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(共24张PPT)
第13课
系统构成与特点
任小希
第四单元 控制系统的描述
学
习
目
标
进一步认识控制系统的广泛应用。
能结合实例分析控制系统的构成和主要特点。
初步具备用整体的观点去分析控制系统的意识。
初识控制系统
01
生活中的自动化现象
空调的自动化
空调能自动调节室内温度，当设定为26℃时，它会根据室内实际温度进行制冷或制热，无需人工频繁操作。
感应灯的自动化
感应灯在检测到有人靠近时会自动亮起，人离开后又自动熄灭，像商场、楼梯间的感应灯就很常见。
走在美丽的农村，我们看见自动播种机在田间工作、种植大棚里农作物欣欣向荣……
农业的自动化
控制系统
在前面的学习中，我们重点分析了控制系统的工作过程和控制逻辑，在本单元的学习中，我们将了解控制系统的组成和主要特点，了解控制系统和模块的一些知识，并初步培养系统的思想和方法。
认真观察教室，列出你发现的一些系统，然后进行小组讨论，说出这些系统的内部有哪些组成部件、工作遵循的原理或规则、功能。
一、小组讨论分析教室里的控制系统
系统名称 组成部分 遵循的规则 功能
照明系统 电源、开关按钮、日光灯、电线 电路工作原理 让教室的光线变得充足
多媒体教学系统
广播系统 播放学校通知、眼保健操音乐、会议
电源、计算机、屏幕、网络等
电路工作原理、计算机工作原理、计算机软件等
为老师讲课和学生听课提供听和看的便利
话筒、计算机、智能广播主机、音频功放机、音箱、喇叭……
组员协作学习的关系
右边是一位同学填写的表格，你们的表格填得怎么样了呢？如果教室里找不到，可以把思路延伸到校园里的其他地方，好好找找都有哪些系统。
控制系统的核心组成
输入模块
以空调为例，输入模块就是温度传感器，它负责检测室内的实际温度。
控制器模块
控制器是空调的“大脑”，它会将检测到的实际温度与设定温度比较，决定是否启动压缩机。
输出模块
输出模块即执行器，如空调的压缩机，它根据控制器的指令工作，实现制冷或制热。
反馈模块
反馈模块持续检测温度变化，将信息传回控制器，形成一个循环，保证温度稳定。
控制系统的主要特点
02
控制系统的主要特点
控制系统广泛存在于日常生活中，系统有大有小，有简单有复杂，但是都具整体性、相关性、功能性等特点。
整体性：系统是各个部分按一定的结构组成的一个整体。例如：班级系统中，教师或学生是一个整体；人体系统中，各个器官是一个整体；空调系统中，室内机、室外机、电路等是一个整体。
同学们小时候都玩过搭积木吧，你们把分散的一块块积木搭建成一个完整形状时，是什么样的感受呢？
整体性
把积木拼成一个完整的，具有某种形状的整体，如飞机、房子、小动物等，我感到很有意思！
控制系统的主要特点
在汽车生产车间里，流水线上的工人把一个个零部件按指定的规则和顺序安装成一辆辆汽车，成为一个完整的交通工具。
我明白了，汽车是一个整体，分散的零部件没有交通工具的功能。
控制系统的主要特点
控制系统的主要特点
相关性：控制系统中的各个部分之间存在关系，如果某个部分发生了损坏，其他部分也无法发挥作用；一个控制系统往往还与其他控制系统存在一定的相关性。例如：当空调系统中的开关被损坏，空调也无法工作；当汽车系统中的发动机坏了，汽车也无法启动。再例如：家里的照明系统与小区的电路系统相关，如果小区停电，家里的照明系统也无法工作。
　　
说一说：下图的农田灌溉系统和收割机系统，它们之间有什么关系呢？
灌溉系统
收割系统
相关性
控制系统的主要特点
提高生产效率：智能灌溉系统通过传感器实时监测土壤湿度，自动调节灌溉量，为农作物提供适宜的水分，促进其生长。而智能收割机在作物成熟时自动进行收割，两者协同工作，共同提高农业生产效率。
优化资源利用：智能灌溉系统节约水资源，减少浪费，智能收割机则减少收割过程中的损耗，两者配合优化了水资源和作物资源的利用
控制系统的主要特点
　功能性：无论什么样的系统都具有某种特定功能。例如：稻田灌溉系统为种植水稻提供水分支持；微波炉系统可以给食物加热；空调系统能调节环境温度。
控制系统的主要特点
以上我们了解了控制系统主要的三个特点：整体性、相关性、功能性。有的观点从另一个角度来分析，认为控制系统还有下面这个特点。
动态性：控制系统是持续不断地运行的，从输入到输出的计算只是其中的一部分，而输出后的结果还会以各种方式影响输入，从而形成连续的计算。
闭环控制的三大特点
目标明确
以红绿灯为例，其目标是合理控制交通流量，保障道路畅通，比如主干道绿灯时间会长一些。
自动调节
红绿灯会根据车流量自动调整时间，无需人工干预，像在早晚高峰会动态改变信号灯时长。
实时反馈
通过传感器实时监测车流量，将信息反馈给控制系统，及时调整信号灯状态。
自动灌溉系统
湿度传感器负责检测土壤湿度，当湿度低于设定值时，将信号传递给控制器，控制器再启动水泵进行浇水，体现了模块化设计的高效与灵活。
请打开桌面上的“自动灌溉系统”，体验控制系统的应用吧！
自动灌溉系统
总结与思维拓展
03
1．控制系统无处不在，我们身边就有很多控制系统，如照明系统、公交系统、交通信号灯系统、宇宙飞船系统等。
