资源简介

(共31张PPT)
第一单元 第2课
设计智能鱼缸
（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
通过搜索、绘图、搭建等实践掌握智能系统设计流程，创新扩展自动投料、清理等功能，能设计智能鱼缸控制系统方案。
通过搜索、绘图、搭建等实践掌握智能系统设计流程，创新扩展自动投料、清理等功能。
能描述智能鱼缸子系统的功能，能画出各个子系统的工作过程示意图，运用条件判断和参数建模解决问题。
能设计智能鱼缸控制系统方案，明确搭建环境、子系统名称和功能、所需主要设备及控制系统工作过程。
02
新知导入
活动背景
探秘完智慧渔场之后，壮壮想把家里的鱼缸改造成智能鱼缸，为他饲养的热带鱼提供更好的生活环境。
02
新知导入
知识拓展
智慧渔场的技术应用：智慧渔场通常采用物联网技术，通过水质传感器、摄像头等设备实时监测水体环境，并结合大数据分析自动调节增氧、投饵等设备，实现水产养殖的智能化管理。
02
新知导入
知识拓展
02
新知导入
活动目标
1、能设计智能鱼缸控制系统方案。
2、能描述智能鱼缸子系统的功能。
3、能画出各个子系统的工作过程示意图。
03
新知讲解
一、议一议
搭建智能鱼缸前，需要对需求进行分析，为后续实际操作做准备。
小组合作交流，完成以下任务，并制订一个智能鱼缸设计方案。
1.查找资料，明确本小组的智能鱼缸搭建环境。
2.根据智能鱼缸的搭建环境，讨论智能鱼缸主要包含的子系统名称和功能。
3.列出搭建智能鱼缸所需要的主要设备，包括传感器。
4.简单描述智能鱼缸控制系统的工作过程，完成下表，并在下图的方框内填上相应的内容。
03
新知讲解
一、议一议
分析项目 描述
任务主题
子系统名称和功能
主要设备
智能鱼缸控制系统的工作过程
设计并搭建智能鱼缸，实现对鱼缸内水质、水温、溶氧、光照等环境因素的智能控制
水质监测与调控子系统：监测水质参数并调节；水温控制子系统：维持水温稳定；
增氧控制子系统：保障水中溶氧量；光照控制子系统：调节光照强度和时长
水质传感器、温度传感器、溶氧传感器、光照传感器、水质调节药剂添加装置、加热棒、制冷机、增氧泵、LED 灯光及控制器、鱼缸、过滤系统、控制器、显示屏
水质传感器检测水质参数若参数异常，控制器控制水质调节药剂添加装置工作或发出换水提醒
03
新知讲解
一、议一议
水温
水深
光照强度
加热棒
水泵
灯光调节器
数据采集：水溶氧量、水温、水深、光照强度等传感器，实时收集鱼缸内对应环境参数数据，并传输给控制器。
控制器处理：控制器接收数据后，与预设标准值比对。如水温低于设定值，或光照强度未达标准等，便做出决策。同时，控制器可与电脑连接，便于人们通过电脑进行参数设置和系统监控。
执行器响应：增氧机、加热棒、水泵、灯光调节器等执行器，接收控制器指令后行动。水温低时加热棒启动升温；光照不足时灯光调节器调节增强光照 ，以此维持鱼缸内稳定适宜的生态环境。
03
新知讲解
二、查一查
设计好了智能鱼缸的搭建方案，接下来我们需要深入分析鱼儿对关键环境因素的要求，请上网搜索资料，查找鱼类对水温、水深、光照等因素的具体要求，并填写下表。
03
新知讲解
二、查一查
分析项目 描述
鱼的种类
对水温的要求
对水深的要求
对光照的要求
常见观赏鱼如金鱼、热带鱼。金鱼是冷水鱼，适应能力较强；热带鱼多原产于热带、亚热带地区水域 。
金鱼：适应水温 0 - 32℃，最适宜水温 18 - 26℃ 。孔雀鱼：适宜水温 22 - 24℃ 。红绿灯鱼：适宜水温 22 - 26℃ 。
金鱼：一般家庭饲养，水深 30 - 50 厘米较为合适，不过浅一些的水也能适应 。孔雀鱼：20 - 30 厘米左右 。红绿灯鱼：15 - 30 厘米 。
金鱼：需要一定光照，每天 2 - 4 小时自然光或模拟自然光，有助于其体色鲜艳和生长，但避免强光直射 。孔雀鱼：喜欢柔和光照，每天 3 - 6 小时光照，过强光照可能导致藻类过度繁殖 。
02
新知导入
知识拓展
常见水质问题及处理：
氨氮超标：可能导致鱼类中毒，可通过硝化细菌制剂降解；
pH 值波动：可使用珊瑚砂（提升 pH）或沉木（降低 pH）自然调节。
03
新知讲解
三、填一填
假设我们给智能鱼缸设计的子系统都是闭环控制系统，请把智能鱼缸的三个闭环控制系统的工作过程补充完整。
1.补充温度控制系统的工作过程示意图。
设定的目标水温值
温度传感器检测到的实际水温与设定水温的差值
03
新知讲解
三、填一填
2.补充光照控制系统的工作过程示意图。
设定的目标光照强度值
光照传感器检测到的实际光照强度与设定光照强度的差值
03
新知讲解
三、填一填
3.补充水位控制系统的工作过程示意图。
设定的目标水位值
水位传感器检测到的实际水位与设定水位的差值
02
新知导入
知识拓展
