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《第3课 湿度调节有方法》教学设计
教学内容分析
本课时是2025年广东教育出版社六年级信息科技教材第4单元“打造智能种植园”的第3课，是单元“设计—实现—优化”逻辑链条的核心实践环节。教材承接上一课“种植蓝图巧规划”的系统设计成果，聚焦土壤湿度控制系统的落地实现，通过“解读算法—搭建硬件—编程控制”三个递进式模块，构建了从理论设计到实践操作的完整学习路径。 教材紧扣2022年新版课标要求，以“按需浇水”为真实问题驱动，将算法流程图、硬件搭建、图形化编程等核心知识与技能融入实践任务中。内容编排注重实践性和逻辑性，先通过解读原理图梳理控制算法逻辑，再指导学生完成硬件连接与测试，最后通过编程实现智能控制，既巩固了前两课的系统分解、闭环控制等核心概念，又强化了信息科技学科“做中学、用中学”的实践特色。教材中融入了继电器工作原理等硬件知识和图形化编程的逻辑设计，同时设置了问题探究、小组讨论、测试优化等活动，兼顾知识传授、技能培养与思维发展，符合小学高年级学生的认知特点和信息科技学科的教学规律。
学情分析
六年级学生通过前两课的学习，已熟练掌握智能种植系统的组成、子系统功能及闭环控制原理，能看懂土壤湿度控制系统原理图，明确传感器、控制器、执行器的作用，这为本课的硬件搭建和编程实践奠定了坚实的知识基础。在能力层面，学生具备一定的动手操作能力，能够完成简单的硬件连接任务；同时，经过前期图形化编程的学习，已掌握循环、条件判断等基本编程逻辑，能够理解简单程序的编写思路。 从学习特点来看，学生对硬件搭建、编程实现等实践性强的任务兴趣浓厚，乐于参与动手操作和问题解决类活动。但学生在“将原理图逻辑转化为算法流程图”“规范进行硬件接线”“精准编写条件判断程序”方面缺乏足够经验：部分学生对硬件连接的规范性认识不足，容易出现接线错误导致设备无法正常工作；在编程时，对阈值设定、延时逻辑等细节处理不够精准，可能影响系统控制效果；此外，学生的问题排查能力较弱，当硬件或程序出现故障时，难以快速定位原因并解决，需要教师通过示范、指导和小组合作等方式提供支持。
教学目标及核心素养指向
1.能准确解读土壤湿度控制系统原理图中的关键信息，识别数据传输、判断逻辑等核心环节，提升对技术方案的信息解码能力；能关注硬件搭建和编程过程中的反馈信息，并根据信息及时调整操作，增强对信息的敏感度和应用意识。（信息意识） 2通过解读原理图梳理控制逻辑，绘制算法流程图，培养逻辑梳理与建模能力；在编程实现过程中，运用条件判断、循环等编程思想，将“按需浇水”的实际问题转化为计算机可执行的程序指令，提升问题转化与逻辑推理能力；在硬件搭建和程序测试中，分析故障原因并优化方案，培养问题排查与迭代优化的思维。（信息意识、计算思维） 3熟练使用行空板、传感器、继电器等硬件设备，掌握硬件连接与测试的基本方法；运用图形化编程工具编写控制程序，提升数字化工具的操作与应用能力；能结合实践过程中的问题，尝试优化硬件连接或程序设计，展现基于信息科技的创新实践能力。（数字化学习与创新） 4.在硬件搭建和编程实践中，培养严谨细致的操作态度和安全用电意识；通过小组合作完成任务，提升团队协作与沟通能力；体会信息技术从设计到实现的完整过程，认识技术解决实际问题的价值，树立“科技服务生活”的责任意识，激发对信息科技实践的热爱。（信息社会责任）
教学重难点
