资源简介

(共38张PPT)
第一课时
一分为二——开关的作用
（湘教版）六年级
上
01
学习目标
内容总览
02
新知导入
03
探究新知
05
拓展延伸
06
课堂总结
07
课堂板书
04
课堂练习
学习目标
信息意识
计算思维
数字化学习与创新
信息社会责任
认识到开关控制技术在生活中的广泛应用，理解技术发明如何改善人们的生活质量，养成安全用电的良好意识。
能够使用主控板和编程软件实现开关控制，通过小组合作设计并制作自动小夜灯装置，在实践操作中体验数字化工具解决问题的过程。
能够识别开关控制系统的基本要素，理解“断开”与“闭合”两种状态的二元对立关系，初步学会将简单的开关控制问题转化为程序逻辑。
能够敏锐感知生活中各种开关的存在和作用，形成通过开关控制信息、处理问题的意识，关注自动控制系统给生活带来的便利。
新知导入
本课中你将学习：
开关的程序控制实现
01
02
03
开关装置的设计方法
开关的控制原理
新知导入
生活中随处可见开关的身影，电灯的开关、计算机的开关、洗衣机的开关……我们通常使用开关切换电源状态，控制电器的运行。小小的开关蕴藏着丰富的信息科技原理。
探究新知
环节1：开关控制运行状态
电水壶是家庭常用的电器，能够快速将水加热至所需温度。电水壶的烧水步骤如图所示。请同学们想一想，使用电水壶烧水需要进行哪些操作
探究新知
环节1：开关控制运行状态
连接电源以后，电水壶不会立刻开始加热。只有将开关变成“打开”状态，电水壶才开始工作。当水温达到沸腾温度时，开关自动变成“关闭”状态，电水壶停止加热。那么电水壶的开关控制的是什么呢
探究新知
电水壶的开关控制的是电流的“接通”或“断开”。在生活中，我们通过各种开关，转换电源“接通”或“断开”的状态，从而控制电器设备的工作。
环节1：开关控制运行状态
探究新知
环节1：开关控制运行状态
设备 空调开关(遥控器) 操作 按下开关键（开） 再次按下（关）
系统状态 空调开（开状态） 空调关（关状态）
“开关”是设备名称，而“开与关”指对设备的操作或系统状态。
“开关”与“开与关” 有什么区别？
探究新知
环节2：设计自动开关灯装置
卧室里灯的开关不在床边，若没有床头灯，晚上去卫生间的时候，就会遇到找不到灯的开关的问题。我们可以设计一个能自动点亮、熄灭的小夜灯来解决这个问题。
生活小烦恼
探究新知
环节2：设计自动开关灯装置
怎么制作一个能自动点亮、熄灭的小夜灯呢？我们通常通过开关控制灯泡的亮、灭两种状态，如图所示。
探究新知
环节2：设计自动开关灯装置
2.灯的状态有两种：亮和不亮。
下表是用表格分析开与关操作及其对应的台灯状态。
台灯 开与关操作 台灯状态
按钮式台灯
按“开”
按“关”
亮
不亮
探究新知
环节2：设计自动开关灯装置
根据我们的分析，如果有自动切换的开关，那么自动小夜灯就有了设计思路。可以上网或用其他方法查一查：常用的自动开关有哪些？开关有多少种类型
设计自动小夜灯制作方案
探究新知
环节2：设计自动开关灯装置
常见的开关有红外感应开关、压力感应开关、声控开关、微波感应开关等，那么哪些开关能用来制作自动小夜灯呢？
设计自动小夜灯制作方案
探究新知
环节2：设计自动开关灯装置
将由电池、小灯泡、压力感应开关、导线等组成的简单灯光系统安装在地面上。将压力感应开关安装在地面活动区域。
方案1:将小夜灯设计到地面上
探究新知
环节2：设计自动开关灯装置
控制过程与状态变化：当我们起床站在压力感应区域中时，地面上的压力感应开关监测到压力变大，开关闭合，小灯泡亮起；当我们离开感应区域后，压力变小，开关断开，小灯泡熄灭。
方案1:将小夜灯设计到地面上
探究新知
环节2：设计自动开关灯装置
将由电池、小灯泡、红外感应开关、导线等组成的简单灯光系统安装在床侧。
方案2:将小夜灯设计到床侧
探究新知
环节2：设计自动开关灯装置
控制过程与状态变化：在起床到站在地面上的过程中，红外感应开关感应到人体，开关闭合，小灯泡亮起；一段时间以后，开关自动断开，小灯泡熄灭。
方案2:将小夜灯设计到床侧
探究新知
环节2：设计自动开关灯装置
将小灯泡安装在卧室墙面上，将声控开关和电池安装在床头柜上并用导线连接。
方案3:将小夜灯设计到墙上
探究新知
环节2：设计自动开关灯装置
控制过程与状态变化：起床时轻轻发出声音，声控开关闭合，小灯泡亮起；一段时间以后，开关自动断开，小灯泡熄灭。
方案3:将小夜灯设计到墙上
探究新知
环节2：设计自动开关灯装置
