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文档简介
小学《信息科技》人教版六年级上册
目录第1单元初识过程与控制第1课设备控制处处在第2课一分为二开与关第3课我是小小控制员第4课输入输出与计算第2单元数据运算有逻辑第5课连续变化的数据第6课开关量的真与假第7课开关量的与运算第8课开关量的或运算
目录第3单元有了反馈更优化第9课从人工到自动化第10课开环控制应用广第11课通过反馈知效果第12课闭环控制助稳定第4单元控制系统的描述第13课控制系统有特点第14课复杂系统可分解第15课模块组装很灵活第1课
设备控制处处在第一单元
初识过程与控制义务教育信息科技课程资源
六年级
第1课学习目标123了解一些常见设备的控制方法。知道生活中常用的一些设备属于控制系统通过了解一些控制系统的发展历程,体会科技发展的重要性。学习目标第1课课堂导入
我们身边存在很多设备,人们通过控制设备,让它们提供相应的服务。
那么我们的教室里有没有这样的设备呢?我们一起在教室里找找吧!问题情境第1课学习活动学习活动
一
控制教室里的设备三
小组讨论:场景中人们控制哪些设备工作二
交流分享日常生活中使用过的一些设备场景1:教室里光照不足,小智按开关打开灯。场景2:天气闷热,小华用遥控器上的按钮启动空调制冷。场景3:马上就要上课了,小夏按电源开关启动多媒体教学设备。场景4:小慧打开计算机中的播放器,播放一段课文朗诵。一、控制教室里的设备第1课学习活动在以上场景中,同学们控制了哪些设备?让它们实现了什么功能?这些设备的运行让大家感受到什么变化?在教室的场景中,同学们利用开关控制灯亮,给教室带来光照;利用开关控制空调制冷,给人带来凉风;启动多媒体教学设备,为老师讲课带来便利;控制计算机播放音频,为大家带来学习上的帮助。
那么,同学们在家的时候,还控制过哪些设备呢?产生的功能是什么?一、控制教室里的设备第1课学习活动
提示:微波炉,加热食物;台灯,照亮;打开电视,播放节目……我用微波炉加热食物。我每天晚上打开电视看新闻联播。我按电梯外面的按钮,让它来到我所在的楼层。第1课学习活动一、控制教室里的设备以上提到的这些设备,人们都可以操作控制它们,它们内部都会随之产生变化,从而产生特定的功能,给人们提供相应的服务。第1课学习活动一、控制教室里的设备小组交流,分享各自使用一些设备的经历,简单分析它们具备的功能及其控制方法(表中设备供参考)。第1课学习活动设备名称功能控制方法电风扇风速加大风速减小定时30min洗衣机快洗脱水电饭锅煮饭煮粥二、交流分享日常生活中使用过的一些设备洗衣机控制面板风扇控制面板第1课学习活动二、交流分享日常生活中使用过的一些设备来看看参考答案吧。第1课学习活动设备名称功能控制方法电风扇风速加大按加速键,选定自己想要的速度挡风速减小按减速键,选定自己想要的速度挡定时30min用定时键,把时间设为30分钟洗衣机快洗选定快洗的挡位,然后按启动键脱水选定脱水挡位,然后按启动键电饭锅煮饭选定煮饭挡位,按启动键煮粥选定煮粥挡位,按启动键二、交流分享日常生活中使用过的一些设备你们见过高速公路上的ETC收费通道吗?它的功能是什么?它怎么完成收费的目的呢?我们的生活离不开社会提供的各种公共服务设备。这些设备往往由专门的机构和人员控制,为社会生产和人们生活提供服务。第1课学习活动二、交流分享日常生活中使用过的一些设备ETC通道配备ETC卡的汽车示意图第1课学习活动实现在高速路或桥梁上对通行车辆进行自动收费,车上需装有ETC卡和电子标签。二、交流分享日常生活中使用过的一些设备还有楼宇里的电梯给人们上、下楼提供便利;风力发电机将风能转换成电能,为各行各业提供电力;车间里的生产线,生产出各种各样的产品……人们利用这些设备设施提供的功能,达到自己的目的。第1课学习活动二、交流分享日常生活中使用过的一些设备这些设备的规模都比较大,往往由专人在后台进行总的控制。大家还能想到哪些大型的设备设施吗?都来说一说。风力发电设施电梯智能制造生产线第1课学习活动二、交流分享日常生活中使用过的一些设备
马路上车来车往,但井然有序。根据下面的提示,列出其中控制的设备。第1课学习活动三、小组讨论:以下场景中人们控制哪些设备工作
1.驾驶员为了顺利到达目的地,控制的设备是(
?