PID 控制算法简介：实际应用中常采用 PID（比例 - 积分 - 微分）算法，通过调整比例系数（P）、积分时间（I）、微分时间（D）减少温度波动，例如：
比例系数：快速响应温度偏差；
积分时间：消除长时间温度误差；
微分时间：预测温度变化趋势，避免超调。
03
新知讲解
评一评
小组成员间相互交流，并填写下面的方案记录单，评价设计方案完成情况。
√
√
√
√
√
√
√
√
03
新知讲解
任务拓展
给智能鱼缸增加更多的功能，例如自动投料、自动清理等，并描述每个子系统的功能，用图示描述每个子系统的工作过程。
04
课堂练习
一、选择题
1、智能鱼缸中，用于检测水体浑浊度的传感器是？（ ）
A. 温度传感器 B. 溶氧传感器 C. 浊度传感器 D. 光照传感器
2、以下关于智能鱼缸闭环控制系统的描述，错误的是？（ ）
A. 水温控制需通过温度传感器实时反馈数据
B. 光照控制的核心是对比实际光照与设定值的差值
C. 水位控制只能通过手动调节水泵实现
D. 闭环系统需形成 “检测 - 调节 - 反馈” 的循环
3、在设计自动投料子系统时，步进电机的主要作用是？（ ）
A. 检测饲料剩余量 B. 驱动投料仓门定量开启
C. 报警提示卡料异常 D. 加热饲料防止受潮
B
C
C
04
课堂练习
二、判断正误，正确的画 “√”,错误的画“X”
1.智能鱼缸的光照控制子系统只需设定光照强度，无需考虑鱼类的昼夜节律。（ ）
2.水质监测子系统只能检测 pH 值和溶氧量，无法识别氨氮超标问题。（ ）
3.自动清理子系统中，物理过滤的主要作用是分解水中的有害物质（如亚硝酸盐）。（ ）
×
×
×
05
拓展延伸
智能鱼缸的技术原理
传感器技术 ：传感器是智能鱼缸的 “感知器官”。温度传感器能够实时监测鱼缸内水温，确保水温稳定在鱼类适宜生存的范围。
控制系统 ：控制系统如同智能鱼缸的 “大脑”。以微控制器为核心，它接收来自各个传感器的数据，并依据预设程序控制执行器动作。
05
拓展延伸
智能鱼缸的应用场景
家庭场景 ：在家庭中，智能鱼缸既可以作为美观的家居装饰，又能带来养鱼的乐趣。用户通过手机 APP 远程控制，即使外出也能随时查看鱼缸状况，调整灯光颜色营造不同氛围，开启自动喂食功能确保鱼儿按时进食。
商业场景 ：对于酒店、餐厅等商业场所，智能鱼缸能够提升环境品质，吸引顾客目光。
05
拓展延伸
智能鱼缸的市场发展
智能鱼缸发展历程 ：智能鱼缸概念最早在 20 世纪末初步形成，当时部分厂商开始推出简单的智能鱼缸产品，功能较为基础，仅具备基本的自动化控制，如简单的定时喂食和水泵开关控制等。随着物联网、云计算等技术不断成熟，智能鱼缸进入发展阶段，功能逐渐丰富。
市场规模与趋势 ：近年来，随着人们生活品质提升和对智能家居的追求，智能鱼缸市场规模持续增长。
05
拓展延伸
智能鱼缸的维护保养
技术融合创新 ：未来智能鱼缸将深度融合更多先进技术。物联网技术使鱼缸与家庭其他智能设备实现互联互通，例如与智能音箱连接，用户通过语音指令就能控制鱼缸灯光、喂食等功能；人工智能技术的应用，让智能鱼缸能够根据鱼类的行为习惯和生长状况，自动优化环境参数，实现更精准的智能控制。
生态系统完善 ：智能鱼缸将朝着构建更完善的生态系统方向发展。
06
课堂总结
1
引入新知内容
2
设计智能鱼缸控制系统
3
描述智能鱼缸子系统功能
4
完成课题练习
5
进行相关知识拓展
1
2
3
4
5
设计智能鱼缸
07
板书设计
设计智能鱼缸
1、进行新知引入
2、设计智能鱼缸控制系统
3、描述智能鱼缸子系统功能
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
1、填空题
智能鱼缸的水温控制系统中，PID 算法的三个核心参数
是 、 和 。
比例系数（P）
积分时间（I）
微分时间（D）
08
课后作业
2、操作题
题目：用家中材料制作简易水温报警装置，当水温超过 28℃时发出警报。
要求：写出所需材料、电路连接步骤及报警逻辑。
材料：热敏电阻（或温度计改装）、蜂鸣器、5V 电池、开关、导线、塑料盒。
步骤：
连接电路：电池正极→开关→热敏电阻→蜂鸣器→电池负极，形成串联电路。
设定阈值：将热敏电阻放入 28℃水中，调节电阻值至蜂鸣器刚好不发声，固定电阻位置。
封装测试：将元件装入塑料盒，放入鱼缸，升温至 28℃以上，观察蜂鸣器是否报警。
逻辑：热敏电阻阻值随温度升高而减小→电流增大→触发蜂鸣器发声，实现超温报警。
解析：结合 PPT 中 “温度控制系统” 原理，考查传感器应用与简单电路设计能力。
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine

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