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第3.13课《物联网控制与反馈》教学设计
课题 物联网控制与反馈 单元 第三单元 学科 信息技术 年级 七年级
核心素养目标 信息意识：能够了解物联网控制与反馈的完整流程，理解手动与自动控制的应用场景，体会万物互联中智能调控的实现逻辑。计算思维：学会分析智能水位控制等场景的控制逻辑，理解反馈闭环运行规律，提升系统分析与问题解决的效率，优化控制策略的设计思路。数字化学习与创新：能够探索用开源硬件与代码实现水位自动控制，绘制控制流程图，创新实践验证与成果展示的形式，提升技术实践与创新能力。信息社会责任：能够认识智能控制在生活中的应用价值，理解安全可靠的控制对设备稳定运行的重要性，提升技术应用的责任意识与安全意识。
教学重点 能够了解物联网控制与反馈的完整流程，理解手动与自动控制的应用场景，体会万物互联中智能调控的实现逻辑。
教学难点 能够认识智能控制在生活中的应用价值，理解安全可靠的控制对设备稳定运行的重要性，提升技术应用的责任意识与安全意识。
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3.13课 物联网控制与反馈一、新知引入1、学习目标:通过对控制方式的认识和学习，了解物联网设备的一般控制形式;通过物联系统原型功能实现的实践与体验，了解物联网中控制与反馈的实现过程。（播放视频） 你知道智能窗帘为什么能自动开合吗 智能手环等可穿戴设备能够检测心率、步数、睡眠等数据，你认为它在检测到身体数据畀常时可以提供哪些帮助 观看视频初识控制反馈 引导学生感知核心逻辑
讲授新课 新知讲解：在物联网中，当传感器获取大量数据后，经过对数据的分析、处理，通过控制技术就可以实现对相关设备的控制。一、控制与反馈在物联网中，控制与反馈的过程一般是通过传感器对外界信息进行感知，由控制器将获取的信息以控制信号的形式传递给执行器，再通过执行器作用于受控对象，当受控对象信号输出后，其信号值同时反馈给控制器，对信号的再次输出产生影响，从而起到制约作用，以达到预定的目的，如图13-1所示。在"校园农场"物联系统原型中，控制与反馈的应用场景随处可见。例如，"智能水位控制"子系统原型中水培植物的自动水位控制过程，通过超声波传感器检测水值物器血中的水位，当水位低于阙值时，传感器将信息传送到控制器，控制器将水泵通电指令发送到执行器，执行器打开水泵开始供水，同时传感器实时监测水位信息再反遗给控制器，当水位达到设定值时，实现关闭水泵供水的操作，如图13-2所示。知识链接控制器、执行器在物联网中，控制器是指将接收到的信息进行处理后发出控制信号的装置，执行器是指接收控制信号并对受控对象施加控制作用的装置。亲身体验找出生活中智能控制实例，分析其控制的流程，并画出流程图。二、控制的形式 根据控制主体的不同，控制的形式可分为手动控制与自动控制。 1.手动控制手动控制是由人直接或间接操纵的控制。人工远程控制是常见的手动控制，它是指借助计算机、手机等终端连接到物联网设备，通过软件发指令，以实现对远程设备的控制。例如，某智能品牌的APP，通过网络连接到在线设备，实现开关、定时、模式调整等操作，如图13-3所示。 2.自动控制 自动控制是指对采集到的数据进行分析和处理，并按已定的控制规则,决定将要采取的控制行为。自动控制系统在日常应用中比较广泛，如火车站人脸识别进站系统，当旅客在进站的闸机上刷身份证后，进站闸机系统自动识别身份证信息，同时进行人脸识别对比，并在数据库中查找这一身份信息，判断旅客是否购买了本站车次车票，然后做出是否打开闸机的决定，如图13-4所示。开动脑筋你接触过哪些自动控制的智能设备，它们是如何实现自动控制的 答：生活中常见自动控制智能设备有智能空调、自动扫地机、智能路灯。它们通过传感器采集环境数据，传输至控制核心与预设阈值比对，再驱动执行部件运作，形成感知 — 判断 — 执行的闭环自动控制。三、应用实例"智能水位控制"子系统原型中的水位控制在"智能水位控制"子系统原型中，将超声波传感器与开源硕件相连接，可以制作一个水培物的水位控制装置。例如，应用控制板，通过扩展板连接超声波传感器、维电器模块、直流抽水系等设备，实现低于预设水位自动供水的功能，方法如下: (1)连接控制板、扩展板、水位传感器(P1引脚)、维电器模块(P16引脚)、直流抽水水系，并接到计算机。(2)打开IDE程序，导人如下代码:(3)单击"烧录"按钮，将程序上传到控制板，调试超声波传感器在水位上方的合适位置。当前水位低于所设定的阑值时，水泵开始供水;当前水位已达设定的闹值时，水泵停止供水。四、随堂作业 1.生活中有哪些智能设备能够实现远程控制 请举例说明。 2.