)
2.交通管理部门为了十字路口车辆有序通行,控制的设备是(
?
)
3.城市管理部门为了保证夜间有足够的照明,控制的设备是(
?
)交通信号灯这是我们直接能感受到的正在工作的设备。私家车、公交车第1课学习活动路边照明系统三、小组讨论:以下场景中人们控制哪些设备工作其实还有一些隐藏在背后的大型设备设施在提供服务,如北斗卫星导航系统。手机上的导航系统在工作
第1课学习活动三、小组讨论:以下场景中人们控制哪些设备工作
1.私家车、公交车为人们的出行提供交通工具服务。2.交通信号灯协调和优化交通路口的通行状态,避免交通事故。3.车辆上安装了导航系统,司机可以准确把握自己的行车方向;公交车可以精准定位和时间同步,使乘客能实时查询车辆的位置和到站时间。4.公交车上的刷卡或扫码机,可以起到自动缴费的作用,能节约时间、提高效率。第1课学习活动我们一起总结学习活动2。三、小组讨论:以下场景中人们控制哪些设备工作第1课学习活动有的,我们可以把它们称为控制系统。我发现,以上的这些设备,都是按一定规则或原理运行的,人们按规定的方法使用,让它帮人们实现预定的目标,那它们有没有一个统一的称呼呢?三、小组讨论:以下场景中人们控制哪些设备工作第1课课堂总结
1.社会生产和人们生活中有很多设备,尤其是各种电气设备,它们是一个由各个部件通过特定的技术手段组成,按照一定的规则或原理运行,从而实现特定功能的整体。我们把它看作控制系统。
2.在社会生活中,处处都有各种控制系统在工作,它们普遍存在。
3.有一些控制系统服务范围很广,功能比较复杂,往往由专门的人员和机构进行控制。第1课拓展与提升自古至今,人们创造了各种各样的设备改善生产和生活条件,使社会不断进步。例如:为了提升战斗力,创造了弓弩;为了从地下取水,创造了辘轳;为了解决交通问题,创造了内燃机。这些设备可以认为是控制系统的早期形式。只是早期形式的控制系统,但它们在不停地发展演变。第1课拓展与提升是的,你理解正确!我明白了,我们后面要学习的控制系统,是需要用电才能运行的,而且不少控制系统还是数字化、智能化的。
随着科学技术的发展,尤其是计算机应用的普及和人工智能技术的发展,人们不仅升级改造了已有的一些控制系统,让它们变先进、变智能,同时还创造了很多基于电气、基于计算机的现代控制系统。若没有特别的说明,本书后面所提到的控制系统都是现代的控制系统。我要了解智能门锁的早期形式。现在,通过按钮进水的抽水马桶还在普遍使用呢,我想了解智能的是什么样的。我想了解提花织机的历史,它体现了中华民族的智慧。第1课拓展与提升请你选择一种控制系统(如智能门锁、自动感应抽水马桶等),上网查阅资料,探寻它早期的形式,从它的发展演变中感受科技的进步。第2课
一分为二开与关第一单元
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六年级
12能描述控制系统所具备的状态。了解控制系统状态的切换。第2课学习目标通过对控制系统状态进行切换,了解系统中的控制规则。33学习目标第2课课堂导入人们使用控制系统时,往往通过开关进行“开”与“关”操作,从而控制设备运行,如控制电灯、电视机、空调、微波炉等开启,或者控制相关设备按指定的流程进行工作。接下来我们了解开与关操作对控制系统状态的影响。我们进行开与关操作,获得了控制系统的功能服务,实际上改变的是它的状态。问题情境
一
了解开与关操作对控制系统状态的影响三
对交通信号灯进行控制学习活动第2课学习活动二
