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(共22张PPT)
第八单元 自主可控与安全
第29课 避免故障保安全
年 级：六年级 学 科：信息科技
任小希
第29课 学习目标
1
2
3
了解控制系统故障的表现与危害。
了解一些控制系统在安全防护方面的设计。
初步具备控制系统安全防范功能的设计意识。
第29课 课堂导入
问题情境
小军家的大棚种了草莓，草莓适宜温度是 15~25 ℃。爸爸把通风设备开启的阈值设为 20℃。但有一天，温度传感器失灵，导致测量的温度比实际温度高 10℃。大棚温度已到 7 ℃，但传感器测出的温度却是 17 ℃，升温设备一直没接到“打开”的指令，导致一半的草莓都被“冻”伤了！
产量下降
第29课 课堂导入
问题情境
看来种植大棚系统中的温度传感器失灵导致了草莓产量的下跌，使小军家遭受了不小的损失。为了以后避免再出现这样的情况，作为控制系统设计者我们，要来分析一下种植大棚还有可能出现哪些故障。
思考：你知道控制系统故障原因可能有哪些吗？
把你能想到的原因都说出来。
1 讨论交流你遇到过的控制系统故障
2 了解控制系统避免故障的自我保护设计
第29课 学习活动
学习活动
回顾自己使用过的一些设备系统，有没有遇到过故障。如果有，请说给同学听听；如果没有，请根据表格的提示，上网查询或者问老师同学，这些设备可能发生的故障会是什么。
一、讨论交流你遇到过的控制系统故障
控制系统名称 故障原因 控制系统表现
空调
冰箱
台灯
自行车
家门锁
第29课 学习活动
下面是一些简单的故障分析，你的分析和老师的一样吗，快来分析一下你的答案。如果你还遇到或查到什么别的控制系统故障，请说出来和大家分享。
控制系统名称 故障原因 控制系统表现
空调 设备失灵 不能制冷
冰箱 设备失灵 冷藏室的食物被冻，出现结冰现象
台灯 电路故障（短路） 灯泡被烧坏
自行车 硬件被损 轮胎坏了，无法骑行
家门锁 硬件被损 锁芯生锈，钥匙无法插入
......
第29课 学习活动
一、讨论交流你遇到过的控制系统故障
购买家用电器时，包装里都会有一个使用说明书，里面会列出可能遇到的故障以及处理办法。
提示：家用电器中的系统故障说明可以提示用户洗衣机故障现象出现的原因，并帮助用户自己排除故障。
第29课 学习活动
一、讨论交流你遇到过的控制系统故障
在说明书中，有一些故障现象描述中会提到故障码（如E0），同时洗衣机本身也会有停止运行、蜂鸣器响起等处理。
错误代码
及故障现象
可能包含影响洗衣效果或损坏洗衣机的潜在问题
第29课 学习活动
一、讨论交流你遇到过的控制系统故障
第29课 学习活动
洗衣机本身设计了一些自我保护机制，当它检测到潜在的问题时自动采取行动，以防止问题进一步恶化。例如，“E2”是洗衣机上盖没盖，可能导致水溢出、洗衣效果变差或者用户误触机器内部的运动部件导致受伤。此时，洗衣机会停止工作，防止伤害发生。
思考：这种自我保护的设计很有用，你还能找到生活中有这样设计的设备吗？
一、讨论交流你遇到过的控制系统故障
二、了解控制系统避免故障的自我保护设计
控制系统会出现故障，就像人体会生病一样。一个抵抗力强、自我保护意识强的人，往往不容易生病，或者生病了会很快恢复。同样，一个控制系统的安全性能越高，它的自我保护能力也就越强。
第29课 学习活动
第29课 学习活动
二、了解控制系统避免故障的自我保护设计
控制系统的自我保护指的是，通过在控制系统内部安装保护功能模块 , 使得整个控制系统在运作时有一个良好的自我保护功能，从而确保控制系统的稳定运行和安全使用，避免控制系统的损坏和保证相关人员的安全。
“跳闸”，防止过载触电或着火
电梯迫降
过热保护
第29课 学习活动
二、了解控制系统避免故障的自我保护设计
空调的高温保护模块工作过程示意图
第29课 学习活动
二、了解控制系统避免故障的自我保护设计
首先，有一个检测装置，检测是否某个参数超标，如果超标，就启动自我保护功能。
控制系统的自我保护功能，既保护了自身，也保护了使用者。
电梯防夹
人只要站在电梯门附近，电梯门就会保持开的状态。
汽车车门自动上锁
汽车速度起来后，车门会自动上锁，是为了防止不慎开门。
电吹风过温保护
能在温度超过安全范围时自动断电，避免过热引起火灾。
高压锅止开阀
保证了只有在锅内压力接近正常气压时，才能把锅盖打开。
第29课 学习活动
二、了解控制系统避免故障的自我保护设计
观察高压锅止开阀及其它设计细节，思考它们的作用。
很多设备系统在设计上的一些小细节是为了保护设备自身，保护使用者安全。
第29课 学习活动
二、了解控制系统避免故障的自我保护设计
1．很多电气设备都有自我保护功能。
2．自我保护功能，既保证了设备自身的安全，又保护了使用者的人身安全。
3．控制系统设计者要具备产品安全防范功能设计的意识。
