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六年级上册《信息科技》· 跨学科主题活动教 学 设 计
课题：《恒温热水器》——温度控制系统的分析与设计
一、教学基本信息
项目 内容
教材 义务教育教科书《信息科技》六年级上册 第 96–99 页
主题 跨学科主题活动——恒温热水器（分析问题→设计系统）
课型 探究 + 设计实践课（建议 2 课时）
适用年级 小学六年级
教学环境 多媒体教室 + 浏览器（配套交互工具、课件）
二、教材与内容分析
本主题活动以“欢欢洗澡时热水器忽冷忽热”的真实困扰为情境，引导学生像工程师一样思考：先分析传统热水器温度不稳定的原因，再提出“恒温”的解决思路，最后把系统拆解为输入、计算、输出三个子系统并用流程图表达。内容承接此前“自动门”等开环/闭环控制案例，是“控制系统”观念的深化与综合应用。
三、学情分析
学生已通过“自动门”等活动初步接触“输入—计算—输出”的系统结构，具备拆分子系统的雏形经验。
对“反馈”概念较陌生，需借助直观模拟（老式 vs 恒温的实时曲线）建立“闭环控制”的感性认识。
六年级学生喜欢动手与游戏化探究，宜用拼装、动画、闯关等交互方式降低抽象门槛。
四、核心素养目标
核心素养 具体目标
信息意识 从“水温忽冷忽热”的生活现象中发现可探究的问题，体会信息技术解决生活问题的价值。
计算思维 能将恒温热水器抽象为“输入—计算—输出”系统，并用流程图描述子系统间的关系。
数字化学习与创新 借助交互工具模拟、拼装、验证控制系统，初步形成“分析—设计—验证”的工程思维。
信息社会责任 在设计中考量安全（过热保护）、节能等人本与环保因素。
五、教学重难点
类别 内容
重点 理解恒温热水器“闭环 + 反馈”的工作原理；能用输入/计算/输出拆分子系统。
难点 抽象出“设定值与实际值比较→调节”的反馈控制逻辑，并准确绘制流程图。
突破 用配套交互工具对比“老式开环”与“恒温闭环”的温度曲线，直观感受反馈的作用。
六、教学准备
配套《恒温热水器》教学交互工具（HTML）：含老式/恒温模拟、子系统拼装、流程图动画、课堂讨论闯关。
配套课件（PPT）：情境导入、原因探究、解决思路、子系统与流程图、讨论表。
学生分组：4–6 人一组，准备白纸/画图工具用于设计结构图。
七、教学过程（课时安排表）
环节 / 时间 教师活动 学生活动 设计意图
一、情境导入
（约 5 分钟） 讲述欢欢洗澡热水器忽冷忽热的烦恼，投影三条核心思考问题（P96）。 聆听、回忆自身体验，对三个问题产生好奇。 用真实生活问题激发动机，明确本课探究主线。
二、探究一：为什么忽冷忽热
（约 10 分钟） 引导学生用交互工具“老式热水器”模式，点“水压突变”观察温度波动；讲解燃气/电热水器的温度漂移原理。 操作模拟器，记录温度曲线，讨论忽冷忽热的原因与可能产生的问题。 先“体验问题”，为后续“解决问题”铺垫。
三、探究二：怎么解决
（约 10 分钟） 演示“恒温热水器”模式，点“水压突变”后温度依旧稳定；引出温度传感器+控制器+反馈的概念。 对比两条曲线，归纳“测量—比较—调节”的恒温原理。 通过对照建立“闭环反馈”的直观认识。
四、探究三：怎么设计
（约 15 分钟） ①用交互工具完成“子系统拼装”；②点击“流程图运行”观察数据流动；③指导学生画恒温热水器设计结构图。 拼装部件、观看流程动画、分组绘制结构图与流程图。 把原理转化为可表达的系统设计，落实计算思维。
五、课堂讨论
（约 5 分钟） 组织交互工具“讨论闯关”，围绕使用场景判断所属子系统（P99 讨论表）。 独立闯关、小组互评，澄清输入/计算/输出的功能边界。 巩固子系统划分，渗透安全与节能设计。
六、总结评价
（约 5 分钟） 带领梳理“分析问题→拆解子系统→画流程图/结构图”的工程路径，点评各组设计。 回顾要点，完善个人设计图，填写自评。 形成方法结构，提升迁移能力。
八、板书设计
恒温热水器 —— 温度控制系统
问题：忽冷忽热（水压/流量变化 → 温度漂移）
解决：闭环控制 + 反馈
设定温度 → 温度传感器 → 控制器（比较·有偏差就调）→ 执行器（燃气阀/加热棒）→ 出水温度 → 反馈回控制器
子系统拆解：
输入：设定旋钮、温度传感器、流量传感器
计算：控制器（比较设定值与实际值）、过热保护
输出：燃气阀 / 加热棒（执行）、显示屏（显示）
九、教学反思
① 学生对“反馈”概念的理解是否到位？ ② 模拟器/拼装环节时间是否充足？
③ 结构图绘制中学生常见的错误类型：____________________
④ 改进设想：________________________________________
—— 配套资源：交互工具 + 课件 + 本教案 ——
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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