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(共22张PPT)
第五单元 智能种植有方法
第19课 光照温度要适宜
年 级：六年级 学 科：信息科技
第19课 学习目标
了解光照控制和温度控制系统的基本功能。
能绘制控制系统的算法流程图。
进一步了解连续量数据的特点以及阈值的作用。
第19课 课堂导入
问题情境
小慧一家春节去海南旅游，晚上她发现宾馆旁边的种植大棚灯光璀璨。爸爸告诉她，这里种的是火龙果，是一种热带植物，很喜欢阳光，晚上用灯照射可以满足它生长对光照的需求,从而能缩短它的生长周期。那么，如果光照过度，是不是也会导致火龙果长不好呢？
会的，所以通过智能控制的方法，就可以精准控制光照强度了。
第19课 学习活动
1 完善光照控制系统算法流程图
4
学习活动
2 分析光照控制系统的工作过程
完善温度控制系统算法流程图
3
分析温度控制系统的工作过程
光线强度是由低到高或由高到低逐渐连续变化的量。
光线强度
变化
　　光照控制系统的主要功能是当环境光照强度低于设定的阈值时，自动开启补光灯；当环境光照强度高于阈值时，自动关闭补光灯。主要包括光线传感器、系统控制器、LED 灯等。光线传感器在其中起到很重要的作用。
第19课 学习活动
一、完善光照控制系统算法流程图
【问题】如何搭建光照控制系统呢？
第19课 学习活动
一、完善光照控制系统算法流程图
光照控制系统主要包括光线传感器、计算机、遮阳设备等相关设备。通过光线传感器检测环境的光照强度，当强度低于阈值时，自动打开补光设备；当光照强度高于阈值时，自动关闭补光设备。请以光照强度500Lux为最低阈值，补充完整控制光照的算法流程图，并填写输入状态和输出状态的真值表。
看看右边三个答案，应该放到哪个框里？
光照强度是否低于500？
关闭补光灯
打开补光灯
第19课 学习活动
一、完善光照控制系统算法流程图
提示：这里也包含一段闭环控制的过程。
根据小组选种的植物对光照的要求来设定阈值，并进行相应计算（判断条件），然后填写真值表（1表示是，0表示否）。
光照强度是否低于阈值 补光灯是否打开
光照强度和补光灯状态真值表
第19课 学习活动
一、完善光照控制系统算法流程图
第19课 学习活动
1. 打开桌面上的“光照控制系统”小程序。
2. 用↑↓键控制光照强度的变化，体会不同光 照强度，控制系统是怎样工作的。
二、 分析光照控制系统的工作过程
第19课 学习活动
把活动过程中观察的数据填写到下面的表格中。
光照控制系统工作过程分析（虚拟仿真） 改变光量 值的方法 传感器读值范围 设定的阈值
低光照强度__________，打开补光灯 高光照强度__________，关闭补光灯 光照强度<__________
打开补光灯
二、 分析光照控制系统的工作过程
第19课 学习活动
光照强度改变了，光照控制系统随后的工作环节会发生什么改变呢？
分析：光照强度改变了，相当于改变了系统的什么？导致系统发生什么变化？
会改变“计算”环节得到的结果。
会导致补光设备工作状态发生改变。
二、 分析光照控制系统的工作过程
第19课 学习活动
　　光线传感器读取的光照强度是一个连续量，控制器通过计算处理，控制补光灯的亮灭。也就是说原本属于连续量的光线值通过处理后，会生成开关量。
二、 分析光照控制系统的工作过程
输出
补光灯
光线传感器
处理装置
（设定光线值）
（光线）
计算
连续量
开关量
阈值
输入
三、完善温度控制系统算法流程图
第19课 学习活动
温度控制系统中，主要由温度传感器、计算机、风扇等相关设备组成。通过温度传感器去检测大棚室内的温度值，当实际温度比阈值低时，风扇启动，对周围环境进行升温；当实际温度达到阈值时，发送信号让风扇停止。请补充完整控制系统的算法流程图，并填写输入状态和输出状态的真值表。
如果植物的适宜温度是20~25℃，请补充完善温度低于20℃的算法流程图。
三、完善温度控制系统算法流程图
第19课 学习活动
温度是否低于20℃？
关闭风扇
启动风扇
提示：这里也包含一段闭环控制的过程。
根据小组选种植物对温度的要求来设定阈值，并进行相应计算（判断条件），然后填写真值表（1表示是，0表示否）。
温度是否低于阈值 风扇是否启动
温度值和风扇状态真值表
三、完善温度控制系统算法流程图
第19课 学习活动
第19课 学习活动
1. 打开桌面上的“温度控制系统”小程序。
2. 用↑↓键控制光照强度的变化，体会不同光 照强度，控制系统是怎样工作的。
四、分析温度控制系统的工作过程
四、分析温度控制系统的工作过程
第19课 学习活动
把活动过程中观察的数据填写到下面的表格中。
温度控制系统工作过程分析（虚拟仿真） 改变温度 的方法 传感器读值范围 设定的阈值
低温度值_______，启动风扇 高温度值_______，关闭风扇 温度值＜_____
启动风扇
1. 光照强度和温度数据都属于连续量，在控制系统中进行计算时，需要设定阈值。