2．简单地说，具备某种功能、内部各个组成部分是有一定关系或一定结构的，就可以看作是一个控制系统，人们对它进行相关操作，让它产生预期的效果。
3．控制系统的主要特点是整体性、相关性、功能性。
控制系统的核心价值
01
提升效率
控制系统能实现自动化操作，大大提升工作效率。如自动门控制系统，红外传感器检测到人体接近后，控制器迅速发出指令让电机驱动门打开，无需人工手动开门，在商场、地铁站等人流量大的地方，能快速响应，让人员快速进出。
02
保障安全
在保障安全方面作用显著。像电梯安全控制系统，通过重量传感器检测超载情况，控制器规划最优运行路径，若出现异常能及时触发紧急制动，保障乘客安全。
03
节约资源
能有效节约资源。例如智能马桶自动冲水系统，人体感应器检测到用户离开后，控制器延迟3秒启动冲水程序，水流传感器确认冲水完成后关闭阀门，避免了水资源的浪费。
未来科技挑战
复杂路况适应
自动驾驶系统在面对复杂路况时面临挑战，如暴雨、暴雪等恶劣天气下，道路标识模糊，传感器可能无法准确识别，影响系统对路况的判断。
特殊场景应对
特殊场景如道路施工、突发事件现场等，环境复杂多变，自动驾驶系统可能难以快速做出准确反应，无法像人类驾驶员一样灵活应对。
网络安全威胁
自动驾驶系统依赖网络通信，存在网络安全隐患。黑客可能攻击系统，干扰传感器数据传输或控制指令，导致车辆失控，危及乘客和道路安全。
你的创意空间站
任务内容
课后请大家设计一个智能书包防丢系统。要思考如何运用所学的控制系统知识，让书包在离开主人一定距离时能发出警报。
设计思路
可以从控制系统的组成入手，考虑输入模块（如距离传感器）、控制器（判断距离是否超出设定值）、输出模块（发出警报）和反馈模块（确认警报是否有效）。
成果展示
下节课我们将进行成果展示，大家可以用简单的图示或文字说明自己的设计方案，一起交流分享。六年级信息科技教案：第13课 闭环控制助稳定
一、教学目标
知识与技能
理解控制系统的定义、核心组成（输入、控制、输出、反馈模块）及特点（整体性、相关性、功能性、动态性）。
能结合生活中的实例（如空调、感应灯、红绿灯）分析控制系统的构成和工作原理。
过程与方法
通过小组讨论和案例分析，培养用整体性思维分析系统的能力。
通过设计实践活动，初步掌握控制系统的模块化设计思路。
情感态度与价值观
认识自动化技术对生活的影响，体会科技发展的重要性。
增强协作学习意识，激发创新思维。
二、教学重点与难点
重点：控制系统的组成与核心特点。
难点：动态性特点的理解（闭环控制中反馈的作用）。
三、教学方法
案例分析法：结合空调、红绿灯等实例讲解系统构成。
小组合作探究：观察教室内的系统（如照明、多媒体），完成表格填写。
任务驱动法：设计“智能书包防丢系统”，应用所学知识。
四、教学过程
1. 导入（5分钟）
情境导入：
展示生活中常见的自动化现象图片（如感应灯、自动门），提问： > “这些设备为什么能自动工作？它们背后有哪些共同规律？”
> 引导学生初步感知“控制系统”的概念。
2. 新课讲授（30分钟）
（1）控制系统的组成（结合课件第7页）
输入模块：传感器（如空调的温度传感器）。
控制器模块：核心“大脑”（如空调的微处理器）。
输出模块：执行器（如空调的压缩机）。
反馈模块：闭环控制的关键（如温度持续监测）。
（2）控制系统的特点（结合课件第9-16页）
整体性：系统由相互关联的部件构成整体（如班级系统、人体系统）。
相关性：部件间相互依赖（如空调开关损坏导致系统失效）。
功能性：系统有明确目标（如灌溉系统提供水分）。
动态性（拓展）：闭环控制的实时反馈（如红绿灯调整信号时长）。
案例演示：
红绿灯系统（课件第17页）：目标明确、自动调节、实时反馈。
自动灌溉系统（课件第18页）：模块协同实现节水功能。
3. 小组活动：观察教室中的系统（20分钟）
任务：填写表格（课件第6页），分析教室内的系统（如照明、多媒体、广播）。
讨论：各组展示成果，教师点评并补充（如校园中的其他系统）。
4. 总结与拓展（15分钟）
总结：
控制系统的核心是模块化协作与动态反馈。
自动化技术提升效率、保障安全、节约资源（课件第22页）。
思维拓展：
未来挑战：自动驾驶在复杂路况中的局限（课件第23页）。
创意任务：设计“智能书包防丢系统”（课件第24页），要求：
包含输入（距离传感器）、控制（判断逻辑）、输出（警报器）。
下节课展示设计方案（文字或图示）。
五、作业设计
基础作业：列举3个生活中的控制系统，分析其组成和功能。
实践作业：完成“智能书包防丢系统”设计草图，标注模块功能。
六、板书设计
控制系统构成与特点
1. 组成：输入→控制→输出→反馈
2. 特点：整体性、相关性、功能性、动态性
3. 应用案例：空调、红绿灯、自动灌溉
4. 未来挑战：自动驾驶的适应性
教学反思：
通过案例与活动增强学生参与感，需关注动态性概念的理解深度。
课后任务需提供范例引导，避免学生设计思路过于抽象。

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