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第6.1课《自动投喂器与舵机控制》教学设计
课题 自动投喂器与舵机控制 单元 第六单元 学科 信息科技 年级 六年级
核心素养目标 信息意识：理解自动化设备的工作原理，认识到自动投喂器在日常生活中的应用，提高对智能设备的关注与理解。计算思维：使用编程解决实际问题，通过设计和调试自动投喂器模型，培养逻辑思维和问题解决能力。数字化学习与创新：通过动手制作与编程实践，掌握使用传感器和舵机等设备的基本技能，激发创新思维。信息社会责任：认识自动化技术在节约资源方面的作用，树立合理使用技术和减少浪费的意识，在设计中考虑社会与环境影响。
教学重点 理解和实现自动投喂器的定时与按量投喂功能，通过实践掌握基本的硬件搭建和编程技能。
教学难点 如何通过编程精确控制舵机的转动和超声波传感器的反馈，实现投喂量的自动调节。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 第6.1课 自动投喂器与舵机控制科学的饲料投喂是农场小动物们茁壮成长的关键。自动投喂器能根据动物们的需求和生长状态，提供适量、合理的饲料，实现精准饲喂和管理从而改善养殖效果，保障动物健康。如何让控制系统自动实现定时喂食按需投放饲料呢？想一想：什么是定时自动投喂器，为什么要用舵机？定时自动投喂器是一种可以在设定时间自动释放饲料的装置，而舵机可以精准控制出料口的开合角度，实现定时投喂功能。思考：为什么需要在自动投喂器中使用传感器，而不是只依赖设定的时间？使用传感器可以根据饲料的实际余量调整投喂量，这样可以更好地避免浪费，保证饲料的充足供应。自动投喂器的核心是通过编程来实现舵机的精确控制，这样我们就可以设定它在特定的时间自动投喂饲料。这不仅让我们了解智能设备的运作，还能感受到编程如何与硬件结合，创造出有用的工具。自动投喂器让我们看到，智能技术如何帮助我们优化资源利用，让生活更加便利。播放视频《改造自动投喂器》。 课程新知导入完成思考题。观看教学视频。 帮助学生理解什么是投喂器。通过问题导入引发学生思考。通过视频吸引学生的注意力。
讲授新课 新知讲解：一、设计制作定时自动投喂器模型了解自动投喂器自动投喂器应该具有的基本功能：（1）饲料出口可以定时开关；（2）可以根据饲料余量控制投喂量。通过编写程序控制自动投喂器饲料出口打开和关闭的时间，就能实现定时投喂饲料。舵机是一种位置（角度）伺服驱动器，用于控制旋转角度。其原理是接收控制信号，通过内部电路和电机驱动，使舵机旋转到指定角度并保持。舵机能控制动作机构的定位和动作，在控制系统中充当执行的角色，应用十分广泛。使用系统时间作为输入，主控板作为控制器，舵机作为输出设备，设计自动投喂器模型，可以通过编程控制舵机打开与关闭的时间。相关链接中国科学院国家授时中心（以下简称“国家授时中心”）是我国专门从事时间频率基础研究和应用研究的科研机构，承担着我国国家标准时间（北京时间）的产生、保持和发播任务，为我国的国家时间频率体系卫星导航系统的建设和发展做出了重要贡献。探究实践制作自动投喂器模型实验目的：制作自动投喂器模型实验设计：通过互联网从国家授时中心获取准确时间，控制舵机，模拟定时投喂饲料功能。实验准备：主控板、扩展板、舵机和编程计算机。实验过程：1、硬件搭建。将主控板插入扩展板，通过连接线将舵机连接到扩展板。2、程序编写。添加扩展板，选择“NTP”和“Wi-Fi”网络服务。3、运行调试。将程序上传至主控板，检查舵机是否能根据时间指令打开和关闭。二、设计制作按量自动投喂器模型设计投喂器模型如果能通过监测食槽里的饲料余量来控制投喂量，既能保证充足的饲料供应，还可以避免饲料浪费。当食槽里的饲料减少到一定量后，超声波传感器探测到传感器与饲料的距离大于阈值，舵机转动，模拟饲料出料口全部打开，投放饲料。当食槽里的饲料逐步增加时，超声波传感器探测到传感器与饲料的距离逐步减小，根据采集到的距离数据，减小舵机的转动角度，直到舵机的转动角度恢复到0°，模拟关闭饲料出料口。探究实践制作自动投喂器模型实验目的：制作按量自动投喂器模型。实验设计：以超声波传感器作为输入设备，主控板作为控制器，舵机作为被控对象距离作为反馈设计模型。实验准备：主控板、扩展板、舵机、超声波传感器和编程计算机。实验过程：1、硬件搭建。将主控板插入扩展板，通过连接线将舵机连接到扩展板。实验过程：2、程序编写。添加扩展板、超声波传感器、舵机。实验过程：3、运行调试。将程序上传至主控板，检查舵机是否能根据饲料余量打开和关闭。练习提升1.定时自动投喂器是一个开环控制系统，按量自动投喂器是一个闭环控制系统。2.小组合作，设计制作一个能同时实现按时、按量投放饲料的自动投喂器模型。拓展延伸基础机械原理杠杆原理：杠杆利用支点以较小的力撬动重物，就像我们在跷跷板上轻松翘起另一端的朋友。齿轮传动：齿轮通过相互啮合传递动力，能有效改变运动的速度和方向，比如在自行车变速时帮助加速。滑轮系统：滑轮通过改变用力方向或减少所需力，使我们轻松提升重物，就像吊起重物的起重机那样。轮轴原理：轮子和轴结合减少摩擦力，让重物在地面上更顺畅地滚动，比如手推车的轮子。斜面：斜面是倾斜的平面，利用长而缓的路径帮助我们用较少的力推重物上坡。螺旋原理：螺旋像螺丝一样，通过旋转的动作伸入材料中，牢固地固定物品。 了解定时自动投喂器的基本功能。掌握按量自动投喂器的基本功能，制作按量自动投喂器模型。完成练习项目。了解基础机械原理。 帮助学生了解定时自动投喂器的基本功能，掌握制作定时自动投喂器需要的基本工具。帮助学生掌握按量自动投喂器的基本原理，掌握制作按量自动投喂器需要的工具和基本方法。通过练习项目巩固所学知识。扩展学生知识点。
课堂小结 自动投喂器与舵机控制1.进行新知引入2.设计制作定时自动投喂器模型3.设计制作按量自动投喂器模型4.完成课堂练习5.进行知识拓展 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
课后作业 根据本课内容，尝试设计制作定时自动投喂器模型。学完本节课，尝试制作按量自动投喂器模型。完成PPT37-38的练习题。 布置作业 拓展学生的学习能力
课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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