资源简介

/ 让教学更有效 精品试卷 | 信息
第三单元 智能控制更便捷
第一节《认识系统中的控制》教学设计
内容 详情
教材分析 本课是第三单元《智能控制更便捷》的起始课。教材以“爸爸操控无人机”为情境，引导学生认识系统中的控制——通过一定的手段或方法对系统的行为进行调节和管理，以达到预期目标。教材系统介绍了控制的四个要素（控制主体、控制对象、控制目标、控制过程），区分了手动控制和自动控制，并通过无人机编队表演引入智能控制概念，最后介绍了开环控制系统（无反馈控制系统）的特点。本课旨在帮助学生建立对系统控制的全面认识，为后续学习闭环控制和反馈奠定基础。
学情分析 学生在生活中有着丰富的“控制”经验——按开关开灯、调空调温度、遥控电视等，但对“控制”的科学定义和分类缺乏系统认识。无人机是学生感兴趣的话题，以此切入能有效激发学习兴趣。本课将通过无人机等生动案例，帮助学生从日常经验上升到对控制系统的结构化认识。
教学目标 信息意识：
1. 理解控制在系统中的普遍存在和重要作用
2. 能区分手动控制和自动控制 计算思维：
1. 理解控制的四个要素：控制主体、控制对象、控制目标、控制过程
2. 理解开环控制系统的概念和特征（输出不影响输入） 数字化学习与创新：
能用控制流程图描述简单控制系统的工作过程 信息社会责任：
了解《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》相关规定，增强守法意识
教学重难点 教学重点：理解控制的四个要素，区分手动控制和自动控制
教学难点：理解开环控制系统的特征（输出不影响输入）
教学准备 多媒体课件、无人机操作视频或图片、控制流程图模板、教材P62-75相关图文
教学环节 时间 教师活动 学生活动 设计意图
一、情境导入引出新课（4分钟） 4 1. 播放或展示无人机飞行或编队表演的视频/图片，提问：“同学们，你们玩过无人机吗？无人机为什么能‘听话’地上升、下降、悬停？”
2. 请学生分享遥控无人机的经验。
3. 引出课题：“无人机的‘听话’，背后是系统的‘控制’。今天我们就来学习——认识系统中的控制。”
过渡：“先来看看爸爸和欢欢玩无人机的场景。” 1. 观看无人机视频/图片，产生兴趣。
2. 分享经验：“推摇杆它就上升”“按按钮它就拍照”。
3. 明确本课学习主题。 以无人机这一学生感兴趣的话题切入，激发探究兴趣，引出“控制”概念。
二、探究新知建构概念（25分钟）
活动一：控制的四要素 25 1. 出示教材P62-65“无人机控制”图文。
2. 讲解：“爸爸操纵无人机——向上推左摇杆，无人机就向上飞。这就是一个控制过程。”
3. 分析四要素（教材P65）：
- 控制主体：谁在控制？（爸爸）
- 控制对象：控制谁？（无人机）
- 控制目标：要达到什么目的？（让无人机升高）
- 控制过程：怎么控制？（推摇杆→发送指令→无人机执行）
4. 出示控制过程示意图：输入（推摇杆）→计算（无人机主机处理指令）→输出（上升动作）。
5. 关键提问：“控制的主体一定是人吗？”
6. 引导学生思考：自动控制中，控制主体可以是计算机或控制器。
过渡：“控制可以分为手动和自动两种方式，我们来看看它们有什么区别。” 1. 观察无人机控制示意图。
2. 跟随教师分析控制的四个要素。
3. 记录四要素的名称和含义。
4. 回答问题：“不一定，自动控制中计算机可以当控制主体”。
5. 思考手动控制和自动控制的区别。 以无人机为案例，系统讲解控制的四要素，概念清晰，便于学生理解和记忆。
活动二：手动控制与自动控制
1. 出示教材P66-67内容，讲解两种控制方式：
- 手动控制：“需要人的干预——按开关、按快门、遥控无人机。”（人的直接参与）
- 自动控制：“不需要人的直接干预——烟雾报警器、电热水壶、无人机编队表演。”（计算机或控制器自动完成）
2. 追问：“无人机编队表演中，为什么不能用遥控器控制20架无人机？”
3. 引导学生理解：遥控器控制一架可以，但多架编队需要计算机统一指挥（自动控制）。
4. 引入智能控制：“随着人工智能发展，自动控制已经发展到智能控制阶段——用于解决传统方法难以解决的复杂问题。”（智能制造、智能家居、无人驾驶）