分析三色变光灯的状态及其切换1.观察身边一些设备的开与关方式。你还能列举出哪些开与关方式呢?第2课学习活动一、了解开与关操作对控制系统状态的影响按键按钮旋钮人们对控制系统的开与关操作可以有多种方式,如按压、推拉、触摸、声控、信号感应等方式。第2课学习活动无论什么样的开关,无论采取什么方式的开与关操作,它的作用都是改变控制系统的状态。一、了解开与关操作对控制系统状态的影响台灯开关开与关操作台灯状态按钮式开关2.台灯的状态就两种:亮和不亮。请根据使用经历,用表格描述开与关操作及其对应的台灯状态。第2课学习活动一、了解开与关操作对控制系统状态的影响我的台灯用按钮来开、关,你用的台灯是按钮、旋钮还是触摸的?第2课学习活动一、了解开与关操作对控制系统状态的影响第2课学习活动大家还用过哪些控制系统?通过开与关操作,它们会产生哪些状态?一、了解开与关操作对控制系统状态的影响第2课学习活动开与关操作背后隐藏着算法。这种算法本质在于:对于不同的输入,需要执行不同的操作,呈现不同的状态。即“如果条件A满足,则执行操作1;否则执行操作2”。你知道可以用什么条件语句来描述吗?请画出通过开与关控制灯状态发生变化的算法流程图。一、了解开与关操作对控制系统状态的影响第2课学习活动可以用分支结构来描述。一、了解开与关操作对控制系统状态的影响开与关能让控制系统在两种状态之间进行切换。例如:灯亮与灭的切换、风扇转与不转的切换、门开与关的切换、手机铃声响与不响的切换、空调制冷与制热的切换。第2课学习活动一、了解开与关操作对控制系统状态的影响二、分析三色变光灯的状态及其切换小智购买了一盏具备白光、暖光、中性光三种效果的台灯(三色变光灯),只有一个按钮来控制。别忘了还有一种状态是“不亮”哦!第2课学习活动1.这种台灯的状态有多少种?问题:2.怎样通过开与关操作改变台灯的状态呢?三色变光灯的三种亮度效果表示三种状态,另外还有一种状态是“不亮(熄灭)”。小智进行多次的开与关操作,就可以控制台灯在两种状态之间切换,如由白光切换到暖光,由暖光切换到中性光。第2课学习活动状态切换状态切换二、分析三色变光灯的状态及其切换台灯开关开与关操作台灯状态触摸式开关第一次触摸白光第二次触摸暖白光第三次触摸暖光第四次触摸熄灭我们一起来分析利用触摸式开关控制三色台灯的方式。第2课学习活动二、分析三色变光灯的状态及其切换第2课学习活动对于多种状态的控制系统,通过对开与关操作进行合理的设计,就能把它由一种状态切换为另一种状态。例如:灯亮与不亮之间切换;风扇转速由1挡切换为2挡,由2挡切换为3挡;交通信号灯由绿灯切换为黄灯,由黄灯切换为红灯。二、分析三色变光灯的状态及其切换交通信号灯风速可调的风扇第2课学习活动具备多种状态的设备还有这些。你还能想到哪些?二、分析三色变光灯的状态及其切换首先掌握启动虚拟仿真工具和打开文件的方法。工具里有好多实验,双击实验名称就能打开它,然后阅读操作说明。三、对交通信号灯进行控制在虚拟仿真工具里进行实验,挺有意思的。第2课学习活动
1.启动虚拟仿真工具,打开交通信号灯控制的程序,观察三盏信号灯的状态。
2.控制开关,使红灯亮。
3.控制开关,使绿灯亮。4.控制开关,使黄灯亮。5.控制开关,使三个灯都熄灭。一般来说,只有发生故障才存在三种颜色的灯都熄灭的状态。第2课学习活动三、对交通信号灯进行控制交通信号灯的状态三个开关的控制规则熄灭红灯亮绿灯亮黄灯亮
请把在实验中进行的操作填在表格中。第2课学习活动三、对交通信号灯进行控制交通信号灯的状态三个开关的控制规则熄灭断开三个开关绿灯亮接通绿灯的开关,断开红灯和黄灯的开关黄灯亮接通黄灯的开关,断开红灯和绿灯的开关红灯亮接通红灯的开关,断开绿灯和黄灯的开关要控制多种状态的变化,就需要对多个开关进行组合,根据一定的规则进行操作。第2课学习活动三、对交通信号灯进行控制第2课课堂总结1.人们通过开与关获得控制系统的功能服务,实质上改变的是控制系统的状态。
2.有的控制系统只有两种状态,有的控制系统有多种状态。
3.开与关能让控制系统在两种状态之间进行切换。第2课拓展与提升
在学习活动1中,绘制了单个开关控制的算法流程图。而学习活动3的交通信号灯中,由三个开关进行组合控制,产生信号灯红、黄、绿三种状态,你能绘制控制的算法流程图吗?试试看。连接1盏灯比较简单,要是2盏灯、3盏灯,又该怎么连呢?第2课拓展与提升能不能在学习活动1的流程图中增加分支结构呢?第2课拓展与提升看看你画对了没有?画对的话,让这三个答案对号入座。绿灯亮黄灯亮红灯亮第3课
我是小小控制员第一单元
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六年级