教学重点： 解读土壤湿度控制系统原理图，梳理控制逻辑，绘制算法流程图。 规范完成土壤湿度控制系统的硬件搭建与测试。 运用图形化编程编写程序，实现基于阈值判断的土壤湿度智能控制。 教学难点： 将土壤湿度控制系统的原理图逻辑准确转化为规范的算法流程图，清晰呈现“采集数据—判断—控制设备—反馈”的闭环流程。 精准编写程序中的阈值判断逻辑、延时控制等细节，确保系统能根据土壤湿度自动启动或停止水泵。 排查硬件搭建或程序运行中的故障，并进行有效优化。 重难点设计原因： 解读原理图、梳理控制逻辑是后续硬件搭建和编程实现的基础，只有明确数据采集、判断条件、设备控制等核心环节，才能确保实践操作的方向性和准确性；硬件搭建是系统实现的物理载体，规范的接线直接影响系统能否正常运行，是实践环节的核心技能；编程实现是将设计思路转化为实际功能的关键，通过条件判断等逻辑编写程序，能让学生深刻理解闭环控制的工作过程，落实课标对“过程与控制”概念应用及数字化实践能力的要求。 算法流程图是逻辑的可视化表达，学生需要将原理图中的文字描述和组件连接转化为标准化的流程符号和逻辑链路，对逻辑梳理和图形表达能力要求较高；程序编写中的阈值设定、延时时间等细节需要结合植物生长需求和设备特性精准把控，学生容易出现判断条件设置错误、延时时间不合理等问题，影响控制效果；硬件故障和程序漏洞的排查需要学生综合运用硬件知识和编程逻辑，对学生的综合分析能力要求较高，而六年级学生缺乏系统的故障排查经验，因此成为教学难点。
教学策略
情境延续法：延续单元“打造智能种植园”的核心情境，以“规划好的土壤湿度控制系统如何落地实现”为问题切入点，激发学生的实践欲望，让学生在真实的任务驱动下开展探究。 示范讲解法：针对硬件搭建、流程图绘制、编程逻辑等重难点内容，通过实物示范、步骤拆解、屏幕投影等方式，清晰展示操作方法和注意事项，为学生提供直观的参考，降低实践难度。 任务驱动法：设计“解读原理图—搭建硬件—编程实现—测试优化”四个递进式任务，以任务为载体，引导学生逐步推进实践过程，让学生在完成任务的过程中掌握知识、提升技能。 小组合作法：将学生分成小组，在硬件搭建、程序测试、故障排查等环节开展合作，通过分工协作、交流讨论，解决个体操作中遇到的问题，培养团队协作能力和问题解决能力。 反馈优化法：在硬件测试和程序运行过程中，引导学生关注反馈信息，及时发现问题，通过小组讨论或教师指导排查原因，优化方案，培养迭代优化的思维。
教学过程
课堂导入
教师活动：情境描述：我们已经规划好智能种植园各个控制系统的设计方案，那么如何才能精确地实现"按需浇水"呢 这需要我们聚焦到第一个关键的子系统土壤湿度控制系统。让我们和小智、小慧一起探究如何搭建和编写程序，让智能种植园的植物拥有合适的土壤湿度吧! 教师活动：明确本节课目标：1.能根据土壤湿度控制系统原理图，绘制控制系统的算法流程图。2.能通过对硬件连接示意图的解读与实践，搭建土壤湿度控制系统原型。3.能通过图形化编程，编写程序，实现土壤湿度的智能控制。 学生活动：明确本节课学习主题，产生学习兴趣。 问题设计： 问题1：如何根据土壤湿度控制系统原理图，绘制控制系统的算法流程图？ 问题2：如何通过图形化编程，编写程序，实现土壤湿度的智能控制？
设计意图： 通过回顾旧知搭建知识桥梁，让学生在“设计—实现”的逻辑衔接中自然进入新课；通过实物演示直观展示系统功能，激发学生的实践兴趣；明确核心问题和任务，帮助学生梳理学习思路，为后续实践探究指明方向。
活动1：解读土壤湿度控制算法
教师活动：讲解：智能种植园控制系统根据植物对土壤湿度的需求，设定目标湿度范围，然后决定是否启动灌溉系统。 布置任务：分析小智的土壤湿度控制系统原理图，并补全解读信息。 上图中，土壤湿度传感器采集______后，以连续量的形式传输给比较器，比较器根据设定好的_________条件进行判断:如果实际土壤湿度低于___________，就启动微型水泵进行灌溉;反之，则_____________微型水泵。 学生活动：分组讨论原理图的工作逻辑，明确各组件的作用和数据传输路径。补全原理图解读信息，尝试绘制算法流程图，规范呈现控制逻辑。
