资源简介

(共32张PPT)
第一单元 第4课
体验更多控制
（桂科版）六年级
下
1
核心素养目标
3
新知讲解
5
拓展延伸
7
板书设计
2
新知导入
4
课堂练习
6
课堂总结
课后作业
8
01
核心素养目标
。
信息意识
计算思维
数字化学习与创新
信息社会责任
在讨论和实践过程中，认识到技术应用应遵循一定的规范和原则，如合理利用资源、保护环境等。
能绘制水位控制系统和光照控制系统的算法流程图，积极参与动手操作活动，将理论知识转化为实际操作，提升实践能力。
了解水位控制系统和光照控制系统的基本组成，能说出水位控制系统和光照控制系统的工作原理。
能认识到光照、水位等环境因素的控制技术在渔业养殖中的重要作用，理解智能控制系统对提升养殖效率和质量的意义。
02
新知导入
活动背景
光照和水量也会影响鱼类的生长，壮壮还想探究光照控制系统和水位监测系统的工作原理，并搭建这些系统，我们和他一起想办法让鱼缸更智能吧。
02
新知导入
活动目标
1、了解水位控制系统和光照控制系统的组成。
2、熟悉出水位控制系统和光照控制系统的原理。
3、能绘制水位控制系统和光照控制系统流程图。
03
新知讲解
一、做一做
1.观察下图的简易光照控制系统，简易光照控制系统由 、 、 组成。
光线传感器
控制器
补光灯
光线传感器是基于半导体的光敏效应原理开发的，可用来对周围环境光的强度进行检测。结合各种开源硬件主控板可实现光的测量、光的控制和光电转换等功能。
03
新知讲解
一、做一做
2.运行光照控制系统，利用传感器采集5个光照强度数据，观察主控屏幕上显示的光照强度数据以及补光灯的状态(亮或不亮)，将观察结果记录在下表中。
编号 1 2 3 4 5
对应的光照强度数据
补光灯状态
3.简易光照控制系统中设定的光照强度阈值是 。
20lux
35lux
15lux
40lux
25lux
亮
不亮
亮
不亮
不亮
30lux
03
新知讲解
知识拓展
光线传感器的进阶应用
农业领域：在智能温室中，光线传感器可与温控、灌溉系统联动。例如，当检测到光照不足时，不仅启动补光灯，还会调整温室薄膜的透光率或升温，以满足植物光合作用需求。
03
新知讲解
想一想
环境光照强度发生改变，相当于改变了控制系统的什么？这又会导致控制系统发生怎样的变化？
环境光照强度发生改变，相当于改变了控制系统的输入量。
这会导致控制系统做出相应调整：若改变后的光照强度低于系统设定的光照强度阈值，控制器会发出指令，使补光灯开启进行补光；若改变后的光照强度高于设定阈值，控制器会控制补光灯保持关闭状态 。通过这种方式，控制系统根据输入量的变化，调整执行器（补光灯）的工作状态，以维持光照环境在合适的强度范围。
03
新知讲解
二、填一填
光照控制系统通过光线传感器检测环境的光照强度。当光照强度低于阈值时，自动打开补光灯;当光照强度高于阈值时，自动关闭补光灯。请补充光照控制的算法流程图，并填写下表。
03
新知讲解
二、填一填
光线强度低于阈值
补光灯打开
光线强度是否低于阈值
打开补光灯
关闭补光灯
1
1
0
0
03
新知讲解
知识拓展
水位传感器的多样化类型
超声波传感器：通过发射超声波并测量反射时间计算水位，适用于污水池、水库等大场景，不受水质影响。
压力式传感器：利用液体压力与深度的关系，通过水下压力探头检测水位，常用于深井、水井的水位监测。
03
新知讲解
三、做一做
1.观察下图的简易水位控制系统，简易水位控制系统由 、 、 组成。
水位传感器
控制器
水泵
03
新知讲解
三、做一做
2.运行水位控制系统，利用水位传感器采集5个水位数据，观察主控屏幕上显示的水位数据以及提示灯的状态(“亮”或“不亮”)，并填写下表。
水位传感器通过电路板上裸露的印刷平行线检测水量的多少。水量越多，就会有更多的导线被连通，随着导电的接触面积增大，输出的电压就会逐步上升。
03
新知讲解
三、做一做
3.水位控制系统中设定的水位阈值是 。
编号 1 2 3 4 5
对应的水位数据
提示灯状态
低
中
较低
中
高
较高
不亮
不亮
亮
亮
亮
03
新知讲解
知识拓展
智能鱼塘的核心子系统
水质监测子系统：除 pH 值、溶氧量外，新增亚硝酸盐、氨氮传感器，当指标超标时自动启动生物滤池或泼洒药剂。
鱼类行为分析子系统：通过水下摄像头与 AI 算法，识别鱼群聚集、跳跃等异常行为，判断是否因缺氧、疾病或水质恶化导致，提前预警。
03
新知讲解
想一想
水位数据发生改变，相当于改变了控制系统的什么？会导致控制系统发生怎样的变化？
水位数据发生改变，相当于改变了控制系统的输入量 。
