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信息技术 一单元—活动二 探究控制过程的典型三环节
课题 探究控制过程的典型三环节 单元 第一单元 学科 信息技术 年级 六年级
教材分析 《探究控制过程的典型三环节》该课时教材编排了“分析感应水龙头控制过程的典型三环节—探究控制过程的输入环节—探究控制过程的计算环节—探究控制过程的输出环节”的系列学习活动，了解学习身边的控制过程的典型三环节，了解了家用电器常使用的控制过程的典型三环节。教材编排合理，教学环节注重实践与理论相结合，教材内容贴近学生生活实际，符合六年级学生认知特点。
教学目标 1、信息意识：能够识别和理解控制过程中涉及的各类信息，包括输入信号、处理逻辑和输出结果。 2、计算思维：能够将复杂的控制过程分解为若干可控步骤，如输入检测、逻辑判断和输出执行。 3、数字化学习与创新：能够使用现代控制设备或应用程序来实现自动化控制，体验现代科技带来的便利。 4、信息社会责任：能够使用智能控制设备时注意个人信息安全，避免泄露家庭住址等敏感信息。
重点 一、分析感应水龙头控制过程的典型三环节二、探究控制过程的输入环节三、探究控制过程的计算环节四、探究控制过程的输出环节
难点 1、探究控制过程的计算环节
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 在上一节中，我们初步认识了什么是控制，发现在生活中到处都有控制的存在。接下来，我们一起来探索感应水龙头是如何工作的，以便更好地理解控制过程通常包含的三个环节，从而加深对控制的理解。活动向导1.分析感应水龙头控制过程的典型三环节2.探究控制过程的输入环节3.探究控制过程的计算环节4.探究控制过程的输出环节你将学到★控制过程有哪三个典型环节 ★控制过程的典型三环节有哪些常见设备 ★什么是开关量和连续量 知识拓展 学生之间相互讨论什么是控制系统的三个环节。 帮助学生了解课堂学习和了解什么是控制系统的三个环节。
讲授新课 一 、分析感应水龙头控制过程的典型三环节在医院、机场、旅游景点等公共场所，经常会见到一种能自动出水的感应水龙头，其使用过程如图1-2-2所示。感应水龙头之所以能以无接触方式自动控制出水和关水，是因为其内部具有红外传感器、控制电路和阀门，可以实现输入、计算和输出的功能，如图1-2-3 所示。输入、计算和输出是控制过程的典型三环节。小贴士虽然不同的机器和设备有着各自复杂的工作原理，但从控制的角度看，它们通常都包含“输入、计算、输出”这三个典型环节。其中，输入是机器接收外界信息的过程，计算是机器内部分析处理输入信息的过程，输出是机器根据计算结果作出反应的过程。就像我们人类，通过眼睛、耳朵输入信息，大脑计算分析后指挥身体输出反应，输入、计算、输出是控制过程的共同点。感应水龙头的红外传感器、控制电路和阀门是控制过程中的感应、控制和执行装置,可以发挥类似于人的感官、大脑和肢体器官一样的作用,如表 1-2-1所示。小贴士有些感应水龙头还设有“超时洗涤时间”(如30秒)功能，当手或其他异物在感应区停留超过 30 秒，感应水龙头自动停水，这样可以有效节约用水。想一想与普通水龙头相比，感应水龙头有哪些优势 生活中还有哪些具有感应功能的设备、电器，它们在哪些场所使用，有什么优势 做一做感应灯是日常生活中常见的一种设备，在许多住房、楼道、街道都能看到它的身影，如图1-2-4所示。这种灯可以感应到人经过，然后自动点亮，又自动熄灭，方便实用，且节能环保。我们可以思考它是如何工作的。试试搜集关于感应灯的相关信息，然后运用学过的知识，分析这种灯的输入、计算、输出三个环节。知识拓展控制过程有哪三个典型环节 二、探究控制过程的输入环节在感应水龙头控制过程的输入环节，水龙头可以借助红外传感器，检测是否有手或物体靠近。具体来说，当手放在水龙头的感应区域时，红外传感器会检测到并生成相应的输入信号。当手离开红外感应区域时，红外传感器也会检测到这一变化，并相应产生另一个输入信号。这些输入信号会即时传送到与之连接的控制电路中，如图1-2-5所示。这样，通过红外传感器的检测，感应水龙头可以实时获取外界变化的输入信息。小贴士红外传感器是利用红外线易反射这一特点制成的一种传感器。当它发出的红外线被物体反射回来时,传感器能检测到并作出响应。这就像蝙蝠发出超声波探测周围环境一样,通过发出人肉眼看不见的红外线来“看”周围的环境变化。 红外传感器常被用于控制过程的输入环节。科学园地传感器与开关量、连续量传感器就像人体的“眼睛”和“耳朵”等感觉器官，可以感知周围环境的亮度、温度、湿度、速度等信息，然后把这些信息转化成信号传输出去。有一种传感器，输出的信号只有两种状态，如开和关，通电和断电等。这种信号称为开关量，如图1-2-6所示 除了红外传感器，还有其他各种类型的传感器，如温湿度传感器光敏传感器、压力传感器、烟雾报警器(火灾)等，它们能帮助设备感知各种不同的环境信息，它们中的一些既能输出连续量也能输出开关量。除了传感器，控制过程的输入还可以来自其他一些输入设备，这些设备需要通过人工操作输入各种数据或者控制指令。比如按钮开关，按一下相当于输入一个信号;旋钮可以调整水流量，就像游戏手柄控制速度一样;键盘可以输入文字和数字;鼠标可以点按来选择操作;触摸屏可以感应手指的移动输入信息(图1-2-8)。