資源簡介

(共21張PPT)
情境導(dǎo)入：
本單元項目式 主題：控制系統(tǒng)的計算
在科學(xué)實驗、醫(yī)學(xué)研究和生物養(yǎng)殖等領(lǐng)域中，常常需要確保一個恒定的溫度環(huán)境。為了滿足這種需求，可以設(shè)計和制作一個恒溫箱。通過親自體驗恒溫槽的運行，我們已經(jīng)初步了解恒溫控制系統(tǒng)的構(gòu)成和控制過程。那么，如何發(fā)揮創(chuàng)造力，自己動手設(shè)計一個恒溫箱呢
情境導(dǎo)入：
本單元項目式 主題：控制系統(tǒng)的計算
設(shè)計一個恒溫箱，需要經(jīng)歷硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計、控制算法設(shè)計和驗證調(diào)試等基本過程。
單元問題：
本單元項目式 主題：控制系統(tǒng)中的計算
想一想
空調(diào)是如何實現(xiàn)溫度的自動控制的
如果沒有循環(huán)控制結(jié)構(gòu)，會對過程控制產(chǎn)生怎樣的影響
《恒溫箱實驗》
2023年浙江教育出版社 五年級下冊
-第3單元 控制系統(tǒng)的計算 -
珠珠老師
信息科技 課件
2022新版課標內(nèi)容
1
活動1：設(shè)計恒溫箱的硬件結(jié)構(gòu)
2
活動2：設(shè)計恒溫箱的控制算法
《目錄》
信息科技
3
活動3：調(diào)試驗證與改進優(yōu)化
01
設(shè)計恒溫箱的硬件結(jié)構(gòu)
活動1
01.知識點講解
恒溫箱是一個用來控制溫度的箱子，就像家里用的電烤箱一樣，但恒溫箱能夠更準確地控制溫度。在科學(xué)實驗中，恒溫箱可以用來保持實驗物品的溫度不變。
認識恒溫箱結(jié)構(gòu)
恒溫箱一般由控制模塊、溫度傳感器模塊、加熱模塊、散熱模塊等組成，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如下:
活動1：設(shè)計恒溫箱的硬件結(jié)構(gòu)
01
01.知識點講解
搭建簡易恒溫箱
根據(jù)恒溫箱的組成結(jié)構(gòu)，選擇合適的模塊，搭建簡易恒溫箱系統(tǒng)。
活動1：設(shè)計恒溫箱的硬件結(jié)構(gòu)
01
根據(jù)恒溫箱預(yù)期功能，選擇合適的材料設(shè)計合理的結(jié)構(gòu)，將各個模塊有機組裝起來。
01.知識點講解
為了讓恒溫箱能夠?qū)崿F(xiàn)恒溫的功能，箱體設(shè)計要注意什么
思考與討論
02
設(shè)計恒溫箱的控制算法
活動2
01.知識點講解
如何讓恒溫箱形成一個恒定溫度環(huán)境呢 如何讓恒溫箱形成一個恒定
思考與討論
如何讓恒溫箱形成一個恒定溫度環(huán)境呢
01.知識點講解
搭建好恒溫箱的硬件結(jié)構(gòu)，還需要為它設(shè)計控制算法，
恒溫控制過程分析
恒溫箱的功能需求是根據(jù)設(shè)定的預(yù)期溫度，讓恒溫箱內(nèi)形成一個恒定的溫度環(huán)境。
活動2：設(shè)計恒溫箱的控制算法
02
恒溫箱維持恒定溫度環(huán)境，其實是一個循環(huán)控制過程。以初始溫度30℃，預(yù)期恒定溫度40℃為例，分析恒溫箱工作過程如下:
01.知識點講解
恒溫箱啟動后，
當溫度傳感器模塊檢測到的實際溫度低于預(yù)期溫度時，控制模塊控制加熱模塊工作，對箱體內(nèi)進行加熱;
當傳感器檢測到實際溫度達到40℃時，控制模塊控制加熱模塊和散熱模塊都進入停止狀態(tài);
當傳感器檢測到實際溫度高于預(yù)期溫度時，控制模塊控制加熱模塊停止，散熱模塊啟動，將多余的熱量散發(fā)到箱體外部實現(xiàn)降溫。
活動2：設(shè)計恒溫箱的控制算法
02
01.知識點講解
算法設(shè)計
通過對恒溫過程的分析，可以為恒溫箱設(shè)計以下算法:
活動2：設(shè)計恒溫箱的控制算法
02
01.知識點講解
●編寫程序
用Python語言，將設(shè)計好的算法編寫成計算機可以執(zhí)行的代碼。為減少加熱、散熱模塊頻繁啟停，將t的值從40℃調(diào)整為溫度區(qū)間37~42℃，具體代碼如下:
活動2：設(shè)計恒溫箱的控制算法
02
03
調(diào)試驗證與改進優(yōu)化
活動1
01.知識點講解