2. 把数据与阈值进行判断，产生开关量，生成控制指令，控制光照设备或温控设备开关的状态。
3. 光照强度和温度的改变，都相当于改变了系统的输入，导致系统的输出（状态）发生了相应的变化，中间经历了计算的环节，从而实现了对系统的控制。
4. 光照控制和温度控制都属于闭环控制。
第19课 课堂总结
如何判断是否开启补光灯？
环境光照强度在控制系统中是个连续变化的量，具体环境光照强度值是多少时才能开启补光灯，需要我们对环境光进行实际测量，并将其设置为阈值。
光照控制系统如何工作？
当有光线照射到光线传感器上，光线传感器将采集的数据发送给控制器进行计算，若值小于阈值，则发送控制指令，开启补光灯；若值大于阈值，则发送控制指令，熄灭补光灯。
第19课 拓展与提升
1. 搭建光照控制系统和温度控制系统（真实设备或者开源硬件），实际体验传感器的使用方法，感受阈值对补光灯、风扇等设备的控制作用。
① 准备器材。
LED模块
USB连接线
3P白色硅胶线
第19课 拓展与提升
② 连接硬件。
LED模块：P23
将LED模块连接到平台控制器上。
将主控板连接到计算机上。
第19课 拓展与提升
③运行程序，模拟活动1过程，测试和标定光照强度。
第19课 拓展与提升
　　通过实验可以得出，搭建种植园控制系统，在具备基本种植环境的基础上，首先要连接安装控制系统的硬件，根据植物的习性标定各项阈值，然后传感器设备对实际环境开始数据检测，控制器对输入的数据进行计算处理，最后输出控制相应设备的指令，让这些设备启动或关闭，从而改变种植园的环境。这是不断监测和控制的过程，是一个闭环控制系统。教案：第19课 光照温度要适宜
一、课程信息
年级：六年级
学科：信息科技
单元：第五单元 智能种植有方法
课时：1课时
二、教学目标
知识与技能
了解光照和温度控制系统的基本功能及组成设备。
能绘制光照和温度控制系统的算法流程图，理解阈值的作用。
掌握连续量与开关量的区别，理解闭环控制的概念。
过程与方法
通过虚拟仿真实验，观察光照和温度控制系统的动态响应。
通过小组合作，完成算法流程图和真值表的填写，培养逻辑思维能力。
情感态度与价值观
体会智能控制技术在现代农业中的应用价值，激发对科技创新的兴趣。
三、教学重点与难点
重点：
光照和温度控制系统的算法流程图绘制。
阈值在控制系统中的作用及真值表的填写。
难点：
理解连续量数据转换为开关量的过程，闭环控制原理的实际应用。
四、教学准备
教具：
课件、虚拟仿真程序（“光照控制系统”“温度控制系统”小程序）。
硬件设备（可选）：LED模块、温度传感器、主控板、连接线等。
学具：
算法流程图模板、真值表模板、实验记录表。
五、教学过程
1. 课堂导入（5分钟）
情境引入：
展示海南火龙果种植大棚的案例，提问：“为什么夜间需要补光？光照过度会有什么影响？”
引导学生思考智能控制的意义，引出课题：如何精准控制光照和温度。
2. 学习活动（30分钟）
活动一：完善光照控制系统算法流程图
任务：
以光照强度500Lux为阈值，补充流程图。
填写真值表（光照强度是否低于阈值 → 补光灯开关状态）。
流程示例：
输入：光线传感器检测光照强度 → 判断：是否低于500Lux？
输出：是→打开补光灯；否→关闭补光灯。
虚拟仿真：
使用小程序模拟光照变化，观察系统响应，记录数据（如传感器读值范围、设备开关状态）。
活动二：分析温度控制系统工作过程
任务：
设定阈值（如20℃），补充温度控制流程图。
填写真值表（温度是否低于阈值 → 风扇开关状态）。
闭环控制解析：
温度传感器检测数据 → 控制器判断 → 输出指令（启动/关闭风扇）→ 环境温度改变 → 循环检测。
小组讨论：
若植物适宜温度为20~25℃，如何调整阈值？
3. 课堂总结（10分钟）
核心知识：
光照和温度数据是连续量，通过阈值判断转换为开关量，实现设备控制。
闭环控制的特点：持续监测、动态调整。
板书设计：
闭环控制系统流程：
输入（传感器数据）→ 计算（与阈值比较）→ 输出（设备控制）→ 反馈（环境变化）
4. 作业布置（5分钟）
基础任务：
完善光照和温度控制系统的流程图，提交真值表。
拓展任务：
设计一个番茄种植大棚的智能控制方案（光照+温度），标注阈值和设备联动逻辑。
六、拓展与提升（课后实践）
硬件搭建：
使用LED模块、温度传感器等硬件，搭建简易控制系统，标定阈值并测试响应效果。
实验报告：
记录实验数据，分析阈值设定对植物生长的影响。
七、教学反思
通过虚拟仿真与硬件操作结合，帮助学生直观理解智能控制原理。
注意引导学生区分连续量与开关量的应用场景，强化闭环控制的实际意义。
教案设计说明：本课以“智能种植”为背景，通过问题探究、流程图设计、虚拟实验和硬件操作，帮助学生掌握控制系统的核心概念，培养解决实际问题的能力。

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