《空調(diào)恒溫來揭秘》教學(xué)設(shè)計-2025-2026學(xué)年泰山版(2024)小學(xué)信息技術(shù)六年級上冊一、學(xué)情分析六年級學(xué)生已具備一定的信息技術(shù)操作能力，能熟練使用多媒體設(shè)備和簡單的學(xué)習(xí)平臺，這為開展數(shù)字化探究活動奠定了基礎(chǔ)。在前期學(xué)習(xí)中，他們通過第一單元“身邊的控制系統(tǒng)”，初步掌握了控制系統(tǒng)的基本概念、組成要素(傳感器、控制器、執(zhí)行器)等基礎(chǔ)知識，對生活中的控制系統(tǒng)有了初步認(rèn)知。從生活經(jīng)驗來看，學(xué)生每天都會接觸空調(diào)，對其調(diào)節(jié)溫度的功能非常熟悉，但對恒溫背后的原理卻缺乏深入了解，存在較強(qiáng)的好奇心。此階段學(xué)生的邏輯思維和抽象思維正處于發(fā)展期，能夠進(jìn)行簡單的分析與推理，但對于“反饋”“閉環(huán)控制”等抽象概念的理解存在困難，需要借助直觀的案例、模擬實驗和互動討論來突破認(rèn)知障礙。同時，他們喜歡動手實踐和小組合作，適合通過實踐探究、任務(wù)驅(qū)動的方式開展學(xué)習(xí)。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)1.信息意識：能主動關(guān)注空調(diào)恒溫系統(tǒng)中的信息技術(shù)應(yīng)用，識別溫度傳感器、控制器等核心組件的作用，理解閉環(huán)控制技術(shù)對提升生活質(zhì)量的價值。2.計算思維：通過分析空調(diào)恒溫的工作流程，學(xué)會用“輸入—處理—輸出—反饋”的邏輯梳理控制系統(tǒng)的環(huán)節(jié)，能區(qū)分開環(huán)控制與閉環(huán)控制的差異，培養(yǎng)系統(tǒng)分析能力。3.數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：能運(yùn)用仿真平臺、學(xué)習(xí)手冊等數(shù)字化資源探究恒溫原理，嘗試?yán)L制空調(diào)控制系統(tǒng)框圖，初步具備用數(shù)字化工具表達(dá)技術(shù)原理的能力。4.信息社會責(zé)任：認(rèn)識到恒溫技術(shù)在節(jié)能中的作用，樹立合理使用智能設(shè)備、節(jié)約能源的意識，理解信息技術(shù)與可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系。三、教學(xué)重難點(一)教學(xué)重點1.掌握空調(diào)制冷的基本原理及恒溫系統(tǒng)的組成部分(溫度傳感器、控制器、壓縮機(jī)等)的功能。2.理解閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程，知道“反饋”在恒溫控制中的核心作用。3.能區(qū)分開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點。(二)教學(xué)難點1.從系統(tǒng)角度梳理空調(diào)恒溫的信息傳遞與調(diào)節(jié)邏輯，理解“反饋”如何實現(xiàn)精準(zhǔn)控制。2.運(yùn)用閉環(huán)控制原理分析生活中的類似案例，將抽象知識與實際應(yīng)用結(jié)合。四、教學(xué)過程(一)情境導(dǎo)入：提出核心問題1.教師活動：播放兩段生活場景視頻，第一段展示夏天室內(nèi)溫度過高，人們手動反復(fù)調(diào)節(jié)風(fēng)扇擋位仍覺不適；第二段展示開啟空調(diào)設(shè)定26℃后，室內(nèi)溫度保持穩(wěn)定，人們活動舒適。隨后提問：“同樣是調(diào)節(jié)溫度，風(fēng)扇和空調(diào)的使用體驗為何差異巨大？空調(diào)是如何‘記住’我們設(shè)定的溫度并保持不變的?”同時出示教材封面的空調(diào)系統(tǒng)示意圖，引導(dǎo)學(xué)生觀察組件標(biāo)注。2.學(xué)生活動：觀看視頻后結(jié)合生活經(jīng)驗發(fā)言，分享使用風(fēng)扇和空調(diào)的不同感受，嘗試猜測空調(diào)能保持恒溫的原因，觀察教材示意圖并說出自己認(rèn)識的組件名稱(如遙控器、出風(fēng)口等)。3.設(shè)計意圖：通過生活化情境對比，激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突和探究興趣，自然引出本課核心問題。借助教材示意圖，建立學(xué)生對空調(diào)組件的直觀認(rèn)知，為后續(xù)學(xué)習(xí)鋪墊，同時培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和信息意識。