这些设备和传感器不同，需要人为参与，它们常常和传感器一起使用，丰富了控制过程的输入方式。数字化学习上网查阅相关资料，了解各种传感器及其他输入设备的作用。做一做分小组，每组选择下表中的一个项目，搜集相关资料，分析其输入环节是如何工作的，总结出关键点，汇总后填写表1-2-2，并制作演示文稿在全班交流。知识拓展控制过程的典型三环节有哪些常见设备 三、探究控制过程的计算环节当感应水龙头的红外传感器检测到我们的手，会把信息传给控制器，控制器就像水龙头的“大脑”，马上会进行计算和判断。具体来说，控制器可以接收红外传感器输入的信号，然后判断这是打开水龙头的信号还是关闭水龙头的信号。如果红外传感器告诉控制器“有手在这里”，控制器会判断这是打开水龙头的信号。如果红外传感器告诉“手离开了”，控制器会判断这是关闭水龙头的信号。控制器根据判断结果，输出相应的控制信号来开启或关闭水路的阀门，如图1-2-9所示。计算环节像我们的大脑一样，可以分析输入的信息，作出判断和决策。小贴士感应水龙头的控制电路实际上是一种微控制器，它将微型计算机的主要部分集成在一个芯片上。目前它的成本越来越低，而性能越来越强大，因而被广泛应用于各种数字化设备中，如游戏机、手机、电子玩具、电视机、空调等。科学园地多种多样的控制器 控制过程的计算环节除了可以使用微控制器外，还可以使用其他类型的控制器，如机械控制器、气动控制器等。平时使用的抽水马桶，水箱里的水位控制就是典型的机械控制应用。即通过浮球和连杆等机械结构，实现放水、进水及停止进水的控制，如图 1-2-10 所示。公交车的车门使用了气动控制器(图1-2-11)，它利用气压和气流来驱动车门的打开和关闭，因此在使用时会产生喷气声， 不同类型的控制器各有特点，分别适用于不同的场景。按需选用合适的控制器，可以实现对设备或生产过程等的精确控制。做一做延续上一个“做一做”活动，继续分析选定电器或设备的计算环节。总结关键信息后填写表 1-2-3，并制作演示文稿在全班交流。知识拓展什么是开关量和连续量 四、探究控制过程的输出环节感应水龙头有一个很重要的部件，叫作“阀门”(电磁阀)，它就像水龙头的“手”，根据控制器的指令来开关水流。这个阀门是控制过程中输出环节的设备，是一种执行装置，可以接收控制器发出的电信号。当控制器判断需要出水时，会向阀门输出“打开”信号，阀门会被打开，水就流出来了。如果控制器判断要关闭水流，就会向阀门输出“关闭”信号，阀门会切断水流，水就停了，如图 1-2-12所示。可以看出，阀门是负责执行控制器指令的“小伙伴”它把计算环节的结果转化成实际的水流开关动作。小贴士执行装置也称为执行器，是一种输出设备，它可以产生旋转、关闭、打开、推或拉等动作。科学园地多种多样的输出 控制过程的输出环节主要借助各类输出设备来实现结果的输出，输出形式多种多样,如声音、光线、电流、热量、开关状态、机械运动(旋转、改变位置或角度)等，它们既可以是连续量，也可以是开关量。具体来说，IED灯可以用于光的输出;蜂鸣器可以输出警报声:显示屏可以输出文字、图像、视频等;音箱可以输出各种声音;电机可以驱动轮子、轴承进行旋转运动。这些都是常见的输出设备，如图1-2-13 所示。做一做延续前两次“做一做”活动，继续分析选定的电器或设备的输出环节。请汇总关键信息后填写表1-2-4，并制作演示文稿在全班交流。挑战时刻上网查阅资料，尝试分析微波炉控制过程的典型三环节及对应的装置，填写表 1-2-5，并尝试画出示意图。五、拓展延伸1、微波炉工作原理2、生活中还有哪些常见智能设备呢？3、智能控制给我们生活带来了哪些好处？4、我们如何学好智能控制？ 了解观察寻找身边的智能水龙头，体验分析感应水龙头控制过程的典型三环节。学生小组内部讨论生活中智能电器是如何进入输入环节的。学生互相讨论，探究生活中有哪些更多的智能电器实际控制过程。 学生小组内部动手完成常见电器的输入装置和设备以及输入方式。学生之间互相讨论，生活中有哪些常见的智能电器。 学生通过观察寻找身边的智能水龙头，进一步理解水龙头的工作过程。学生解析智能电器的数输入环节，进一步理解输入环节。学生通过边分析边讨论的形式进行探究控制过程的计算环节。 学生在动手过程中能够最大程度理解控制过程的输出环节。 让学生的知识面得以加宽。
布置作业 在父母的陪同下，网络上搜索有哪些常见的智能控制系统，选择一个智能控制系统的电器并画出系统控制框图。 完成作业 培养学生查阅资料的能力，分析解决问题的能力
课堂小结 《探究控制过程的典型三环节》课程小结： 我们了解了控制过程的典型三环节——输入、计算和输出。这三个环节在各种控制系统中都非常重要，无论是工业生产还是日常生活中的自动化设备，都离不开这些基本步骤。通过今天的课程，我们对控制过程有了更深的理解。我们知道了每个环节都有其特定的功能和作用，而且它们之间是相互关联、相辅相成的。希望以后能在实践中更好地应用这些知识！ 分组总结归纳 锻炼学生的总结能力，逻辑思维、语言表达能力。
板书 一、分析感应水龙头控制过程的典型三环节二、探究控制过程的输入环节三、探究控制过程的计算环节四、探究控制过程的输出环节 学习、记忆及勾画知识点 明确教学内容及重点和难点
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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