第29课 课堂总结
请为智能种植大棚增加一个自我保护模块
小智家不断改造种植大棚，想增加一些安全保护措施，保证大棚基础设施的安全。如果请你做设计师，你会给他们设计一个什么样的“自我保护”模块呢？请参考前面所学，绘制该模块的工作过程示意图。
下面的模块供选择。
1. 室外温度过低保护模块 2. 室外温度过高保护模块
3. 系统电流过大保护模块 4. 水泵压力过大保护模块
第29课 拓展与提升
光线传感器可能会因为灰尘、污垢的覆盖或者硬件损坏而读数不准。
极端环境温度，超过主控板温度工作范围。
风扇模块可能会因为电源问题或者扇叶遮挡而无法正常工作。
水泵外接水管被异物堵住，导致水泵压力过大，或发生过流，无法正常工作。
第29课 拓展与提升
请为智能种植大棚增加一个自我保护模块
故障分析总结
极端工作环境超过了主控可承受的范围
电源问题或电流异常，导致控制系统故障
水泵被异物堵住，导致压力异常
传感器工作环境异常（遮挡…… ）
室外温度过低保护模块
电流过大保护模块
室外温度过高保护模块
水泵压力过大保护模块、水泵状态检测模块和储水器水位监测模块
你的想法……
第29课 拓展与提升
请为智能种植大棚增加一个自我保护模块
室外温度过低保护模块
控制系统电流过大保护模块
室外温度过高保护模块
水泵压力过大保护模块或
水泵状态检测模块和储水器水位监测模块
你的想法……
请从右边的选项中选择一个来设计它的模型示意图。当然如果你有别的创意，也可以按自己的想法来设计工作过程示意图。
第29课 拓展与提升
请为智能种植大棚增加一个自我保护模块
设计参考：空调的过温保护系统工作过程示意图
检测传感器提示：
温度传感器
水压传感器
电流检测
传感器
液位传感器
（检测水位）
第29课 拓展与提升
请从右边的选项中选择一个来设计它的模型示意图。当然如果你有别的创意，也可以按自己的想法来设计工作过程示意图。
请为智能种植大棚增加一个自我保护模块信息科技教案
年级：六年级
课题：第29课 避免故障保安全
一、教学目标
知识与技能
了解控制系统故障的表现、危害及常见原因。
认识控制系统中安全防护设计的原理及作用。
初步具备分析故障和设计简单保护功能的意识。
过程与方法
通过案例分析和讨论，培养学生发现问题和解决问题的能力。
通过设计活动，提升学生的工程思维和实践能力。
情感态度与价值观
增强对控制系统安全重要性的认识，树立安全防范意识。
二、教学重难点
重点：控制系统的常见故障原因及自我保护设计原理。
难点：结合实际问题设计控制系统的安全防护模块。
三、教学准备
课件PPT（含案例、示意图）。
小组讨论表格（控制系统故障分析表）。
智能种植大棚设计任务单（拓展活动）。
四、教学过程
1. 课堂导入（10分钟）
情境案例：
小军家的草莓大棚因温度传感器失灵导致草莓冻伤。
提问：
传感器失灵属于哪类故障？可能的原因有哪些？
如何避免类似问题？
2. 学习活动一：讨论控制系统故障（20分钟）
任务：
学生分组讨论常见设备（如空调、冰箱、台灯等）的故障原因及表现，填写表格。
示例表格：
设备名称 故障原因 表现
空调 制冷剂泄漏 无法制冷
冰箱 温控器损坏 冷藏室结冰
分享与总结：
教师展示参考答案（如课件第7页），对比学生答案，分析常见故障类型（设备失灵、电路故障、硬件损坏等）。
3. 学习活动二：自我保护设计探究（20分钟）
案例讲解：
空调高温保护：温度传感器检测异常→自动停机。
电梯防夹装置：红外感应→门保持开启。
高压锅止开阀：压力未达标时无法开盖。
讨论问题：
生活中还有哪些设备具备自我保护设计？其原理是什么？
4. 拓展与提升：设计安全模块（25分钟）
任务：
为智能种植大棚设计一个自我保护模块（如“水泵压力过大保护模块”）。
设计步骤：
确定保护目标（如防止水管堵塞导致水泵损坏）。
选择检测装置（压力传感器）。
设定保护机制（超压时自动关闭水泵并报警）。
展示与评价：
学生绘制示意图并分享，教师点评设计合理性。
五、课堂总结（5分钟）
控制系统故障的常见原因：硬件损坏、传感器失灵、电源问题等。
安全设计的核心：通过检测和保护机制避免设备损坏及人身伤害。
强调安全意识：设计者需考虑极端情况，提前规划防护措施。
六、作业布置
基础作业：
列举家中3种设备的故障现象及可能原因。
拓展作业：
完善智能大棚自我保护模块设计图，并说明其工作原理。
板书设计：
控制系统安全防护
1. 故障类型：硬件损坏、传感器失灵、电路问题
2. 保护设计：检测→判断→执行保护（如断电、报警）
3. 案例：空调高温保护、电梯防夹
教学反思：
通过案例分析和实践设计，学生能更直观理解安全防护的重要性。部分学生对抽象原理的理解需辅以更多实物展示或视频演示。

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