設(shè)計好恒溫箱的控制算法，就可以進行聯(lián)機調(diào)試運行，驗證算法的可行性。
通過有線或者無線連接，將計算機和恒溫箱控制模塊建立聯(lián)系，將程序下載到控制模塊中。
點擊啟動按鈕，運行恒溫箱控制程序，觀察恒溫箱顯示模塊上的數(shù)據(jù)，每隔30秒記錄一次顯示模塊上的讀數(shù)，可以根據(jù)實時溫度的值來判斷恒溫箱是否正常工作。
活動3：調(diào)試驗證與改進優(yōu)化
03
01.知識點講解
如何讓恒溫箱形成一個恒定溫度環(huán)境呢 如何讓恒溫箱形成一個恒定
思考與討論
如果恒溫箱沒有正常工作，可能是什么原因造成的
在恒溫箱基礎(chǔ)上增加加濕模塊和濕度傳感器模塊，可以實現(xiàn)恒溫恒濕的功能。請為恒溫恒濕箱設(shè)計一個可行的算法。
練習(xí)
1
活動1：設(shè)計恒溫箱的硬件結(jié)構(gòu)
2
活動2：設(shè)計恒溫箱的控制算法
《總結(jié)》
信息科技
3
活動3：調(diào)試驗證與改進優(yōu)化
《感謝觀看》
- Thank for Viewing -
珠珠老師
2023年浙江教育出版社 五年級下冊《第15課 恒溫箱實驗》教學(xué)設(shè)計
教學(xué)內(nèi)容分析
本節(jié)課是2022年浙江教育出版社出版的五年級下冊第三單元第15課。本節(jié)課分為三個活動：“設(shè)計恒溫箱的硬件結(jié)構(gòu)”“設(shè)計恒溫箱的控制算法”“調(diào)試驗證與改進優(yōu)化”三部分內(nèi)容組成。學(xué)生通過小組合作探究學(xué)習(xí)逐步掌握本節(jié)課的知識點，具備一定的小組合作能力、探究能力、創(chuàng)新能力等，提升信息社會責(zé)任，綜合提升信息素養(yǎng)。
教學(xué)目標及核心素養(yǎng)指向
1、設(shè)計恒溫箱的硬件結(jié)構(gòu)（信息意識） 2、設(shè)計恒溫箱的控制算法（信息意識，數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新） 3、調(diào)試驗證與改進優(yōu)化（信息意識，數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新）
教學(xué)重難點
教學(xué)重點： 設(shè)計恒溫箱的硬件結(jié)構(gòu) 2、設(shè)計恒溫箱的控制算法 設(shè)計原因：了解恒溫箱是本節(jié)課的主要內(nèi)容，知識點的滲透需要作為重點內(nèi)容。 教學(xué)難點： 1、調(diào)試驗證與改進優(yōu)化； 設(shè)計原因：調(diào)試驗證對學(xué)生來說比較困難，所以此部分對學(xué)生來說難度較高，應(yīng)作為難點內(nèi)容。
教學(xué)過程
1、情境導(dǎo)入（3分鐘）
教師活動 學(xué)生活動
情境引入：在科學(xué)實驗、醫(yī)學(xué)研究和生物養(yǎng)殖等領(lǐng)域中，常常需要確保一個恒定的溫度環(huán)境。為了滿足這種需求，可以設(shè)計和制作一個恒溫箱。通過親自體驗恒溫槽的運行，我們已經(jīng)初步了解恒溫控制系統(tǒng)的構(gòu)成和控制過程。那么，如何發(fā)揮創(chuàng)造力，自己動手設(shè)計一個恒溫箱呢 學(xué)生聽教師引導(dǎo)生活中的案例,學(xué)生討論，回答。
設(shè)計意圖： 激發(fā)學(xué)生對恒溫箱的學(xué)習(xí)興趣并快速進入學(xué)習(xí)狀態(tài)。
2、新知講授（35分鐘）
教師活動 學(xué)生活動
活動1：設(shè)計恒溫箱的硬件結(jié)構(gòu) 計恒溫箱是一個用來控制溫度的箱子，就像家里用的電烤箱一樣，但恒溫箱能夠更準確地控制溫度。在科學(xué)實驗中，恒溫箱可以用來保持實驗物品的溫度不變。 認識恒溫箱結(jié)構(gòu) 恒溫箱一般由控制模塊、溫度傳感器模塊、加熱模塊、散熱模塊等組成，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如下: 搭建簡易恒溫箱 根據(jù)恒溫箱的組成結(jié)構(gòu)，選擇合適的模塊，搭建簡易恒溫箱系統(tǒng)。根據(jù)恒溫箱預(yù)期功能，選擇合適的材料設(shè)計合理的結(jié)構(gòu)，將各個模塊有機組裝起來。 