资源简介

六年级信息科技学科教案
教学 内容 第五单元第3课 控制过程中的连续量 上课时间 总第 课时
教学 目标 信息意识：认识到连续量在控制系统中的普遍存在，理解温度、湿度、光照度等物理量是环境监测和控制的重要参数。培养关注生活中连续量变化及其影响的意识。 计算思维：理解连续量的概念——在一定范围内可以取无限个数值的变量。掌握通过传感器采集连续量数据、根据数据调节执行器的控制逻辑。 数字化学习与创新：能够通过“校园农植园自动通风模拟系统”实验，亲身体验连续量监测和控制的实现过程。在程序设计和调试中，培养数据分析和创新思维能力。 信息社会责任：认识到精确控制连续量对植物生长、能源节约、环境保护的重要意义。理解智能控制在提高生产效率、保障安全方面的价值。
教学重点、难点 教学重点： 1.理解连续量的概念——在一定范围内可以取无限个数值的变量。 2.认识温度、湿度、光照度等典型的连续量及其变化特性。 3.掌握根据温度变化自动调节电风扇转速的程序设计方法。 教学难点： 1.理解连续量“无限个数值”的含义及其与开关量的本质区别。 2.将温度传感器的实时监测值与电风扇转速建立对应关系。 3.理解连续量控制中“阈值”与“连续调节”的关系。
教学 准备
教学流程
（一）导入新课：环境中的连续量 教师活动：同学们，在农植园植物的养护过程中，我们需要了解植物生长环境中的温度、湿度、光照度等物理量，从而确保植物能够在适宜的环境中生长。在控制系统中，这些量通常作为连续量进行监测和控制。今天我们就来学习第3课——控制过程中的连续量。 学生活动：倾听导入，思考环境中还有哪些连续变化的量。 设计意图：以农植园养护情境引入，承接前两课的主题，自然过渡到连续量的学习。 （二）概念理解：什么是连续量？ 教师活动：呈现温度变化曲线图：通常，连续量会随着时间而连续变化。下图反映了某日某一地区上午7点至下午1点的温度与湿度变化情况。 学生活动：观察温度变化曲线，思考温度随时间的变化规律。 教师活动提问：从图中你发现了什么规律？ 预设1：学生回答温度从早上到下午逐渐升高，但有时升得快有时升得慢；湿度变化和温度相反，温度升高时湿度下降。 教师活动：观察得非常仔细！温度在7点是22℃，到8点变成23℃，9点变成24.5℃……这些数值是连续变化的，不是一下子就跳过去的。 教师活动：讲解连续量的概念：在控制过程中，连续量通常指的是在一定范围内可以取得无限个数值的变量，如温度、湿度等。人们通过对这些连续量进行监测、分析和调整，可以确保系统按照预定的要求或目标运行。为了实现这一目标，我们可以选用合适的传感器和执行器等设备来监测和控制这些连续量。 教师活动：板书：连续量：在一定范围内可以取无限个数值的变量（如温度、湿度、光照度） 教师活动：对比提问：上节课我们学习的开关量和今天的连续量有什么不同？ 预设2：学生回答开关量只有两种状态，连续量有很多种状态；开关量是0和1，连续量可以是任何数。 教师活动：非常准确！开关量只有“开”和“关”两种状态，而连续量可以在一个范围内取无数个值。比如空调的温度设定，可以从16℃调到30℃，中间有无数个可能的温度值。 设计意图：通过温度变化曲线的观察和开关量的对比，帮助学生建立对连续量的清晰认识，理解连续量与开关量的本质区别。 （三）应用拓展：温度传感器的应用 教师活动：温度传感器是一种常见的监测设备，它能够将温度这一物理量转换为电信号，从而方便我们进行温度的监测和控制。思考并讨论：生活中有哪些地方用到了温度传感器？分别给我们带来了哪些便利？ 学生活动：小组讨论，分享自己知道的温度传感器应用。 预设3：学生回答空调有温度传感器、冰箱有温度传感器、体温枪有温度传感器、汽车有温度传感器等。 教师活动：补充讲解：在智能家居安防系统中，当室内温度异常升高时，温度传感器会自动触发警报系统，提醒可能存在火灾风险；在智慧农植园中，温度传感器可以监测温室温度，从而确定何时打开或关闭通风口，以控制温室温度维持在适宜植物生长的范围…… 教师活动总结：除了温度传感器，生活和生产中还有很多设备能够对连续量进行监测，比如湿度传感器、光照度传感器、水位传感器等。它们在提高生活质量、保障安全、提升生产效率等方面发挥着重要作用。 设计意图：通过温度传感器应用场景的讨论，让学生理解连续量监测的广泛用途，将课堂学习与生活实际相联系。 （四）实验准备：自动通风系统设计 教师活动：布置实验任务：接下来，我们将设计一个校园农植园自动通风模拟系统，使其能根据农植园环境温度的变化自动控制电扇的风力大小，实现对农植园环境温度的自动调节。 教师活动：介绍实验准备：过程与控制实验板（温湿度传感器、电扇、显示屏）、数据线、编程软件等。 