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节能风扇与反馈闭环控制
3单元_活动3 节能风扇与反馈闭环控制
年级 六年级 章节 节约能源管理员
课时安排 1节
执教教师 学校
一、教学内容分析
本单元以节约能源管理员为主题，引导学生观察分析生活中的电灯、风扇等电器设备的运作，了解光线、声音和温度传感器的基本原理，并通过实例逐步分析，了解各控制环节的基本操作，理解条件控制和逻辑运算在控制中的应用，并利用所学内容体验编程实现反馈闭环控制，实现通过技术手段自动化控制设备，本单元内容涉及原理较多，编程难度较大，需逐步分析解读，层层递进，助力学生真正掌握本单元内容。
二、教学对象分析
六年级学生在生活观察、原理分析方面的能力已经逐渐增强，他们渴望动手通过所学内容真正应用到生活中，但又缺乏明确的目标，本单元以生活中的随手可见的风扇、电灯实例，带领学生分析其中的传感器原理和逻辑运算在控制中的应用，学生兴趣浓厚；同时本单元在实践过程中让学生大胆尝试，学生之间既分工合作，利用编程去实现相应的功能，进一步加深了对信息科技的兴趣。
三、教学目标
1.了解温度传感器的基本原理和功能（信息意识）2.初步理解反馈闭环控制的基本原理（计算思维）
四、教学重点与难点
教学重点：1.了解温度传感器的基本原理和功能教学难点：1.初步理解反馈闭环控制的基本原理
五、教学环境（软、硬件）
教学一体机、教学一体机、实验硬件（主控板、温度传感器、风扇等）、编程软件
六、教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
情境导入 师：经过两节课的学习，同学们对传感器已经有了比较深入的了解，发现了传感器在我们生活中无处不在，极大地便利了我们的生活，炎炎夏日，教室中有我们离不开的电器设备，大家说是什么呀 师:是的，这确实是我们夏日的好伙伴，当气温过高时，可以增加电风扇的转速或提高空调的制 冷能力，当温度降下来后，可以降低电风扇的转速或调低空调的制冷能力，保持室温在相对稳定的范围内，实现节约能源的目的。那么，如何实现这种自动控制的过程呢？师：这节课我们一起来认识下温度传感器 思考风扇与空调的自动控制如何实现 回顾传感器在我们生活中的应用，引导学生思考哪个传感器与今天的内容相关。
任务一、了解温度传感器 1.温度传感器的简单原理师：根据前面两节课对其他传感器的了解，你可以尝试说一说温度传感器的原理吗是的，它就如同我们的皮肤一般能够感知温度的变化，并且还能将将其转换为电信号显示成为精确的数值，让我们得知。2.温度传感器的应用温度传感器在生活中应用广泛。观看视频《温度传感器的应用》3.认识I/O扩展板但温度传感器和我们之前学习的传感器不一样，由于主控板一般没有集成温度传感器，所以需要借助I/O扩展板连接 温度传感器模块。I/O扩展板能将主控板的输入、输出接口引出，方便主控 板连接更多传感器、电机等外部设备，扩展控制功能。我们一起来看个视频加深下了解。 思考温度传感器的原理？了解温度传感器在生活中的应用。认识I/O拓展版与温度传感器模块 认识I/O拓展板与温度传感器模块，并了解其原理
4.熟悉温度传感器的使用师：看完视频同学们已经基本了解了拓展板和温度传感器的使用，下面尝试动手一下吧（1）将主控板与拓展版和温度传感器相连接（2）在编程软件中，添加扩展板和传感器模块，编写程序。（3）完成表格数据填写，记录环境温度数据 利用计算机编程获取环境温度数据并在表格上做好记录 通过动手让学生加深对于拓展版及端口的理解，利用编程实现温度传感器的功能
任务二、设计制作节能型电风扇模型 1.反馈闭环控制师：教室里的风扇一直开启不能有效节约能源，怎样设计节能风扇呢？小结：当气温高于阈值时，可提高扇叶的转速，实现降温效果；当气温降低到阈值时，可降低扇叶的转速，实现节能。师：生活中还有哪些反馈闭环控制系统呢？2.分析节能型电风扇的控制环节师：现在我们已经通过温度传感器能够获取身边的温度，首先请同学们对节能型电风扇控制环节先进行分析。（1）填写完成表格控制过程三个环节的事件与硬件装置（2）理解反馈的闭环控制，输入与输出之间建立了反馈，构成一个闭环系统。 思考并回答问题，认识带反馈的闭环控制系统。了解生活中的反馈闭环系统。思考节能型电风扇的控制环节 对节能型电风扇控制过程分析，从而对反馈的概念建立初步理解。通过发现生活中的其他反馈闭环系统，进一步加深对反馈的理解。
3.制作节能型电风扇模型，体验带反馈的闭环控制师：接下来请同学们根据实验设计要求与分析得出的条件判断阈值，进行编程设计，小组合作设计节能电风扇模型。（1）将主控板插入 I/O 扩展板，通过连接线将温度传感器模块和直流风扇（2）分析节能型电风扇运行的流程图（3）在编程软件中，添加扩展板和传感器模块，编写程序。 设定合适的环境温度作为条件判断的阈值，让风扇根据温度实现不同的转速。 根据环境温度数据利用编程设计制作节能是电风扇，进一步加深对于节能型电风扇过程控制环节的理解
课堂总结 师生总结本节课内容。学生谈本节课收获。 回顾与总结本节课所学。 巩固知识与经验
练习提升 1. 节能型电风扇是一个_______________ 系统。 2. 自动喷水灌溉系统是一种常见的带反馈的 闭环控制系统。它通过土壤湿度传感器检测土壤湿度，判断是否需要喷水。当土壤湿度低于阈值时，系统会自动启动喷水泵进行喷水，直到土壤湿度 达到阈值后自动停止喷水。参考节能型电风扇模型原理，尝试设计具有节水功能的自动喷水灌溉系统模型，列出所需要的设备，并画出控制流程图。 小组合作思考制作自动喷水灌溉系统模型所需设备，并画出流程控制图 回顾反馈闭环控制系统的概念，并能根据节能型电风扇系统设计制作类似的系统
拓展延升 展示古人使用的温度计方法，课后搜索古代还有哪些测量温度的办法。 让学生利用在线平台等工具自主查阅资料
七、板书设计
八、教学反思
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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