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信息科技 单元1 活动2 从无限到有限——连续量与状态控制
课题 从无限到有限——连续量与状态控制 单元 单元一 学科 信息科技 年级 六年级
教材分析 《从无限到有限——连续量与状态控制》该课时教材编排了“连续量和阈值—构思并设计植物生长提醒装置系统—利用编程模拟植物生长提醒装置—阈值设定在系统控制中的作用”等意义学习活动，能够让学生有创造思维，能够了解什么是连续量和开关量、在生活中有哪些应用场景，并且能够知道我们为什么要去学习连续量和开关量，对应的意义是什么，有什么好处。教材编排合理，教学环节注重实践与理论相结合，教材内容贴近学生生活实际，符合六年级学生认知特点。
教学目标 1、能识别生活、设备中的连续量与开关量，感知数据信号的作用，学会用数据描述事物状态。 2、掌握数据类型区分、数值判断、信号转换逻辑，学会用规则设计控制流程。 3、借助硬件、编程完成装置设计，利用数字技术实现创意，动手创新智能作品。 4、合理使用智能设备与电子元件，树立安全操作意识，懂得科技服务生活的理念。
重点 一、认识连续量二、构思并设计植物生长提醒装置系统
难点 1、如何将连续量转换为开关量
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2课 从无限到有限——连续量与状态控制1、本课中你将学习：什么是连续量如何将连续量转换为开关量2、上节课我们学习了系统的有限状态与开关量，尝试用开关量控制系统的状态变化。但在现实生活中还有许多系统状态是无限的、连续的，例如，声音、温度、湿度、亮度等。这样的系统我们又该如何进行控制呢 观看视频 明确本课学习目标，更清晰所研究的主要内容。 从系统状态是无限情境引入本课内容，吸引学生的学习兴趣，更快的进入学习状态。
讲授新课 一 、新知讲解1、连续量和阈值回忆一下电热水壶的烧水步骤，连接电源，闭合开关，水壶烧水，水温达到100°C时自动断电，在这个工作过程中，水的温度持续升高，当温度达到100°C时，系统采取了控制措施，停止加热。也就是说，水温是电热水壶系统的输入信息，在电热水壶的工作过程中，水温是一个连续数值，这个输入就是连续量。温度100°C是系统计算环节中的阈值。在现实系统中，系统的输入、输出既可以是连续量，也可以是开关量。如，感应水龙头、自动门等系统的输入是感应人体信息，输出是打开关闭龙头或大门，此输入输出是开关量；我们使用的智能手机、平板电脑的屏幕会根据环境的明暗调节屏幕背光的亮度，输入是当前环境的亮度，输出是屏幕背光亮度，此输入输出是连续量。2、构思并设计植物生长提醒装置系统爷爷奶奶有丰富的养花经验，在他们的精心照料下，家里的花花草草长得特别好。他们可以通过植物的叶子变化、土壤情况、室内温度等判断出花草是否需要浇水或者施肥。可是最近他们要出去旅游，家里的花草需要人照顾，你能帮助他们吗 要帮助爷爷奶奶照顾好花草，首先要了解植物的生长条件，如光照时长、土壤湿度条件、温度条件等，其次要牢记爷爷奶奶的种植经验，按照规律浇水、施肥、晒太阳等。我们可以尝试制作一款植物生长提醒装置，自动获取植物生长的环境数据，并能够提醒人们浇水、晒太阳等。植物生长的环境数据，如湿度、温度、光照等，是连续变化的数据，怎样用这些连续量控制系统的有限状态呢 请回忆一下六年级上册中的声控灯系统，我们在连续变化的声音中设定一个值1000，如果测量的声音大于这个值，就认为外界声音过大。选定的这个值称作阈值(又称临界值)，阈值将连续变化的量划分为“大于阈值”“等于阈值”“小于阈值”三种情况，通过这三种情况可以实现对系统状态的控制。结合现实情况和需求分析内容，按照系统和子系统的思想设计植物生长提醒装置，如图所示。将植物生长提醒装置所需的要素按照输入、计算、输出三个功能划分出来，如表1-4所示。控制过程与状态变化:植物生长提醒装置由多个监测子系统构成，与六年级上册的环境监测系统类似，当它正常工作时，多个子系统通过传感器持续输入外界数值，计算部分将输入的温湿度、光照、土壤湿度等数值与设定的阈值进行比较，根据比较结果，控制系统进入不同的状态。3、利用编程模拟植物生长提醒装置根据设计思路，下面我们使用主控板通过编程模拟植物生长提醒装置，按照输入、计算、输出、其他四部分准备设备，如下图和表1-5所示。