我们在设计开关时，既要考虑实际的功能需要，也要考虑作品实现的难度，尽可能选择易于实现、可操作性强的方案。请评价以上三种自动小夜灯设计方案，说一说它们的优缺点和改进建议，填入表中。除了这三种设计方案以外，你还能想出其他自动小夜灯设计方案吗？
反思与改进
探究新知
环节2：设计自动开关灯装置
反思与改进
设计方案 优点 缺点 改进建议
1
2
3
探究新知
环节2：设计自动开关灯装置
反思与改进
设计方案 优点 缺点 改进建议
1 地面压力感应 踩压即可触发，无需发声；人离开自动熄灭，节能；走路必经处，触发稳定 易被重物压住误触发；长期踩踏易损坏；地面电线易绊倒人 加装光感模块；加厚外壳抗压；改为无线供电
2 床侧红外感应 人体靠近自动亮灯，安静无噪音；安装在床边，下床照明合适；不受声音干扰 小动物、衣物晃动易误感应；存在感应死角；长期感应耗电多 增加光控，仅夜间工作；调整感应角度；设置延时关灯
3 墙面声控 壁挂不占地；结构简单易制作；远距离发声就能点亮 噪音易误触发，干扰睡眠；无声则无法开灯；白天噪音也会亮灯耗电 搭配光线传感器；提高声音触发阈值；增加人体红外双重判断
探究新知
环节3：利用编程实现灯的开与关
根据设计思路，我们模拟制作一个开关系统，使用主控板通过编程制作一个简易开关装置，实现LED灯的开、关控制。
探究新知
环节3：利用编程实现灯的开与关
(1)当按下按键A时，LED灯亮起；
(2)当按下按键B时，LED灯熄灭；
(3)可以重复亮灯、熄灯。
程序实现
探究新知
环节4：生活中常见的开关
借助开关“断开”和“闭合”两个操作，能够实现小夜灯两种状态的切换。除了电灯开关以外，生活中我们还能见到很多开关，如水龙头的开关，它能控制“出水”和“停止出水”两种状态的切换。电视、冰箱、洗衣机、空调等也都有开关。
探究新知
环节5：探索
学习完本课知识后，你能尝试设计程序控制多个LED灯的亮、灭吗
开机：所有灯全灭；
循环不停检测按键；
按 A → 0 红、1 黄、2 绿三灯常亮；
按 B → 三盏灯全部关掉；
不按任何键时，灯光保持当前状态不变（亮就继续亮，灭就继续灭）。
程序运行逻辑
探究新知
环节6：拓展
请借助硬件设备制作一个“创意开、关灯装置”，并编写程序使夜晚开、关灯变得更方便。
开机：所有灯全灭；
程序持续监听环境声音；
当发出较大声响（声音＞500）：
全部灯亮起黄色；
锁定 30 秒不响应新声音，灯光持续亮满 30 秒；
30 秒等待结束后，回到循环重新检测声音；
环境安静无大声响时，所有灯保持关闭。
程序运行逻辑
探究新知
拓展实践——复合型感应小夜灯综合设计
结合本课压力、红外、声控三种单一感应小夜灯的优缺点，设计双重感应复合式自动小夜灯，解决单一感应方案误触发、耗电、使用不便等问题。
探究新知
拓展实践——复合型感应小夜灯综合设计
基于光线传感器和声音传感器，设计白天不响应，夜间响应的小夜灯。
设计思路
探究新知
拓展实践——复合型感应小夜灯综合设计
触发亮灯必须两个条件同时成立：
条件1：光线数值＜设定阈值（代表夜晚、环境昏暗）
条件2：声音数值＞500（检测到脚步声、拍手声）
两个条件全部满足→点亮灯光，延时30秒后自动关灯；
任意一个条件不满足（白天光线亮/夜晚但没有声响）→灯光保持关闭。
核心逻辑
课堂练习
（1）开关通过____________ 两种状态，控制电器工作或停止。
（2）电水壶开关闭合，电流______，设备加热；开关断开，电流______，设备停止工作。
1.填空题
接通、断开
通路
断路
课堂练习
压力感应开关 感应声音触发灯光
红外感应开关 人体靠近自动亮灯
声控感应开关 踩踏受压点亮小夜灯
2.连线题
课堂练习
简单说一说：开关的核心作用是什么？
3.简答题
课堂总结
今天我们认识开关依靠接通、断开控制设备两种状态，分析了压力、红外、声控三款自动小夜灯的控制逻辑，通过图形化编程实现按键控LED。生活各类物品都存在二元开关控制。设计装置要兼顾安全、节能、实用。课后大家可尝试多灯编程或制作创意关灯装置，用本课控制模型观察身边控制系统。
课堂板书
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php
让备课更有效
www.21cnjy.com
Thanks!

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