这种改变会导致控制系统做出相应调整：若水位数据低于系统设定的水位阈值，控制器会根据输入数据判断后，控制水泵（由 LED 灯模拟 ）启动，进行补水操作；若水位数据达到或高于设定阈值，控制器会控制水泵停止工作 。即通过改变输入，引发控制器对执行器（水泵）工作状态的调整，从而维持水位在合适的水平。
03
新知讲解
四、填一填
简易水位控制系统通过水位传感器检测水位数据。当水位数据低于阈值时，自动打开进水泵;当水位数据高于阈值时，自动关闭进水泵。请完成水位控制的算法流程图，并填写下表。
水位数据低于阈值
提示灯打开
水位数据是否低于阈值
打开水泵
关闭水泵
1
1
0
0
03
新知讲解
任务拓展
爷爷看到壮壮设计的智能鱼缸，对智能化控制系统赞叹不已。爷爷让壮壮试着给老家的鱼塘设计一个智能控制系统，把鱼塘改造成智能鱼塘。
请你帮壮壮设计一个智能鱼塘，画出每个子系统的工作过程示意图和算法流程图。
03
新知讲解
知识拓展
布尔逻辑与复杂逻辑的对比
布尔逻辑：如 “水位低于阈值→开泵”，适用于对实时性要求不高的场景。
PID 控制（精准调节）：在工业场景中，通过 “比例 - 积分 - 微分” 算法，根据水位偏差的大小、变化速度动态调整水泵功率，使水位稳定在阈值附近，避免大幅波动。
04
课堂练习
一、选择题
1、简易光照控制系统的组成不包括以下哪一项？（ ）
A. 光线传感器 B. 控制器 C. 温度传感器 D. 补光灯
2、水位传感器的工作原理是通过检测什么来判断水量？（ ）
A. 水的温度 B. 导电接触面积 C. 水的颜色 D. 水面高度
3、智能鱼塘中，用于识别鱼群异常行为的子系统是（ ）。
A. 水质监测子系统 B. 鱼类行为分析子系统
C. 自动投喂子系统 D. 水温控制子系统
B
C
B
04
课堂练习
二、判断正误，正确的画 “√”,错误的画“X”
1、光照控制系统中，当环境光照强度高于阈值时，补光灯会自动开启。（ ）
2、超声波传感器适用于污水池、水库等大场景的水位监测，且不受水质影响。（ ）
3、布尔逻辑控制仅适用于对实时性要求高的复杂工业场景。（ ）
×
×
√
05
拓展延伸
智能家居中的光线传感器
在智能家居领域，光线传感器常与其他设备联动。如智能窗帘系统，当光线传感器检测到外界光线增强时，会自动关闭窗帘以遮挡强光；光线减弱时，又会自动打开窗帘，让室内保持适宜的光线环境。
05
拓展延伸
浮子式水位传感器
浮子式水位传感器主要由浮子、连杆和电位器组成。浮子随着水位的升降而上下移动，通过连杆带动电位器的滑动触点，从而将水位的变化转化为电阻值的变化。这种传感器结构简单、成本低，广泛应用于水箱、水池等小型水体的水位监测，如家庭太阳能热水器的水位显示。
05
拓展延伸
自动投喂子系统
自动投喂子系统可根据鱼类的生长阶段、数量以及水质、水温等环境因素，精准计算投喂量和投喂频率。例如，在鱼类的生长旺季，系统会增加投喂量；当水温较低时，鱼类的食欲下降，系统会减少投喂量。
05
拓展延伸
模糊控制逻辑
模糊控制逻辑是一种基于模糊数学的控制方法，它不要求建立精确的数学模型，而是通过模糊推理和模糊决策来实现对系统的控制。在光照控制系统中，模糊控制逻辑可以将光照强度分为 “很暗”“较暗”“适宜”“较亮”“很亮” 等模糊状态，然后根据这些状态来调整补光灯的亮度，使光照强度更加平滑地过渡，避免补光灯的频繁开关。
06
课堂总结
1
引入新知内容
2
熟悉系统的原理
3
绘制系统流程图
4
完成课题练习
5
进行相关知识拓展
1
2
3
4
5
体验更多控制
07
板书设计
体验更多控制
1、进行新知引入
2、熟悉系统的原理
3、绘制系统流程图
4、完成课堂练习
5、进行知识拓展
课后作业。
1、操作题
08
课后作业
在水位控制系统中，若水位数据低于设定阈值，控制器会控制水泵________（填 “启动” 或 “关闭”）进行补水。
启动
08
课后作业
2、操作题
利用家中材料（如塑料瓶、金属丝、小灯泡、电池、开关等）制作一个简易光线感应装置，要求：当周围光线较暗时，小灯泡亮起；光线变亮时，小灯泡熄灭。请写出具体制作步骤。
塑料瓶 1 个、金属丝若干（如细铜丝）、小灯泡 1 个（额定电压与电池匹配，如 1.5V 的小灯泡配 1 节 1.5V 干电池 ）、电池 1 节及对应的电池盒、开关 1 个、若干导线、剪刀、剥线钳（若没有剥线钳可用剪刀小心剥去导线外皮） 。
把电池放入电池盒。用导线将电池盒的正极与开关的一端相连。
用另一根导线将开关的另一端与小灯泡的一端连接。
再取一根导线，连接小灯泡的另一端和金属丝的一端。
最后用一根导线将金属丝的另一端连接到电池盒的负极，形成一个串联电路 。连接过程中，注意用剥线钳剥去导线两端适当长度的外皮，确保连接牢固，避免短路和断路。
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