教师活动：强调实验目标：实时监测环境温度并同步将监测数值显示在显示屏上，同时根据监测数值调节电扇转速。环境温度越低，电扇转速越慢，风力越小；环境温度越高，电扇转速越快，风力越大。 设计意图：明确实验任务和目标，为后续实验操作做好铺垫。 （五）实验操作：自动通风系统实现 教师活动：讲解实验过程1：用数据线将过程与控制实验板连接至计算机。 学生活动：连接设备。 教师活动：讲解实验过程2：启动编程软件，单击左下角“扩展中心”，选择并加载“过程与控制实验板”。单击“启动”按钮，并最小化弹出窗口。 学生活动加载扩展。 教师活动：讲解实验过程3：编写“校园农植园自动通风模拟系统”程序，可实现实时监测环境温度并显示，同时根据温度调节电扇转速。 教师活动：示范编程思路： 从温度传感器读取当前温度值 将温度值显示在显示屏上 根据温度值设置电扇转速：温度越高，转速越快 教师活动提示：可以设置几个温度区间，每个区间对应不同的转速。比如： 温度<20℃：转速0（关闭） 20℃≤温度<25℃：转速30（低速） 25℃≤温度<30℃：转速60（中速） 温度≥30℃：转速100（高速） 学生活动：尝试编写程序。 教师活动：讲解实验过程4-5：选择COM口，连接设备，将程序下载到过程与控制实验板中，测试并观察程序的运行情况。根据实验情况，调整温度的阈值，再重新测试。 学生活动：下载程序，测试运行，观察现象。 教师活动提问：实验过程中观察到了什么现象？ 预设4：学生回答用手握住温度传感器时温度升高，风扇转速变快；松开后温度下降，风扇转速变慢。 教师活动：引导实验结论：当环境温度升高时，风扇转速会自动加快，风力增大，从而实现对农植园环境温度的有效调节；当环境温度降低时，风扇转速会自动减慢，风力减小，以节约能源并维持适宜的环境温度。 设计意图：通过动手实验，让学生亲身体验连续量控制的实现过程，理解“根据输入量的变化调节输出量”的控制逻辑。 （六）思考交流：连续量的关联与功能扩展 教师活动：组织思考交流1：在农植园中，还有哪些连续量会随着环境温度的变化而变化？ 学生活动：小组讨论，思考温度与其他连续量的关系。 预设5：学生回答空气湿度会变化、土壤湿度会变化、植物蒸腾速率会变化、土壤温度会变化。 教师活动总结： 空气湿度：温度升高，水分蒸发加快，空气湿度通常会降低；温度降低，空气湿度则可能升高。 土壤湿度：温度升高会加速土壤水分蒸发，导致土壤湿度下降。 植物蒸腾速率：温度升高，植物的蒸腾作用会增强，水分散失加快。 土壤温度：环境温度的变化会直接影响土壤表层的温度。 教师活动：组织思考交流2：通风系统除了能给环境降温，还能除湿。思考如何利用温湿度传感器的空气湿度测量功能，给通风系统增加自动除湿的功能？ 学生活动：小组讨论，思考功能扩展方案。 预设6：学生回答可以增加湿度判断，当湿度过高时也启动风扇；可以设置湿度阈值，超过阈值就加快风扇转速。 教师活动：总结修改思路： 可以在现有程序的基础上，增加对空气湿度的判断逻辑。 当检测到的空气湿度超过预设的阈值（例如高于70%）时，自动提高风扇的转速，加快空气流通，加速水分蒸发，从而降低空气湿度。 当空气湿度低于预设的阈值（例如低于40%）时，可以适当降低风扇转速，避免空气过于干燥。 这样，通风系统就可以同时实现自动调温和自动除湿的双重功能。 教师活动进一步引导：这就是连续量控制的优势——我们可以根据多种输入量综合决策，实现更智能的控制。 设计意图：通过思考交流，引导学生理解连续量之间的相互关联，培养系统思维和功能拓展的创新能力。 （七）课堂总结：梳理收获 教师活动：今天我们学习了什么？谁来总结一下？ 预设7：学生回答我们学习了连续量，知道了温度、湿度等是连续量；学会了用温度传感器监测温度并自动调节风扇转速；还讨论了连续量之间的关系和功能扩展。 教师活动总结： 第一，连续量的概念——在一定范围内可以取无限个数值的变量，如温度、湿度、光照度等。 第二，连续量与开关量的区别——开关量只有两种状态，连续量有无数种状态。 第三，连续量的监测——通过传感器将物理量转换为电信号，实时获取数据。 第四，连续量的控制——根据输入量的变化，连续调节输出量的大小（如风扇转速）。 第五，连续量的关联——各种连续量相互影响，可以综合决策实现更智能的控制。 教师活动：布置课后观察：回家观察家里的智能设备，找一找哪些设备使用了连续量控制？它们是如何根据输入量调节输出量的？下一节课我们将学习“开关量与连续量”，了解两种量之间的转换关系。 设计意图：帮助学生梳理本课所学知识，形成系统认知，并为下一节课的学习做好铺垫。

展开更多......

收起↑