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第12课　闭环控制助稳定 教学设计
课题 闭环控制助稳定 单元 第三单元 学科 信息科技 年级 六年级
教材分析 通过控制，各种设备能按预先设置的规则进行工作，达到人们期望的目标。例如，为了实现对室内温度的控制，可以利用空调自动调节室内的温度；为了实现对汽车速度的控制，可以人工控制加速踏板和制动踏板，让汽车加速、减速或停止；为了实现对土壤湿度的控制，在土壤干燥时自动打开灌溉器。人工控制和自动控制是什么？各自的特点是什么？为什么有的系统具有自动调节的功能？本单元将引领学生探究控制系统中的这些问题。本单元主要对应课程标准中“通过分析具体案例，了解反馈是过程与控制中的重要手段，初步了解反馈对系统优化的作用”和“通过分析具体过程与控制系统的实例，了解系统的输入与输出可以是开关量或连续量，了解连续量可以经由阈值判断形成开关量，掌握开关量的简单逻辑运算”这两条内容要求。在教学内容处理上，首先引入学生比较熟悉的人工控制和自动控制案例，然后分析开环控制的过程，由开环控制不能满足的需求引出反馈和闭环控制，引导学生思考，培养他们的创新能力。本节课我们一起来学习相关知识内容。
学习目标 1．能结合控制系统实例描述闭环控制的过程。2.了解闭环控制系统的特点和应用。3．理解反馈对控制系统的优化作用。
重点 简要描述闭环控制系统的特点。分析闭环控制的工作过程，绘制闭环控制工作过程示意图。
难点 绘制闭环控制工作过程示意图。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 上节课，我们设计了一个具有反馈功能的微波炉，并画出了它的工作过程示意图。这种具有反馈功能的微波炉对我们有什么好处？它的加热过程有什么特点呢？ 学生认真聆听、讨论。 引发学生的兴趣与思考。
讲授新课 一、分析闭环控制的过程如果微波炉具备反馈，它的数据流会形成一个闭环，这时的微波炉是一个“闭环控制系统”。1．设置初始温度T0（加热后达到的温度），如 T0=45℃。2．检测食物温度，得到温度T。3．把T与45℃进行比较。如果 T小于45℃，说明食物还没有加热好，输入端获得反馈数据，产生新的输入数据，继续加热。如果T不小于45℃，输出加热结束的信号，微波炉停止工作。 二、描述空调控制室内温度的过程空调的温度调节过程属于自动控制。其实这个过程就属于闭环控制。例如夏天，让空调把屋里温度控制在26℃。空调的温度检测器随时检测室内温度，并与设置的温度作比较，如果两个数值之间存在差值，空调就会通过自动控制进行调节，产生新的反馈，使室内温度保持 26 ℃的相对稳定状态。三、了解闭环控制系统的主要特点及应用闭环控制系统在生产生活中有着广泛的应用，如电冰箱、电压力锅、能设定温度的烧水壶、恒温蔬菜大棚、鱼塘自助注水系统等。它们在一定范围内能够保持稳定，说明闭环控制系统有着很强的自我调节能力。除此之外，闭环控制系统还有哪些主要特点呢？让学生以小组为单位上网查阅资料，了解闭环控制系统的主要特点以及在我们生活中的应用。 学生认真聆听教师讲解，积极参与讨论；小组讨论完成学习活动教师引导学生思考：积极参与小组讨论，分享并讨论自己的见解和发现。 激发学生的学习兴趣，引导学生关注寻找解决问题的途径与方法，以及解决问题并验证结果等阶段。通过互动讨论。促进学生之间的交流与合作。为后续课程打下基础。
作业布置 在虚拟仿真工具中运行自动加热饮水机，观察它的工作过程，然后阅读程序，了解闭环控制的过程。
课堂小结 1．控制系统中如果存在反馈，它就属于闭环控制。2．闭环控制系统能对输出的结果进行自动检测，然后通过反馈通路回到输入端形成新的输入，再产生新的输出，促进系统的优化。3．闭环控制系统具备自动调节能力，具有较强的稳定性。4．闭环控制系统一般在需要保持恒定状态的环境中有着广泛的应用。例如，冰箱可以提供恒温的储藏环境、空调可提供恒定的室内温度、温室大棚能提供恒定温度的种植环境等。
板书 一、分析闭环控制的过程二、描述空调控制室内温度的过程三、了解闭环控制系统的主要特点及应用
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第12课　闭环控制助稳定
(义务教育版）六年级上册
教学目标
1
新知导入
2
议一议
3
想一想
4
学一学
5
练一练
6
课堂总结
7
作业布置
8
1
教学目标
1．能结合控制系统实例描述闭环控制的过程。
2.了解闭环控制系统的特点和应用。
3．理解反馈对控制系统的优化作用。
2
新知导入