12了解控制系统中控制的作用。体验控制系统中控制的过程。初步建立对控制系统工作过程中控制规则和原理的认识。33第3课学习目标学习目标第3课课堂导入同学们,我们已经知道,通过开与关可以让控制系统的状态发生变化,让它产生特定的功能。例如,按下电饭锅的“煮饭”开关,会接通整个电路,开始煮饭。问题情境第3课课堂导入问题情境再例如,交通指挥控制中心通过开关启动了某个路口的信号灯,信号灯开始指挥道路交通。第3课课堂导入问题情境那就让我们从推车子的活动出发,去做一个小小控制员,去了解“黑箱”里的秘密吧!控制系统内部的控制是很复杂的,它就像一个“黑箱”。那么,控制系统的“控制”又是怎样一个过程呢?学习活动一
把车推到目的地二
设计自动送货机器人第3课学习活动1.活动内容:在指定的路线上,把车子从入口推到出口。2.活动目的:亲身感受什么是过程与控制,体验控制对事物发展过程产生的影响。3.活动环境:有多个拐弯的路线。第3课学习活动一、把车推到目的地第3课学习活动4.活动过程:①推车前行;②时而提高速度或放慢速度;③遇到障碍物或转角,调整车子的运动方向。一、把车推到目的地回答表格中的问题。第3课学习活动任务主题把车推到目的地回答问题1.你是怎样控制车往前走的?2.你是怎样控制车加速和减速的?3.直行时遇到障碍物该怎么办?4.你是怎样控制车改变前进方向的?5.在以上过程中,你的大脑中是否出现一些指令,告诉你每一步该怎么做?一、把车推到目的地人通过对车的控制,使车按预定的方向、以相应的速度前往目的地。车的整个前行过程,包括加速、减速、拐弯,都是人根据自己的分析判断来进行的,身体就像接收到指令一样对车进行相应的控制。第3课学习活动推车的过程中,我的手接收到指令,这种指令控制我的手怎么用力。一、把车推到目的地第3课学习活动推车子是不是有点累?你想从这个控制过程中解放出来吗?那推车子的工作谁来做呢?把人的作用“赋给”车子,让它自己控制自己,可以吗?一、把车推到目的地二、设计自动送货机器人第3课学习活动生活情境酒店配备了外卖配送机器人。快递员把外卖放到机器人的柜子里并关好门,然后输入客人所在的房间号码;机器人沿着指定路线走到这个房间门口,并发出外卖送到的提示语音;客人打开机器人柜门,取出外卖。第3课学习活动提出问题如果把学习活动1“把车推到目的地”所要达到的功能让一台机器人来实现,人们使用这台机器人时,只要在里面放上货物,然后设定目的地,就能让它把货物运送到目的地。请你来做设计师,把你的设计思路填在表格中。二、设计自动送货机器人第3课学习活动想不想自己设计一台呢?把你能想到的功能都让它来实现!二、设计自动送货机器人任务主题设计一台自动送货机器人机器人外形○小车形状○带轮子的箱子○人形
○其他:它能自动实现的功能功能1:功能2:功能3:人们使用相应功能的方法功能1的使用方法:功能2的使用方法:功能3的使用方法:它工作时内部有指令在指挥它吗第3课学习活动我设计了一台熊猫形状的机器人。二、设计自动送货机器人任务主题设计一台自动送货机器人机器人外形○小车形状○带轮子的箱子○人形
○其他:熊猫形状它能自动实现的功能功能1:只要跟它说话就能命令它:“熊猫开门”,它就会打开柜门功能2:把货物放进去,说“关门”就行;功能3:说“送到502房间”,它就会出发前往502房间人们使用相应功能的方法功能1的使用方法:语音命令功能2的使用方法:语音命令功能3的使用方法:语音命令它工作时内部有指令在指挥它吗是的第3课学习活动二、设计自动送货机器人你设计的机器人是一只熊猫的样子,真可爱!如果制造出来,一定会很受欢迎的!而且你设计的是语音交流方式,人们用起来很方便!你刚才给同学们介绍你的创意时,说得很清楚,我们听得很明白,表达能力也很棒!谢谢老师和同学们的评价!很多控制系统的发明创造,都源于人们生活中的实际需求。只要我们在生活中善于观察、主动思考,就能设计一些能代替人类干活的控制系统。第3课学习活动二、设计自动送货机器人第3课课堂总结1.人们通过开与关启动控制系统后,控制系统就会按特定的控制规则或原理进行工作。2.控制系统内部的控制是很复杂的,它就像一个“黑箱”,但实际上也是像人一样,在按照指令一步步执行相应操作。3.人类会创造很多控制系统,让它们代替自己去做类似“推车子”的工作,从而把自己从劳动中解放出来。活动任务介绍1.环境:虚拟仿真工具。2.内容:让机器人改变直行距离和速度。3.目的:通过设置程序中的参数,体会如何控制机器人运动的速度和距离。第3课拓展与提升①登录虚拟仿真工具。②
