資源簡介

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恒溫箱實驗 教學設計
課題 恒溫箱實驗 單元 第三單元 學科 信息科技 年級 五年級
教材分析 本課是浙教版小學信息技術五年級第三單元系統中的計算第15課《恒溫箱實驗》。本課的教學目標是讓學生了解恒溫箱的工作原理，并掌握恒溫箱控制算法的設計。通過學習，學生將能夠利用所學的知識解決實際生活中的問題，提高自身的信息素養和實踐能力。本課的教學內容主要包括恒溫箱的工作原理、控制算法的設計和實際操作演示。在教學過程中，教師可以通過演示、講解、討論和練習等多種方式幫助學生掌握相關知識，并引導學生積極思考、主動探究，提高其解決問題的能力。
學習目標 1. 理解恒溫箱的工作原理，包括溫度傳感器的作用，控制電路的工作過程以及恒溫箱如何保持恒溫。2. 通過實踐操作，掌握設計恒溫箱控制算法的技能，包括溫度設定、溫度檢測、控制策略等環節。3. 結合實際應用，理解恒溫箱在日常生活、工業生產等領域中的應用及重要性。
重點 分析恒溫箱的工作原理
難點 掌握設計恒溫箱控制算法。
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 1. 提問：大家有沒有見過恒溫箱？它是什么樣子的？它的作用是什么？2. 引導學生思考：恒溫箱能夠保持溫度不變，那么它是如何工作的呢？它的工作原理是什么？3. 引導學生思考：在現實生活中，我們經常會遇到需要控制溫度的情況，比如烤箱、冰箱等。那么，我們能不能設計一個恒溫箱控制算法，使溫度能夠保持在一個預設的值上？ 1. 回答問題，分享自己對于恒溫箱的了解。2. 積極思考，回答問題。3. 積極思考，嘗試設計恒溫箱控制算法。 通過提問和引導，激發學生的學習興趣和積極性。同時，通過思考和討論，讓學生對恒溫箱的工作原理和控制算法有初步的了解和認識。
講授新課 1. 講解恒溫箱的工作原理。恒溫箱是一種用于保持恒定溫度的設備，通常用于實驗室、工業生產等場所。恒溫箱主要由加熱器、制冷器、傳感器、控制器等組成。加熱器負責提供熱量，制冷器負責吸收多余的熱量，傳感器則檢測箱內溫度，并將檢測結果反饋給控制器。控制器根據設定的溫度與反饋的溫度差值，控制加熱器和制冷器的開閉程度，以保持恒定溫度。恒溫箱的工作流程可以概括為：傳感器檢測溫度→控制器接收反饋→控制加熱器和制冷器開閉→保持恒定溫度。2. 講解設計恒溫箱控制算法的方法。設計恒溫箱控制算法需要考慮到多種因素，如溫度變化的速度、環境影響、濕度等。確定控制參數需要考慮系統的響應速度和穩定性。如果系統響應過慢，會導致溫度波動過大；如果系統響應過快，則可能導致系統超調，甚至引起振蕩。此外，調整溫度時還需要考慮到加熱器和制冷器的效率以及能源消耗等問題。因此，設計恒溫箱控制算法需要綜合考慮各種因素，以實現最優的控制效果。3. 展示恒溫箱控制算法的程序代碼，并進行講解。下面是一份恒溫箱控制算法的程序代碼示例：```#include #include #include #define Kp 1.0 //比例系數#define Ki 0.5 //積分系數#define Kd 0.2 //微分系數float setpoint = 25.0; //設定溫度float temperature = 0.0; //當前溫度float error = 0.0; //溫度誤差float integral = 0.0; //積分項float derivative = 0.0; //微分項float output = 0.0; //輸出控制信號void update_temperature(float new_temperature) { temperature = new_temperature; error = setpoint - temperature; integral += error; derivative = error - derivative; output = Kp * error + Ki * integral + Kd * derivative;}int main() { //初始化恒溫箱控制算法程序代碼略過…… //進入循環，檢測溫度并控制加熱器和制冷器開閉程度，以保持恒定溫度。 while (1) { //檢測溫度并更新控制算法程序代碼略過…… //根據控制信號調整加熱器和制冷器的開閉程度，以保持恒定溫度。 if (output > 0) { //加熱器開啟，制冷器關閉。 //執行調整加熱器和制冷器開閉程度的代碼略過…… } else if (output < 0) { //加熱器關閉，制冷器開啟。 //執行調整加熱器和制冷器開閉程度的代碼略過…… } else { //無需調整加熱器和制冷器的開閉程度。 } } return 0;}``` 1. 認真聽講，積極思考。2. 記錄重點內容，做好筆記。3. 嘗試理解程序代碼的含義和作用。 通過講解和示范，幫助學生掌握恒溫箱的工作原理和控制算法的設計方法。同時，通過實踐操作，讓學生能夠更好地理解和掌握所學內容。
課堂練習 1. 布置課堂練習任務：設計一個簡單的恒溫箱控制算法，要求能夠將溫度保持在25度左右。2. 巡視學生的練習情況，給予指導和幫助。3. 收集學生的作品并進行展示和評價。 1. 小組合作完成練習任務。2. 記錄練習過程中的問題和解決方法。3. 展示自己的作品并進行自我評價和反思。 通過課堂練習，讓學生能夠將所學知識應用到實踐中去解決問題。同時，通過評價和反思，讓學生能夠更好地認識自己的不足之處并加以改進。
課堂小結 總結恒溫箱實驗的要點和難點，強調控制算法的重要性。 回答教師提出的問題，展示學習成果。 引導學生自我評估學習成果，提高學習效果。
板書 恒溫箱實驗1.恒溫箱的工作原理2.設計恒溫箱控制算法
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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