设计意图: 通过小组讨论和教师总结，帮助学生深入解读原理图，梳理控制逻辑；绘制算法流程图的任务，能将抽象的逻辑转化为可视化的图形，培养学生的逻辑建模能力，为后续硬件搭建和编程实现奠定基础。
活动2：搭建土壤湿度控制系统原型
教师活动：讲解：土壤湿度控制系统是由土壤湿度传感器、控制器、水泵等硬件设备组成的过程与控制系统。接下来，让我们一起探究如何连接并调试硬件设备吧。 重点介绍继电器的工作原理：继电器就像一个智能的"电开关"，它的主要功能是用较小的电流、较低的电压来控制较大电流、较高电压的电路。我们之所以需要"继电器"，是因为行空板与扩展板所能承受的电压较小，而水泵运行所需要的电压较大，两者若直接连在一起，电压满足行空板与扩展板的需求时，则无法带动水泵运行;若电压满足水泵的需求时，行空板与扩展板会被烧坏。 播放【微视频】继电器的使用及原理 布置任务：请根据以下步骤，连接硬件设备并进行简单测试。 1.按照图的指示连接各硬件设备。2. 硬件测试，打开Mind+，连接行空板与计算机，运行"土壤湿度测试程序.mp"，观察传感器数据是否准确传输。 组织讨论：小组讨论在搭建硬件过程中遇到的问题，并记录讨论结果。 学生活动：认识各硬件设备，倾听教师讲解和微视频，理解继电器的作用和工作原理。小组合作，按照示意图分步进行硬件接线，严格遵守断电操作的安全规范。连接行空板与电脑，运行测试程序，观察传感器数据传输情况，判断硬件连接是否成功。
设计意图: 通过设备讲解和微视频学习，帮助学生理解硬件的功能和原理，为规范接线提供理论支持；教师分步示范降低了硬件搭建的难度，强调安全操作培养学生的安全意识；小组合作搭建和测试，培养学生的动手操作能力和团队协作能力，确保硬件搭建这一重点任务的落实。
活动3：编程实现土壤湿度控制
教师活动：过渡：接下来，我们要使用图形化编程工具，在土壤湿度控制系统上实现土壤湿度控制功能。 引导学生思考：1.根据图中的提示编写程序。 2.测试程序，将土壤湿度传感器插入土壤中，观察土壤湿度控制系统能否根据所设定的阈值执行相应的操作，并将测试结果填写在表中。 布置任务：你认为目前的土壤湿度控制系统是否存在功能上的问题 如果存在问题，应当如何完善 请写一下你的完善思路。 巡视指导，对编程有困难的小组进行针对性引导，帮助其梳理编程思路。 学生活动：思考编程逻辑，明确程序需要实现的功能和关键环节。小组合作，在图形化编程工具中编写程序，设定合适的土壤湿度阈值和延时时间。进行程序测试，将传感器插入不同湿度的土壤中，观察水泵运行状态，记录测试结果。分享测试结果，讨论程序中存在的问题，提出优化思路。
设计意图： 通过教师讲解和示例示范，帮助学生理解编程逻辑，降低编程难度；小组合作编程和测试，让学生在实践中运用编程知识解决实际问题，落实计算思维的培养目标；测试后的问题讨论和优化，培养学生的迭代优化思维，突破教学难点。
课堂小结
教师活动 引导学生回顾本课学习过程，提问：今天我们实现了土壤湿度控制系统，谁能说说我们是分哪三步完成的？在这个过程中，你遇到了什么问题，是如何解决的？ 总结本课核心知识和技能：本课我们先解读了土壤湿度控制算法，绘制了流程图；再搭建了硬件系统并完成测试；最后通过图形化编程实现了智能控制。关键是要掌握原理图解读的方法、规范的硬件连接和精准的编程逻辑，同时要学会根据测试反馈优化方案。 布置课后任务：完善自己的土壤湿度控制系统，优化程序中的阈值和延时设置；尝试为系统添加报警功能；下节课我们将结合光照、温度控制系统，整合完整的智能种植系统。 学生活动：回顾本课学习过程，主动发言分享自己的操作步骤、遇到的问题及解决方法。倾听教师的总结，梳理核心知识和技能，加深对本课内容的理解和记忆。明确课后任务，带着优化和拓展的思考，进一步完善自己的控制系统。