过渡：“刚才我们学习的例子中，控制是单向的还是可以反馈的？我们先来看一种简单的控制方式——开环控制。” 1. 聆听讲解，区分手动控制和自动控制。
2. 举例说明生活中的手动控制和自动控制。
3. 回答问题：“遥控器控制不了20架”“需要计算机统一指挥”。
4. 了解智能控制的概念和应用领域。 通过对比和追问，帮助学生清晰区分手动控制和自动控制，并了解智能控制的前沿应用。
活动三：开环控制系统
1. 出示教材P69“开环控制系统”图文。
2. 讲解：“以控制无人机上升为例——推摇杆→无人机上升，控制流程结束。这种控制是单向的——输出（无人机上升）不会影响输入（推摇杆）。”
3. 定义：“如果‘输出’不会对‘输入’产生影响，这种模型称为开环控制系统，也叫无反馈控制系统。”
4. 举例：电风扇挡位切换、抽油烟机开关、音响音量调节——都是开环控制，调节后风扇不会把转速信息反馈给按键。
5. 出示教材P70三种电器的控制流程图，引导学生观察共同特征。
6. 关键提问：“开环控制系统中，系统怎么知道有没有达到目标？比如电风扇开到3挡，它知道转速是多少吗？”
7. 引导学生理解：开环控制没有反馈，系统不会自动检查是否达到预期效果。
过渡：“开环控制简单可靠，但无法自动调整。那有没有办法让系统自动‘检查’效果并调整呢？下节课我们将学习闭环控制。” 1. 观察开环控制系统示意图。
2. 理解“输出不影响输入”的核心特征。
3. 观察电风扇、抽油烟机、音响的控制流程图，归纳共同特点。
4. 回答问题：“不知道，系统只管执行，不检查效果”。
5. 记录开环控制的定义和特征。 通过开环控制的学习，帮助学生理解“无反馈”的基本概念，为下节课闭环控制的学习做铺垫。
三、巩固拓展学以致用（7分钟） 7 1. 任务一（教材P71）：“结合电器的控制方式完成控制流程图，并思考它们有哪些共同特征。”
2. 任务二（教材P72-73）：“无人机编队表演——请尝试担任无人机指挥官，补全显示数字的指令。”（5行4列，1开灯0关灯）
- 显示数字2：0010 0010 1110 0010 0010
- 显示数字3：1110 0010 1110 0010 1110
3. 巡视指导，帮助学生理解二进制编码。
4. 任务三（教材P74-75扩展阅读）：简要介绍《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》要点——实名登记、需监护人陪同、禁止在管制空域飞行、禁止违法拍摄等。
过渡：“今天我们认识了控制，知道了开环控制是单向的、没有反馈的。下节课我们将学习有反馈的闭环控制。” 1. 完成电器的控制流程图。
2. 思考并补全无人机编队指令。
3. 了解无人机飞行的相关规定。
4. 记录下节课预告。 通过编码任务巩固数字表示的理解，扩展阅读渗透法规意识。
四、课堂总结布置作业（4分钟） 4 1. 提问总结：“控制的四个要素是什么？手动控制和自动控制的区别是什么？什么是开环控制？”
2. 教师总结：“今天我们认识了系统中的控制——知道了控制的四个要素、手动与自动控制的区别，以及开环控制‘输出不影响输入’的特征。控制让系统变得‘听话’，而开环控制是其中最简单的一种形式。但如果系统需要自动调节、自动纠偏，就需要更先进的控制方式——下节课我们将学习闭环控制。”
3. 布置作业：
- 基础性作业：完成教材P71“集思广益 说一说”——结合生活需求，说一说什么可控制的无人机还可以用来做什么。
- 实践性作业（选做）：观察家里的一个电器（如电风扇、台灯），判断它采用的是什么控制方式，写一段分析说明。 1. 回答问题。
2. 聆听教师总结和预告。
3. 记录作业要求。 总结本课核心知识，为下节课闭环控制做铺垫。
板书设计 第一课：认识系统中的控制 一、控制的四要素： 控制主体（谁控制）+ 控制对象（控制谁）+ 控制目标（为什么）+ 控制过程（怎么控制） 二、控制的分类： 手动控制：人的直接参与（按开关、遥控器） 自动控制：无需人的直接干预（烟雾报警器、无人机编队） 三、开环控制系统（无反馈）： 特征：输出不影响输入 举例：电风扇、抽油烟机、音响 （只管执行，不管效果）
课后反思
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