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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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