上节课，我们已经设计了一个具有反馈的微波炉，并画出了它的工作过程示意图。
3
议一议
带反馈的那一段过程，像不像一个环形
4
想一想
像！那么与开环控制对应，这个微波炉是不是属于闭环控制呢？
5
学一学
一、分析闭环控制的过程
如果微波炉具备反馈，它的数据流会形成一个闭环，这时的微波炉是一个“闭环控制系统”。
输入
输出
计算
参考温度
（阈值）
微波炉加热
检测到的温度与设定的温度比较；根据结果生成指令
检测
反馈
检测到的温度
5
学一学
1．设置初始温度T0（加热后达到的温度），如 T0=45℃。
2．检测食物温度，得到温度T。
3．把T与45℃进行比较。
如果 T小于45℃，说明食物还没有加热好，输入端获得反馈数据，产生新的输入数据，继续加热。
如果T不小于45℃，输出加热结束的信号，微波炉停止工作。
一起来分析微波炉的闭环控制过程。
5
学一学
根据刚才了解的微波炉闭环控制过程，试着填写这个流程图。
5
学一学
来看一看，你填对了吗？
5
学一学
1．输出端和输入端之间存在反馈通路。
2．系统的输出结果对控制过程有影响。
3．输入和输出之间组成一个环形回路。
5
学一学
二、描述空调控制室内温度的过程
我们设计了一个闭环控制的微波炉，可是目前市场上还买不到这种微波炉。那么，我们见过的电气设备，哪一个属于闭环控制呢？
空调调节室温就属于闭环控制。
5
学一学
空调的温度调节过程属于自动控制。其实这个过程就属于闭环控制。例如夏天，让空调把屋里温度控制在26℃，它的示意图如下。
输入
输出
计算
制冷26℃
（阈值）
空调制冷
检测到的温度值与设定的温度（阈值）比较,根据结果生成指令
检测
反馈
检测到的温度
当前温度
5
学一学
如果 。
如果 ，空调停止降温（升温 ）。
1．设置一个参考温度（阈值）T0 = 。
2．检测室内温度值，得到温度T。
3．比较T与T0的 。
空调控制温度调节的过程如下（填空）。
大家来填一填。提示一下，夏天室内温度可以控制在 26℃ 。
5
学一学
空调的温度检测器随时检测室内温度，并与设置的温度作比较，如果两个数值之间存在差值，空调就会通过自动控制进行调节，产生新的反馈，使室内温度保持 26 ℃的相对稳定状态。
大家来填一填。
5
学一学
三、了解闭环控制系统的主要特点及应用
以小组为单位，上网查阅资料，了解闭环控制系统主要有哪些特点。
1．闭环控制，对输出进行检测吗？
2．检测得到的数据传回到工作过程中的哪个环节？
4．新的输出是不是越来越接近预期（目标结果）？
3．是不是产生新的输出？
自我调节能力比较好
抗干扰能力强
最终的输出更接近人们的预期目标
5
学一学
1． 闭环控制，是不是增加了反馈通路？
2．反馈通路是不是需要设备？
4．可能会反复检测、不断反馈，是不是会影响控制系统的反应速度？
3．闭环控制，是不是增加了“比较”运算？是不是需要设备？
结构相对比较复杂
成本相对较高
反应速度相对较慢
以小组为单位，上网查阅资料，了解闭环控制的系统主要有哪些特点。
以小组为单位，上网查阅资料，了解闭环控制在我们生活中主要有哪些应用。
恒温、恒湿环境的控制
恒定水位的控制
5
学一学
6
练一练
学校一般会配备自动加热的饮水机，保证大家能喝到温开水。以小组为单位，围绕以下问题开展探究活动。
探究的问题 我们的回答
适宜直接饮用的水温是多少
从学校饮水机接的水，水温是多少
影响加热效果的因素有哪些
7
课堂总结
1．控制系统中如果存在反馈，它就属于闭环控制。
2．闭环控制系统能对输出的结果进行自动检测，然后通过反馈通路回到输入端形成新的输入，再产生新的输出，促进系统的优化。
3．闭环控制系统具备自动调节能力，具有较强的稳定性。
4．闭环控制系统一般在需要保持恒定状态的环境中有着广泛的应用。例如，冰箱可以提供恒温的储藏环境、空调可提供恒定的室内温度、温室大棚能提供恒定温度的种植环境等。
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作业布置
在虚拟仿真工具中运行自动加热饮水机，观察它的工作过程，然后阅读程序，了解闭环控制的过程。
我接的水不烫，能直接喝。
说明饮水机既要把水烧开，又要迅速降温。
输入
输出
计算
参考温度
（阈值）
加热或降温
检测到的温度与设定的温度（阈值）比较，根据结果生成指令
检测
反馈
检测到的温度
9
板书设计
一、分析闭环控制的过程
二、描述空调控制室内温度的过程
三、了解闭环控制系统的主要特点及应用
　
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