完成"智能水位控制"子系统原型的程序编写，并验证智能水位控制功能。答：生活中可远程控制的智能设备有智能空调、智能灯、智能门锁、智能加湿器等。以智能空调为例，通过手机 APP 连接空调内置的物联网模块，可远程开启 / 关闭空调、调节温度与模式；智能门锁则能通过 APP 远程授权临时密码、查看开门记录。编写智能水位控制程序时，先设定水位阈值，通过代码读取水位传感器数据，编写条件判断逻辑：水位低于阈值启动水泵加水，高于阈值停止水泵，将程序上传至控制器后，模拟加水 / 放水验证功能是否按阈值精准触发。四、课堂练习完成课堂练习18-20页。五、拓展延伸1、物联网控制（观看视频）2、远程控制安全加固3、水位双阈值联动4、多设备物联协同 学习控制反馈完整流程了解两者定义与功能找实例分析画流程图学习手动控制应用场景列举设备说明控制原理实操编写验证控制程序举例说明远程控制设备完成 18-20 页课堂练习观看视频拓展控制认知 让学生理解闭环逻辑帮助学生知晓核心部件锻炼学生流程梳理能力让学生掌握手动控制逻辑帮助学生理解自动控制逻辑提升学生编程实践能力检验学生应用认知水平巩固学生知识掌握程度拓宽学生控制知识边界
课后作业 1、列举两种可远程操控的智能设备，阐述其控制原理，再设计智能水位系统的核心判断逻辑。 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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第三单元 第13节
物联网控制与反馈
（浙教版）七年级
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
能够认识智能控制在生活中的应用价值，理解安全可靠的控制对设备稳定运行的重要性，提升技术应用的责任意识与安全意识。
能够探索用开源硬件与代码实现水位自动控制，绘制控制流程图，创新实践验证与成果展示的形式，提升技术实践与创新能力。
学会分析智能水位控制等场景的控制逻辑，理解反馈闭环运行规律，提升系统分析与问题解决的效率，优化控制策略的设计思路。
能够了解物联网控制与反馈的完整流程，理解手动与自动控制的应用场景，体会万物互联中智能调控的实现逻辑。
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新知讲解
第十三节：物联网控制与反馈
学习目标
通过对控制方式的认识和学习，了解物联网设备的一般控制形式;通过物联系统原型功能实现的实践与体验，了解物联网中控制与反馈的实现过程。
03
新知讲解
第十三节：物联网控制与反馈
03
新知讲解
你知道智能窗帘为什么能自动开合吗
智能手环等可穿戴设备能够检测心率、步数、睡眠等数据，你认为它在检测到身体数据畀常时可以提供哪些帮助
03
新知讲解
在物联网中，当传感器获取大量数据后，经过对数据的分析、处理，通过控制技术就可以实现对相关设备的控制。
03
新知讲解
一、控制与反馈
在物联网中，控制与反馈的过程一般是通过传感器对外界信息进行感知，由控制器将获取的信息以控制信号的形式传递给执行器，再通过执行器作用于受控对象，当受控对象信号输出后，其信号值同时反馈给控制器，对信号的再次输出产生影响，从而起到制约作用，以达到预定的目的，如图13-1所示。
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新知讲解
在"校园农场"物联系统原型中，控制与反馈的应用场景随处可见。例如，"智能水位控制"子系统原型中水培植物的自动水位控制过程，通过超声波传感器检测水值物器血中的水位，当水位低于阙值时，传感器将信息传送到控制器，控制器将水泵通电指令发送到执行器，执行器打开水泵开始供水，同时传感器实时监测水位信息再反遗给控制器，当水位达到设定值时，实现关闭水泵供水的操作，如图13-2所示。
03
新知讲解
知识链接
控制器、执行器
在物联网中，控制器是指将接收到的信息进行处理后发出控制信号的装置，执行器是指接收控制信号并对受控对象施加控制作用的装置。
03
新知讲解
亲身体验
找出生活中智能控制实例，分析其控制的流程，并画出流程图。
03
新知讲解
二、控制的形式
根据控制主体的不同，控制的形式可分为手动控制与自动控制。
1.手动控制
手动控制是由人直接或间接操纵的控制。人工远程控制是常见的手动控制，它是指借助计算机、手机等终端连接到物联网设备，通过软件发指令，以实现对远程设备的控制。例如，某智能品牌的APP，通过网络连接到在线设备，实现开关、定时、模式调整等操作，如图13-3所示。
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新知讲解
2.自动控制