运行仿真程序。③
观察机器人直行的场景。④
进入编程界面,先查看影响直行距离的参数是:
。
⑤
把该参数改为:
(要比当前参数大),再次运行仿真,机器人直行距离变:
(大或小)。⑥
把参数改为:
(要比第4步中的参数小),再次运行仿真,机器人直行距离变:
(大或小)。第3课拓展与提升通过修改参数控制机器人的直行距离第3课拓展与提升
①进入编程界面,先查看速度参数是:
。
②
把速度参数改为:
(要比当前参数大),再次仿真运行,机器人运动速度变:
(快或慢)。③
把速度参数改为:
(要比第1步中的参数小),再次仿真运行,机器人运动速度变:
(快或慢)。通过修改参数控制机器人的速度第3课拓展与提升我通过改变程序中的参数,可以控制机器人状态的改变。机器人之所以能自动执行任务,是因为它内部的程序告诉它一步步该怎么做,也就是它遵循了特定的控制规则。总结一下你们对机器人自身的“控制”又有了什么认识。第4课
输入输出与计算义务教育信息科技课程资源
六年级
第一单元
初识过程与控制第4课学习目标123了解控制系统工作过程的三个环节。能结合控制系统案例描述输入和输出。通过分析控制系统的工作过程,提升问题分析能力和计算思维能力。学习目标第4课课堂导入上节课,我们设计了一台能送货的机器人,人们只要启动了它,它就会遵循特定的控制规则或原理,按指令一步步执行指定的任务。那么控制系统的工作过程又是怎样的呢?它的工作过程应该与我们人类处理事情类似。一
分析自己看到红灯的反应三
描述用计算机输入汉字过程
中的输入、计算和输出二
描述声控灯的工作过程学习活动第4课学习活动一、分析自己看到红灯的反应第4课学习活动你正要过马路,看到前方红灯亮起。分析在这个情境中,你获得的信息是什么?你作出的判断是什么?你作出的表现是什么??作出什么表现获得什么信息?作出什么判断?第4课学习活动这是红灯,不能过马路交通信号灯变红获得什么信息?作出什么判断?脚停止运动作出什么表现?一、分析自己看到红灯的反应人对一些事物作出反应的过程,可以用输入、计算和输出三个环节来分析。例如,信息通过感觉器官(如视觉、听觉、味觉、触觉等器官)输入到大脑,大脑进行计算(分析、判断等),然后输出指令到身体相关部位(如手、脚、口、眼等)形成语言、动作、表情等。第4课学习活动一、分析自己看到红灯的反应第4课学习活动我打篮球的过程也可以划分为输入、计算和输出三个环节:球场上各种信息是输入,我根据经验和球技进行分析判断是计算,我运球、传球或投篮是输出。这么说,我做作业的过程,也是一个输入、计算和输出的过程。嗯,把自己看作一个控制系统,然后分析输入、计算和输出,会好理解得多。一、分析自己看到红灯的反应第4课学习活动控制系统工作时,也是从外界获得数据(输入)、数据经过处理(计算)产生结果(输出)。控制系统工作遵循“输入—计算—输出”的计算模式。一、分析自己看到红灯的反应第4课学习活动眼睛获取到的“交通信号变红”信号输入脚停止运动输出计算根据已有经验,判断这是红灯,不能通行,生成停止脚步的指令一、分析自己看到红灯的反应小夏家所住的楼,电梯暂时停运了,于是他和爸爸走楼梯回家。他发现楼道的灯是声控的,只要发出足够大的声音,它就会亮。你能简单说一说它的工作过程吗?第4课学习活动二、描述声控灯的工作过程第4课学习活动输入输出计算???二、描述声控灯的工作过程第4课学习活动输入输出声音灯亮二、描述声控灯的工作过程处理检测到的声音数据,生成指令计算控制系统工作遵循的计算模式第4课学习活动无论简单还是复杂的控制系统,都遵循这个计算模式,因此我们可以按这个模式绘制上一页的工作过程示意图。总结二、描述声控灯的工作过程1.说出所使用的输入设备和输出设备。第4课学习活动提示:键盘、鼠标、麦克风、手写笔等是输入设备;屏幕、播放器属于输出设备。三、描述用计算机输入汉字过程中的输入、计算和输出第4课学习活动