活動2：設(shè)計恒溫箱的控制算法 搭建好恒溫箱的硬件結(jié)構(gòu)，還需要為它設(shè)計控制算法， 恒溫控制過程分析 恒溫箱的功能需求是根據(jù)設(shè)定的預(yù)期溫度，讓恒溫箱內(nèi)形成一個恒定的溫度環(huán)境。恒溫箱維持恒定溫度環(huán)境，其實是一個循環(huán)控制過程。以初始溫度30℃，預(yù)期恒定溫度40℃為例，分析恒溫箱工作過程如下: 恒溫箱啟動后， 當溫度傳感器模塊檢測到的實際溫度低于預(yù)期溫度時，控制模塊控制加熱模塊工作，對箱體內(nèi)進行加熱; 當傳感器檢測到實際溫度達到40℃時，控制模塊控制加熱模塊和散熱模塊都進入停止狀態(tài); 當傳感器檢測到實際溫度高于預(yù)期溫度時，控制模塊控制加熱模塊停止，散熱模塊啟動，將多余的熱量散發(fā)到箱體外部實現(xiàn)降溫。 算法設(shè)計 通過對恒溫過程的分析，可以為恒溫箱設(shè)計以下算法: 活動3：調(diào)試驗證與改進優(yōu)化 編寫程序 用Python語言，將設(shè)計好的算法編寫成計算機可以執(zhí)行的代碼。為減少加熱、散熱模塊頻繁啟停，將t的值從40℃調(diào)整為溫度區(qū)間37~42℃，具體代碼如下: 學(xué)生通過教師的講解，以小組合作的方式，開展探討交流，完成任務(wù) 活動1：設(shè)計恒溫箱的硬件結(jié)構(gòu) 小組合作討論 為了讓恒溫箱能夠?qū)崿F(xiàn)恒溫的功能，箱體設(shè)計要注意什么 活動2：設(shè)計恒溫箱的控制算法 小組合作交流 如何讓恒溫箱形成一個恒定溫度環(huán)境呢 活動3：調(diào)試驗證與改進優(yōu)化 小組合作交流 在恒溫箱基礎(chǔ)上增加加濕模塊和濕度傳感器模塊，可以實現(xiàn)恒溫恒濕的功能。請為恒溫恒濕箱設(shè)計一個可行的算法。
設(shè)計意圖: 培養(yǎng)學(xué)生獨立思考的能力，提高核心素養(yǎng)。
3、課堂小結(jié)（7分鐘）
教師活動 學(xué)生活動
總結(jié)本課內(nèi)容： 活動1：設(shè)計恒溫箱的硬件結(jié)構(gòu) 活動2：設(shè)計恒溫箱的控制算法 活動3：調(diào)試驗證與改進優(yōu)化 學(xué)生一同回答并梳理知識
設(shè)計意圖： 幫助學(xué)生梳理本節(jié)課知識，加深學(xué)生對知識的理解。(共1張PPT)
學(xué)習(xí)單
1
活動1：設(shè)計恒溫箱的硬件結(jié)構(gòu)
在科學(xué)實驗、醫(yī)學(xué)研究和生物養(yǎng)殖等領(lǐng)域中，常常需要確保一個恒定的溫度環(huán)境。為了滿足這種需求，可以設(shè)計和制作一個恒溫箱。通過親自體驗恒溫槽的運行，我們已經(jīng)初步了解恒溫控制系統(tǒng)的構(gòu)成和控制過程。那么，如何發(fā)揮創(chuàng)造力，自己動手設(shè)計一個恒溫箱呢
思考與討論
班級：5年__班
組別：______
2
活動2：設(shè)計恒溫箱的控制算法
如何讓恒溫箱形成一個恒定溫度環(huán)境呢
思考與討論
332
活動2：調(diào)試驗證與改進優(yōu)化
如果恒溫箱沒有正常工作，可能是什么原因造成的
思考與討論班級：___________ 姓名：______________
《第15課 恒溫箱實驗》作業(yè)設(shè)計
作業(yè)分析
作業(yè)類型 基礎(chǔ)型作業(yè) 探究型作業(yè) 實踐型作業(yè) 跨學(xué)科綜合作業(yè)
作業(yè)類別 課時作業(yè) 單元作業(yè) 學(xué)期作業(yè)
應(yīng)用場景 課前預(yù)習(xí) 課中練習(xí) 課后作業(yè)
作業(yè)對象 全體學(xué)生作業(yè) 學(xué)生根據(jù)情況可選作業(yè)
設(shè)計思路 通過比較、綜合、拓展，鞏固本節(jié)課知識點，舉一反三，讓學(xué)生自主探究，掌握新知，溝通交流，提升協(xié)作能力。
作業(yè)內(nèi)容
【難度等級：★★★★★】在恒溫箱基礎(chǔ)上增加加濕模塊和濕度傳感器模塊，可以實現(xiàn)恒溫恒濕的功能。請為恒溫恒濕箱設(shè)計一個可行的算法。

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