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第4.1课《认识常见的执行装置》教学设计
课题 认识常见的执行装置 单元 第四单元 学科 信息科技 年级 六年级
核心素养目标 信息意识：通过探究各类执行装置的工作原理，在案例分析中培养对机械结构、电子元件等执行装置的辨识能力。计算思维：通过表格归纳等工具建立执行装置与功能的对应关系。学会将复杂执行系统分解为动力部件、机械部件等功能模块。数字化学习与创新：运用仿真软件或实物模型，体验不同执行装置的工作特性。尝试设计多执行装置协同方案，培养机电一体化的创新思维。信息社会责任：在设计执行系统时，需要考虑安全性、环保性和伦理规范，形成负责任的技术应用意识。
教学重点 辨别机械结构、电子元件等执行装置等。
教学难点 运用仿真软件或实物模型，体验不同执行装置的工作特性。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 第4.1课 认识常见的执行装置1、观看视频。2、活动背景：控制系统可以有多种感知进行输入，那么是不是也可以有多种执行进行输出？结合生活实际中的火灾警报器，当火灾发生时，警报器发出警报声，同时警报灯闪烁；还有噪声检测仪，当环境声音达到噪声级别时，噪声检测仪不仅显示声音数值，还发出提示声音并闪烁红灯。让我们一起去认识控制系统的多种执行吧。壮壮认为控制系统通过检测装置获取多种感知，那么多种执行肯定也少不了执行装置的支持。究竟什么是执行装置？它具体做什么呢？壮壮决定继续学习来寻找答案。 课程新知导入。 帮助学生初步理解本课研究内容。
讲授新课 新知讲解：一、案例分析射箭是一项古老而又现代的体育运动。如果将射箭这一过程看成是一个控制系统，那么控制的对象就是弓箭，控制的目的就是使箭飞向期望的落点。分析人在射箭过程中发出控制指令和执行指令分别是身体的哪个部位，并完成下表。控制系统发挥对应功能的身体部位发出指令大脑（决策）执行指令手臂（拉弓射箭）执行装置是按照控制指令执行控制行为的装置。骑自行车和射箭都要通过人的肢体去控制，人的肢体就是相应控制系统的执行装置。生活中的执行装置案例场景执行装置功能自动门直流电机+红外传感器检测到人时驱动门体开关洗衣机交流电机+排水电磁阀控制滚筒旋转和排水红绿灯LED灯组+定时控制器按程序切换灯光颜色3D打印机步进电机+热端喷头精准移动和材料挤出二、想一想很多控制系统会将电动机作为执行装置的一部分。按工作电源种类划分，电动机可分为直流电动机、交流电动机。请上网查阅资料，将两种不同类型的电动机填在相应的横线上。1、家用电风扇、洗衣机、电冰箱等，使用的是 220V 的交流电动机。2、电动玩具常用的是直流电动机。三、做一做壮壮发现生活中有些控制系统的执行装置还能显示文字、闪烁灯光、发出声音、发送信号等，下面让我们一起体验“模拟温度报警器”的多个执行装置吧。1、使用编程软件打开文件“模拟温度报警器程序”。2、点击绿旗，执行程序，显示屏显示20℃，说明温度正常。3、点击“开启/关闭”按钮开启温度报警器。4、通过“上调温度”或“下调温度”两个按钮可以模拟改变环境温度。每按一次“上调温度”按钮，温度可以上升1℃；每按一次“下调温度按钮，温度可以下降1℃。5、观察温度报警器的执行状况，并进行记录。（1）当环境温度在15~25℃，显示屏显示温度正常；（2）当环境温度大于25 ℃，显示屏显示高温警报；（3）当环境温度小于15 ℃，显示屏显示低温警报，声光报警器会闪烁红灯且发出警报声，还会将信号发送至监控中心。6、下图为温度报警器的模拟造型，找出它的执行装置，并说明具体的执行内容，完成表格填写。装置执行内容显示器显示当前的环境温度及提示信息声光报警器闪烁灯光、发出警报声信号发送模块将温度异常信号传输至监控中心或其他联网设备温度调节按钮通过"上调温度""下调温度"按钮模拟环境温度变化（每按一次±1℃）开关按钮控制整个报警器系统的开启/关闭状态四、读一读机器人作为一个完整的自动化控制系统，执行装置是其中一个重要的组成部分。执行装置接收控制指令，并对控制对象施加控制作用，在此过程中，机器人执行实际动作的部件相当于人类的四肢。人类完成很多事情都需要依靠四肢的配合，比如用手拿东西、用双腿行走等。对机器人来说也是这样，比如机器人是通过机械爪抓取物体、依靠轮子进行移动等。机器人的电动执行装置由驱动部分和机械部分组成。以移动机器人底盘为例，它的驱动部分为电机，作用是提供动力;机械部分是安装座，轮子和板材等，用于提供物体支撑。机器人机械臂中常用的执行装置是舵机。舵机是电机的一种应用，通常需要和机械结构组合在一起以控制角度变化，这样机器人才能完成转动关节、“握住”与“释放”物体等动作。机器人中的执行装置1、移动机器人驱动轮：直流电机+编码器（测速）履带：电机+橡胶履带（适应复杂地形）2、机械臂关节：舵机/伺服电机（控制转动角度）末端执行器：气动吸盘/电动夹爪（抓取物体）3、无人机螺旋桨：无刷电机（高转速推进）云台：舵机稳定相机（防抖拍摄）五、课堂练习完成课件19—20页的课堂练习题。六、拓展延伸1、执行装置的类型按功能分类：动力输出类：电动机（直流/交流）、液压马达、气动马达运动转换类：舵机（角度控制）、步进电机（精准定位）、直线电机（线性运动）信号输出类：LED灯、蜂鸣器、显示屏（LCD/OLED）机械动作类：机械爪、伸缩杆、齿轮组2、执行装置的工作原理电动机：电能→磁场→转子旋转（可通过PWM调速）舵机：接收角度信号→内部电机+齿轮组→输出轴旋转（0°~180°）蜂鸣器：电流通过电磁线圈→振动膜发声（分有源/无源类型）执行装置的科技前沿智能家居：语音控制窗帘（电机+WiFi模块）工业机器人：六轴机械臂（高精度伺服系统）仿生科技：波士顿动力机器狗液压执行器 进行射箭控制系统案例分析。拓展生活中常见的执行装置案例。学习电动机这一执行装置。进行“迷你温度报警器”执行装置控制体验。学习机器人执行装置相关内容。拓展机器人中的执行装置相关内容。完成课堂练习。进行知识拓展。 帮助学生初步了解执行装置的定义，并分辨控制指令的发出和执行部位。为后续认识常见的执行装置打好基础。进一步了解和认识执行装置，拓展学生知识储备。进一步学习执行装置——电动机这一类别，深化学生对执行装置的认知。引导学生进行理论与实践，提高学生动手及思考的综合实践能力。深化学生对本课所学内容的理解和掌握。进一步了解读一读中“机器人执行装置”内容，拓展学生知识面。考察学生对本课所学内容的理解和掌握。拓展学生知识储备。
课堂小结 认识常见的执行装置1.进行新知引入2.认识执行装置控制系统3.进行温度报警器执行装置控制4.完成课堂练习5.进行相关知识拓展 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
课后作业 1、请同学们课后仔细观察，找出3个生活中的执行装置，并具体说说它的功能是什么。 布置作业 拓展学生的学习能力
课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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