自动控制是指对采集到的数据进行分析和处理，并按已定的控制规则,决定将要采取的控制行为。自动控制系统在日常应用中比较广泛，如火车站人脸识别进站系统，当旅客在进站的闸机上刷身份证后，进站闸机系统自动识别身份证信息，同时进行人脸识别对比，并在数据库中查找这一身份信息，判断旅客是否购买了本站车次车票，然后做出是否打开闸机的决定，如图13-4所示。
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新知讲解
开动脑筋
你接触过哪些自动控制的智能设备，它们是如何实现自动控制的
生活中常见自动控制智能设备有智能空调、自动扫地机、智能路灯。它们通过传感器采集环境数据，传输至控制核心与预设阈值比对，再驱动执行部件运作，形成感知 — 判断 — 执行的闭环自动控制。
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新知讲解
三、应用实例"智能水位控制"子系统原型中的水位控制
在"智能水位控制"子系统原型中，将超声波传感器与开源硕件相连接，可以制作一个水培物的水位控制装置。例如，应用控制板，通过扩展板连接超声波传感器、维电器模块、直流抽水系等设备，实现低于预设水位自动供水的功能，方法如下:
(1)连接控制板、扩展板、水位传感器(P1引脚)、维电器模块(P16引脚)、直流抽水水系，并接到计算机。
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新知讲解
(2)打开IDE程序，导人如下代码:
(3)单击"烧录"按钮，将程序上传到控制板，调试超声波传感器在水位上方的合适位置。当前水位低于所设定的阑值时，水泵开始供水;当前水位已达设定的闹值时，水泵停止供水。
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新知讲解
随堂练习
1.生活中有哪些智能设备能够实现远程控制 请举例说明。
2.完成"智能水位控制"子系统原型的程序编写，并验证智能水位控制功能。
生活中可远程控制的智能设备有智能空调、智能灯、智能门锁、智能加湿器等。以智能空调为例，通过手机 APP 连接空调内置的物联网模块，可远程开启 / 关闭空调、调节温度与模式；智能门锁则能通过 APP 远程授权临时密码、查看开门记录。
编写智能水位控制程序时，先设定水位阈值，通过代码读取水位传感器数据，编写条件判断逻辑：水位低于阈值启动水泵加水，高于阈值停止水泵，将程序上传至控制器后，模拟加水 / 放水验证功能是否按阈值精准触发。
04
课堂练习
一、选择题
1、下列设备中，不能实现远程控制的是（ ）
A. 智能灯 B. 普通机械台灯
C. 智能空调 D. 智能门锁
2、智能水位控制系统中，负责采集水位数据的核心部件是（ ）
A. 水位传感器 B. 显示屏
C. 水泵开关外壳 D. 外接电源线
B
A
04
课堂练习
3、智能水位控制程序的核心逻辑是对比实时水位与（ ）
A. 随机数值 B. 预设水位阈值
C. 设备出厂编号 D. 程序运行时长
4、智能设备实现远程控制的基础是（ ）
A. 设备外观美观 B. 具备网络通信模块
C. 手动操作按键多 D. 设备体积较大
B
B
04
课堂练习
二、判断题
1、智能门锁可通过手机 APP 实现远程授权开锁、查看开锁记录。（ ）
2、智能水位控制系统只需要水泵，无需传感器即可正常工作。（ ）
3、远程控制智能设备，需要设备与网络正常连接。（ ）
4、当智能水位系统检测到水位低于阈值时，应启动水泵补水。（ ）
5、所有家用电器，无需改造都能直接实现远程自动控制。（ ）
√
X
√
X
√
05
拓展延伸
物联网控制
05
拓展延伸
远程控制安全加固
智能设备远程控制需搭建安全防护体系，采用数据加密传输、多重身份校验机制，绑定专属设备账号，防范非法入侵与指令劫持，保障远程操控与系统运行的稳定性、安全性。
05
拓展延伸
水位双阈值联动
智能水位系统可设置高低双阈值，低于低阈值启动水泵补水，高于高阈值关停水泵并触发声光报警，同时向终端推送预警信息，全方位避免缺水、溢水风险，强化控制可靠性。
05
拓展延伸
多设备物联协同
将智能水位控制系统接入智能家居平台，可与电磁阀、液位检测仪、漏水传感器联动，实现多设备数据互通、协同运作，打造一体化智能管控场景，拓展系统应用边界。
08
板书设计
物联网控制与反馈
一、控制与反馈
二、控制的形式
三、应用实例"智能水位控制"子系统原型中的水位控制
课后作业:
1、列举两种可远程操控的智能设备，阐述其控制原理，再设计智能水位系统的核心判断逻辑。
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