信息意识：学生能敏锐察觉水温控制在生活场景中的数据价值，理解温度传感器采集的连续量数据对系统决策的关键作用。计算思维：了解水温控制系统的基本组成，通过学习对水温控制算法流程图的绘制，理解水温的控制，观察加热棒状态变化。数字化学习与创新：通过使用主控器和编程软件搭建简易系统，实现实时采集水温数据并显示，通过模拟水温控制逻辑解决新问题。信息社会责任：认识核心技术自主可控的重要性，理解数据安全在设备联网场景中的意义，树立节能环保意识。
教学重点 1. 明确水温控制系统的基本组成，包括水温传感器、控制器和加热设备，理解各部件在系统中的作用。2. 能绘制水温控制系统的算法流程图，了解水温控制技术在家庭、工业等不同场景中的应用。
教学难点 1. 掌握水温控制系统的工作原理，即通过传感器采集水温数据，与设定阈值比较后控制加热设备的启停，实现水温稳定。2. 引导学生将水温控制原理迁移到其他生活场景，如分析饮水机 “温水” 控制系统的工作过程，提升知识应用能力。
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. 提问引入：“壮壮设计的智能鱼缸水温控制系统是如何工作的？” 引导学生回顾智能鱼缸的设计需求，引出本节课主题。2. 展示常见家庭场景（如热水器、智能马桶盖）和工业场景（如牛奶巴氏杀菌）的水温控制图片或视频，提问学生 “这些设备如何实现水温精准控制？” 激发学生好奇心。 1. 回顾智能鱼缸设计，思考水温控制的重要性，分享对水温控制的初步认识。2. 观看展示内容，观察不同场景中水温控制的应用，提出疑问，如 “热水器如何保持水温稳定？” 1. 通过生活实例激活学生已有知识，建立新旧知识联系。2. 利用多场景展示激发学生探索欲望，明确本节课学习目标。
讲授新课 一、查一查1. 布置任务：学生上网搜索常见热带鱼（如孔雀鱼、斗鱼、斑马鱼）的适宜水温范围，填写表格。2. 引导学生分享搜索结果，强调水温对鱼类生存的重要性，引出智能鱼缸水温控制系统的必要性。二、学一学1. 讲解智能鱼缸水温控制系统的组成：水温传感器（采集数据）、控制器（处理数据）、加热设备（执行指令），结合图示说明各部件连接方式。2. 拓展家庭场景中的应用：对比传统热水器与智能热水器的温控差异，介绍智能马桶盖的 PID 算法温控技术，说明精准控制的原理。三、做一做1. 展示简易水温控制系统实物（控制器、温度传感器、LED 灯模拟加热棒），引导学生观察并描述系统组成。2. 指导学生操作主控器，运行源程序，采集不同水温数据，记录加热棒状态，分析数据与状态的对应关系，明确阈值的作用。3. 组织学生修改阈值并再次测试，观察加热棒工作状态变化，理解输入数据对输出结果的影响。四、填一填1. 引导学生根据操作经验，绘制水温控制算法流程图，强调 “输入水温数据 - 判断是否超过阈值 - 控制加热棒启停” 的逻辑步骤。2. 展示工业场景中牛奶巴氏杀菌的温控流程图，对比家庭与工业场景的异同，加深学生对算法逻辑的理解。五、任务拓展1. 布置任务：分析饮水机 “温水” 功能的控制逻辑，假设设定温度为 45℃，当水温低于 40℃时加热，高于 50℃时停止加热，绘制其控制流程图。2. 引导学生思考节能方案：在智能鱼缸中加入太阳能板辅助加热，讨论如何结合光照强度数据调整加热策略，培养创新思维。六、拓展延伸智能热水器恒温系统：通过温度传感器实时监测水温，低于设定值（如 42℃）时启动加热元件，达到阈值后停止。部分智能机型支持手机 APP 远程调节阈值，实现个性化控温。智能马桶盖 PID 温控技术：通过温度传感器检测座圈和水温，环境温度低时自动加热座圈，水温通过 PID 算法（比例 - 积分 - 微分）精确调节，确保冲洗水温稳定。工业热水系统监测：工业热水炉通过多组温度传感器实时采集数据，传输至控制系统显示实时温度和参数，管道标注热水流向及不同位置温度范围。牛奶巴氏杀菌工艺：制系统需将温度精确控制在 70-75℃并保持 15-30 秒，通过温度传感器反馈数据，控制器调节蒸汽流量，兼顾杀菌效果与营养保留。 一、查一查- 上网搜索并记录不同热带鱼的水温需求，如孔雀鱼适宜 22-26℃，斗鱼适宜 25-28℃。- 分享结果并认识到水温精准控制对鱼类生存的关键作用。二、学一学- 观察图示，理解传感器、控制器、加热设备的协同工作原理。- 对比传统与智能设备差异，初步感知 PID 算法的精准性（如智能马桶盖温度波动小）。三、做一做- 描述实物组成：“温度传感器像眼睛，控制器像大脑，LED 灯像加热棒的‘开关’”。- 操作并记录：当水温低于阈值（如 25℃）时，LED 灯亮（模拟加热）；高于阈值时，灯灭。- 修改阈值为 28℃，观察到加热棒启动条件变化，理解阈值是控制逻辑的核心参数。四、填一填- 绘制流程图：水温控制流程图- 对比发现工业场景更复杂，需多阶段温度控制（如巴氏杀菌分低温长时和高温短时工艺）。五、任务拓展- 绘制饮水机控制流程图，标注 “40℃以下加热”“50℃以上停止” 的双阈值逻辑。- 讨论太阳能辅助方案：“白天光照强时，优先用太阳能加热，节省电能；夜晚或阴天时，自动切换为电热棒”。六、拓展延伸通过分析智能热水器温度传感器监测、加热元件启停逻辑，探究水温维持恒定的过程，部分学生尝试利用手机 APP 远程调节温度阈值。 一、查一查- 培养信息检索能力，建立 “需求驱动技术应用” 的思维。二、学一学- 通过实物和案例拆解复杂系统，降低理解难度。- 联系生活场景，体现技术的实用性和进阶性（从基础启停到精准 PID 控制）。三、做一做- 通过动手操作建立 “数据 - 逻辑 - 行动” 的直观认知，突破 “阈值” 这一抽象概念。- 实验对比强化 “输入影响输出” 的逻辑思维。四、填一填- 用流程图固化逻辑思维，通过跨场景对比拓宽认知维度。五、任务拓展- 迁移知识解决新问题，培养 “双阈值控制” 的应用能力。- 结合环保理念，激发创新意识，体现技术与可持续发展的结合。六、拓展延伸帮助学生深入理解家庭智能设备水温控制原理，掌握温度传感器、加热元件、算法等在温控系统中的作用机制。
课堂小结 了解水温控制1、进行新知引入2、了解水温控制系统的基本组成3、理解水温控制系统的工作原理4、完成课堂练习5、进行知识拓展 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
课后作业 参考 PPT 中 “做一做” 环节，用流程图描述水温控制系统的工作逻辑（需包含传感器采集、阈值判断、加热棒控制等关键步骤）。 布置作业 拓展学生的学习能力
课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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