设计意图: 通过提问引导学生自主梳理学习过程和问题解决经验，帮助学生构建完整的知识体系；教师的总结强化核心知识和技能，巩固学习效果；课后任务将课堂学习延伸到课外，既巩固了本课所学，又为后续系统整合做好铺垫，同时培养学生的创新拓展意识。
教学反思
（一）成功之处 教学环节设计紧扣教材逻辑，“解读算法—搭建硬件—编程实现”三个模块层层递进，符合学生“从理论到实践、从简单到复杂”的认知规律，确保了教学目标的有序落实。 注重示范和指导的针对性，针对硬件搭建、流程图绘制、编程逻辑等重难点，通过实物示范、步骤拆解、微视频辅助等方式，为学生提供了充分的支持，有效降低了实践难度，提升了课堂效率。 强化任务驱动和小组合作，以“实现智能浇水”为核心任务，让学生在小组协作中完成硬件搭建和编程，既培养了学生的动手操作能力和团队协作能力，又激发了学生的学习主动性和参与感。 关注反馈与优化，在硬件测试和程序运行环节，引导学生关注反馈信息，及时排查问题并优化方案，培养了学生的问题解决能力和迭代优化思维，落实了计算思维的核心素养目标。 （二）不足之处 硬件搭建环节，部分学生对引脚对应关系记忆不清晰，出现接线错误的情况，虽然教师进行了示范，但个别学生仍未完全掌握接线技巧，说明对硬件连接的细节指导还可以更细致，可提供标注清晰的引脚对照表。 编程环节，部分学生对阈值设定的合理性缺乏判断，导致程序运行效果不佳，同时对延时逻辑的理解不够透彻，出现延时时间过长或过短的问题，反映出对植物生长需求与程序参数设置的关联讲解不足。 故障排查环节，学生的自主排查能力较弱，当硬件或程序出现问题时，过度依赖教师指导，缺乏独立分析和解决问题的思路，说明在教学中对故障排查方法的渗透不够。 课堂时间分配略显紧张，部分小组在程序测试和优化环节未能充分开展探究，导致展示和交流的深度不够，未能充分发挥互评互学的作用。 （三）改进措施 优化硬件搭建指导，提前制作“硬件接线对照表”，明确各设备对应的接入引脚和接线方式，分发给学生作为参考；在示范过程中，采用“边讲解边标注”的方式，强化学生对引脚对应关系的记忆，同时增加学生自主接线后的检查环节，培养学生的自查意识。 加强程序参数设置与植物需求的关联讲解，结合上一课填写的植物“生存档案”，引导学生根据植物适宜的土壤湿度范围设定阈值，通过实例说明延时时间对浇水效果的影响，帮助学生理解参数设置的合理性。 渗透故障排查方法，课前整理常见故障类型及排查步骤，在课堂上通过案例分析的方式讲解，让学生掌握“先检查硬件接线，再排查程序逻辑”的排查思路；在学生遇到问题时，引导其自主对照排查步骤分析原因，而非直接告知答案。 调整课堂时间分配，适当延长编程测试和优化环节的时间，可提前布置前置性学习任务，缩短课堂上的基础讲解时间；在展示交流环节，采用“小组互评+教师点评”的方式，让学生在相互交流中学习他人的优秀设计，同时深入分析存在的问题，提升展示交流的有效性。 丰富评价方式，设计“实践能力评价表”，从原理图解读准确性、硬件连接规范性、程序编写逻辑性、故障排查能力、小组合作积极性等维度对学生的表现进行全面评价，激发学生的学习动力，同时为后续教学提供更精准的反馈。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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