(二)新知鋪墊：探究空調(diào)制冷原理1.教材內(nèi)容講解：結(jié)合教材中“空調(diào)制冷流程”的圖文內(nèi)容，講解空調(diào)制冷的核心過程：壓縮機(jī)將氣態(tài)制冷劑增壓后送入室外冷凝器，制冷劑在此釋放熱量變?yōu)橐簯B(tài)；液態(tài)制冷劑進(jìn)入室內(nèi)蒸發(fā)器后，吸收室內(nèi)熱量蒸發(fā)成氣態(tài)；氣態(tài)制冷劑再回到壓縮機(jī)，形成循環(huán)，從而降低室內(nèi)溫度。重點介紹壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、制冷劑這四個核心部件的功能，強(qiáng)調(diào)“熱量轉(zhuǎn)移”是制冷的本質(zhì)，而非“產(chǎn)生冷氣”。2.教師活動：下發(fā)包含制冷流程關(guān)鍵步驟的微課視頻，視頻中嵌入教材插圖的動態(tài)演示。播放結(jié)束后提問：“制冷劑在循環(huán)過程中狀態(tài)發(fā)生了哪些變化？這些變化分別在哪個部件中發(fā)生?”“室內(nèi)溫度降低的關(guān)鍵原因是什么?”3.學(xué)生活動：觀看微課并對照教材圖文，在學(xué)習(xí)手冊上填寫制冷流程的“部件—制冷劑狀態(tài)——作用”對應(yīng)表。以小組為單位討論教師問題，派代表發(fā)言，其他小組補(bǔ)充。4.設(shè)計意圖：通過微課動態(tài)演示與教材圖文結(jié)合，將抽象的制冷原理直觀化，符合學(xué)生的認(rèn)知特點。填寫對應(yīng)表和小組討論能幫助學(xué)生梳理知識，加深對核心部件功能的理解，為后續(xù)探究恒溫控制奠定基礎(chǔ)，同時培養(yǎng)數(shù)字化學(xué)習(xí)能力。(三)對比探究：區(qū)分開環(huán)與閉環(huán)控制1.教材內(nèi)容講解：結(jié)合教材中“風(fēng)扇與空調(diào)控制對比”板塊，分析兩者的工作邏輯。傳統(tǒng)風(fēng)扇的控制過程為“設(shè)定擋位—電機(jī)轉(zhuǎn)動—吹出風(fēng)”，一旦啟動，輸出結(jié)果(風(fēng)速)不會根據(jù)環(huán)境變化(如室內(nèi)溫度、人體感受)調(diào)整，這種無需檢測輸出結(jié)果的控制系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)?？照{(diào)的控制過程則增加了“溫度檢測”環(huán)節(jié)，能根據(jù)實際溫度與設(shè)定溫度的差異調(diào)整工作狀態(tài)，這種包含“反饋”環(huán)節(jié)的系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。教材中用虛線框標(biāo)注“反饋路徑”，強(qiáng)調(diào)其是閉環(huán)控制的核心。2.教師活動：在黑板上繪制開環(huán)控制系統(tǒng)(風(fēng)扇)的流程圖(輸入：擋位設(shè)定→處理：電機(jī)控制→輸出：吹風(fēng))，提問：“這個流程中，我們能知道吹風(fēng)是否達(dá)到降溫效果嗎?系統(tǒng)會根據(jù)效果調(diào)整嗎?”隨后引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合教材插圖，在黑板上補(bǔ)充空調(diào)控制系統(tǒng)的流程圖，重點標(biāo)注“溫度檢測”和“反饋”環(huán)節(jié)。進(jìn)一步提問：“反饋環(huán)節(jié)在空調(diào)系統(tǒng)中起到了什么作用?”3.學(xué)生活動：觀察黑板上的流程圖，對比教材內(nèi)容，小組討論開環(huán)控制的特點。動手在學(xué)習(xí)手冊上繪制空調(diào)控制系統(tǒng)的流程圖，標(biāo)注各環(huán)節(jié)名稱。結(jié)合生活經(jīng)驗舉例，說出其他開環(huán)控制系統(tǒng)(如自動噴泉、交通信號燈)，并說明理由。4.設(shè)計意圖：通過流程圖可視化和對比分析，幫助學(xué)生理解兩種控制系統(tǒng)的本質(zhì)差異。讓學(xué)生動手繪制流程圖，能將教材知識轉(zhuǎn)化為自身認(rèn)知，培養(yǎng)計算思維。生活實例舉例則能強(qiáng)化知識的遷移應(yīng)用，加深對概念的理解。(四)核心突破：揭秘恒溫的“反饋密碼”1.教材內(nèi)容講解：聚焦教材“恒溫控制的核心————反饋”板塊，詳解空調(diào)恒溫的完整過程。