表1-5 植物生长提醒装置中的设备及功能部分设备功能输入温湿度传感器、土壤湿度传感器、光线传感器获取环境温湿度值、土壤湿度值、环境光强值计算主控板计算是否符合植物生长的适宜条件输出OLED屏、MP3播放器提示文字信息，播放声音提醒其他电池、连接线提供电能，连接设备算法描述仅靠硬件无法模拟植物生长提醒装置，需要在计算部分设计配套算法，从而实现对整个系统进行控制。程序实现第一步:在图形化编程软件中定义相关变量。第二步:单击软件界面左侧“扩展”中的“+”，添加相关传感器和执行器。第三步:按照算法编写程序，参考程序如图所示。反思与改进为了让我们的设计更加实用，可以从输入、计算、输出三个环节系统、全面地考虑当前植物生长提醒装置有哪些优点和不足，如表1-6所示。表1-6 当前植物生长提醒装置的优点和不足环节优点不足输入采集数据及时没有考虑不同植物生长条件的差别计算符合逻辑针对同一条件，不同硬件测得的数值有差异，设置阈值前。要先测试输出准确及时只有提醒，没有实现自动化控制4、阈值设定在系统控制中的作用通过上面的介绍和实例我们认识到，系统输入为连续量时，连续量不像开关量那样能让系统控制准确处理，所以我们需要将输入的连续量转化为开关量，这时按实际需要设定的阈值是系统控制的关键，连续量经由阈值的判断而形成开关量，从而达到系统控制的目的。连续量的调节和控制在我们的日常生活中非常普遍，系统通过连续量的监测和判断处理，为我们的生活提供了便利和舒适。探索请同学们根据本课所学知识与日常生活经验，讨论一下生活中还有哪些连续量。运动类：车辆行驶速度、水流大小、物体移动距离，变化连贯无断点。日常类：音量大小、灯光亮度、水杯水位，数值可在区间内连续调节。生理类：人体体温、心跳频率，属于缓慢变化的连续量。二、课堂练习1、土壤湿度属于连续量，当低于设定值时，会转化为（ ）控制水泵 A.连续量 B.开关量 C.固定数值 D.随机信号2、下列全部是开关量的一组是（ ） A.亮度、速度 B.水位、体温 C.开门、关灯 D.湿度、音量3、将连续量转为开关量的关键是（ ） A.设定临界数值 B.随意改变数据 C.增大数值 D.减小数值答案：B、C、A完成判断：1、光照强度是可以连续变化的连续量。（ ）2、开关量可以出现三种及以上不同状态。（ ）3、植物提醒装置需要把连续监测数据转为开关信号。（ ）4、水流大小属于开关量。（ ）5、合理设定阈值，才能正常实现连续量转开关量。（ ）答案：X、V、X、V、V三、拓展延伸1、通过本课的学习，我们实现了植物生长提醒装置系统。请同学们思考并讨论，在此基础上结合水泵、风扇等硬件设备，能否实现自动浇水、自动通风等功能。如果能够实现，请说一说实现方法。2、学习连续量和开关量对青少年有什么好处？3、青少年如何更好的学习连续量和开关量？ 学习认识连续量和阈值。构思并设计植物生长提醒装置系统。利用编程模拟植物生长提醒装置。 完成反思与改进。 学习阈值设定在系统控制中的作用。完成课堂练习题目。 学习拓展知识 从生活中的物品入手，与教师一起学习和研究什么是连续量和阈值，为研究本课内容打下基础。 在老师的引导下，完成构思并设计植物生长提醒装置系统，从中学习和认识连续量和开关量。 引导学生利用编程模拟植物生长提醒装置，进一步认识连续量和开关量。 引导学生总结装置的优缺点，完善装置设计。 拓宽所学内容，介绍阈值设定在系统控制中的作用。 考察学生对本课内容的掌握情况。 在原有的基础知识上进一步加深学生学习效果。
布置作业 列举 5 种生活中的连续量和 5 种开关量，写清对应的物品或场景。用文字描述：如何利用温度连续量，制作简易高温报警装置。 完成作业 培养学生查阅资料的能力，分析解决问题的能力
课堂小结 《从无限到有限——连续量与状态控制》课程小结：本节课我们认识了连续量与开关量，明确连续量是可不断变化的数值，开关量仅有开、关两种状态。大家以植物生长提醒装置为实践载体，学习了将湿度、光照等连续监测数值，转化为控制设备启停的开关信号，掌握了信号转换的基本思路。课堂上我们结合生活实例辨析两类数据，动手完成装置构思与设计，体会到信号转换在智能设备中的核心作用。 分组总结归纳 锻炼学生的总结能力，逻辑思维、语言表达能力。
板书 学习、记忆及勾画知识点 明确教学内容及重点和难点
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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