第一步是“設(shè)定閾值”：用戶通過遙控器設(shè)定目標(biāo)溫度(如26℃)，該信息傳入空調(diào)控制器；第二步是“實時檢測”：室內(nèi)溫度傳感器持續(xù)檢測當(dāng)前溫度，并將數(shù)據(jù)反饋給控制器；第三步是“對比判斷”：控制器將檢測溫度與設(shè)定溫度對比，判斷是否存在偏差；第四步是“執(zhí)行調(diào)節(jié)”：若檢測溫度>設(shè)定溫度，控制器啟動壓縮機(jī)制冷；若檢測溫度≤設(shè)定溫度，控制器關(guān)閉壓縮機(jī)；第五步是“持續(xù)反饋”：傳感器持續(xù)檢測溫度，重復(fù)上述過程，實現(xiàn)恒溫。教材中用“溫度波動曲線”插圖展示溫度在設(shè)定值附近穩(wěn)定變化的狀態(tài)，強(qiáng)調(diào)反饋的“實時性”和“循環(huán)性”。2.教師活動：打開自制的Scratch空調(diào)模擬程序(仿真平臺)，演示設(shè)定26°C后，模擬溫度從30℃逐漸下降至26℃時壓縮機(jī)關(guān)閉，溫度回升至27℃時壓縮機(jī)重啟的過程。沒有一直制冷？”隨后發(fā)放“恒溫控制步驟卡”(打亂順序的四個步驟)，要求學(xué)生按教材原理排序。3.學(xué)生活動：觀看仿真演示，結(jié)合教材內(nèi)容說出模擬程序中對應(yīng)空調(diào)組件的功能(如數(shù)值顯示模擬傳感器、開關(guān)按鈕模擬壓縮機(jī))。以小組為單位整理步驟卡，派代表在黑板上排列并講解邏輯順序。針對教材中的溫度波動曲線，提問：“曲線為什么會在26℃附近小幅波動，而不是完全不變？”，展開討論。4.設(shè)計意圖：仿真平臺的演示能將抽象的反饋過程具象化，突破教學(xué)難點。步驟卡排序任務(wù)能檢驗學(xué)生對核心流程的掌握程度，培養(yǎng)邏輯思維。曲線討論則能引導(dǎo)學(xué)生深入思考反饋的動態(tài)特性，深化對原理的理解。(五)實踐應(yīng)用：分析生活中的閉環(huán)系統(tǒng)1.教材內(nèi)容講解：教材“拓展延伸”板塊列舉了智慧大棚溫度控制、恒溫杯墊等案例，指出其均采用閉環(huán)控制原理：通過傳感器檢測環(huán)境參數(shù)，反饋給控制器與設(shè)定值對比，再通過執(zhí)行器(如加熱器、制冷片)調(diào)節(jié)，實現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)。教材還提出“設(shè)計簡易恒溫提醒裝置”的思考問題，引導(dǎo)學(xué)生遷移應(yīng)用知識。2.教師活動：展示智慧大棚溫度控制的圖片(含傳感器、加熱器、控制器)，提問：“這個系統(tǒng)中，輸入、處理、輸出、反饋環(huán)節(jié)分別是什么？”隨后布置任務(wù)：“結(jié)合教材案例，小組合作分析一種生活中的閉環(huán)控制系統(tǒng)(如恒溫?zé)崴鳌⒆詣诱{(diào)溫電熨斗)，繪制其控制系統(tǒng)框圖，并標(biāo)注反饋環(huán)節(jié)?！?.學(xué)生活動：結(jié)合教材案例分析智慧大棚的控制流程，明確各環(huán)節(jié)組成。以小組為單位選擇生活案例，參考教材插圖繪制框圖，在班級內(nèi)展示交流，說明該系統(tǒng)如何通過反饋實現(xiàn)穩(wěn)定控制。針對“設(shè)計簡易恒溫提醒裝置”，提出初步構(gòu)想(如用溫度傳感器檢測水溫，超過設(shè)定值報警)。4.設(shè)計意圖：通過拓展案例分析，強(qiáng)化知識的遷移應(yīng)用，讓學(xué)生認(rèn)識到閉環(huán)控制技術(shù)的廣泛價值。小組合作繪制框圖能培養(yǎng)團(tuán)隊協(xié)作和數(shù)字化表達(dá)能力，初步設(shè)計活動則能激發(fā)創(chuàng)新思維，落實數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng)。五、課堂小結(jié)1.教師活動：引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課內(nèi)容，提問：“空調(diào)能實現(xiàn)恒溫的關(guān)鍵是什么？”“開環(huán)控制與閉環(huán)控制的最大區(qū)別是什么？”“生活中哪些場景用到了閉環(huán)控制技術(shù)？”隨后梳理知識脈絡(luò)：空調(diào)制冷原理→開環(huán)與閉環(huán)控制對比→反饋的核心作用→閉環(huán)控制的應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)“反饋”是實現(xiàn)精準(zhǔn)控制的“智慧密碼”，信息技術(shù)讓生活更便捷、高效。最后倡導(dǎo)學(xué)生合理使用