2.简要描述输入、计算和输出(绘制工作过程示意图)。三、描述用计算机输入汉字过程中的输入、计算和输出输入输出计算???第4课学习活动输入输出计算拼音文字计算机进行文字处理右图是一位同学在键盘上用拼音输入法输入文字的过程示意图。三、描述用计算机输入汉字过程中的输入、计算和输出计算机是一个控制系统,人们通过键盘、麦克风或者手写笔等输入设备输入信息(输入),计算机内部进行分析处理(计算),然后通过显示器等输出设备把文档显示在屏幕上(输出)。第4课学习活动总结三、描述用计算机输入汉字过程中的输入、计算和输出第4课课堂总结1.输入、计算、输出是控制系统工作的三个(典型)环节。2.所有控制系统的工作,都可以用这三个环节进行分析。3.无论系统功能多复杂,都可从整体上划分为输入、计算、输出三个环节,在每一个环节里还可划分为输入、计算、输出三个环节。4.计算环节比较抽象和复杂,而且往往隐含在系统内部,人们无法看到。现阶段,可以把计算理解为系统根据算法或规则进行的一系列数据处理过程,类似我们人脑的思维活动。(1)环境:虚拟仿真工具或开源硬件。(2)目的:通过分析程序,修改参数,了解机器人的输入、计算和输出。(3)过程:①登录虚拟仿真工具,打开本课的程序;②按所使用的虚拟仿真工具的编程规则,修改参数或编写程序,让机器人按一定的规则直行;③运行仿真程序,观察机器人的运动情况。1.实现机器人以一定速度直行的功能,然后分析机器人工作过程中的输入、计算和输出三个环节。第4课拓展与提升总结(1)修改的参数属于输入的数据。(2)机器人运动状态属于输出。(3)虚拟仿真工具对程序的处理,体现了“计算”的作用。第4课拓展与提升2.分析自动门的输入和输出有些公共场所安装了自动门,人靠近,门会自动打开。请分析它的输入、输出分别是什么,把答案填在横线上。另外,你能想到它是通过什么设备获取输入信号的吗?第4课拓展与提升输入:输出:计算:???它的名字叫传感器,现在很多控制系统都用到传感器,不过传感器有很多种,以后我们会陆续学到。这个自动感应门与声控灯的工作过程类似,都要用到信号检测器,它是什么呢?第4课拓展与提升参考答案输入输出计算物体反射的信号门开启处理检测到的信号,生成指令第5课
连续变化的数据第二单元
数据运算有逻辑义务教育信息科技课程资源
六年级
12了解控制系统工作时产生的数据。了解连续量的表现形式及应用。第5课学习目标能说出阈值在控制系统中的作用。33学习目标第5课课堂导入问题情境这是一个居民小区的广场旁边安装的噪声监测器,它由声音采集装置、数据处理器、显示器、报警器等部分组成。请你说说它是怎么工作的呢?安装噪声监测器,目的是提醒人们不要过于喧哗,以免给居民造成干扰。当检测到音量超过标准了,就会通过报警器给管理部门发出提示。第5课课堂导入输入输出计算声音对采集的声音数据进行处理,判断音量是否超过标准,生成指令报警器发或不发提示流动在控制系统的每个环节中的一个要素是什么?数据第5课学习活动一
分析噪声监测系统获取的数据及其特点三
找出案例中的阈值二
感受生活中的连续量学习活动
1.噪声监测系统工作时,首先需要采集周围环境中的哪些数据?我们已经知道了数据是控制系统中的要素,那么接下来我们分析噪声监测系统中的数据。第5课学习活动一、分析噪声监测系统获取的数据及其特点2.如果要用一种图形来表示它,你认为下面哪一种图形更符合?第5课学习活动一、分析噪声监测系统获取的数据及其特点声音数据属于连续量。连续量是在一定范围内连续变化的数据。例如:温度1~100℃、水位1~5m、声音35~45dB、每天的气温等。声音波形图气温变化图第5课学习活动一、分析噪声监测系统获取的数据及其特点我家热水器的温度数据在不断变化。我出生到现在不断变化的身高。水龙头不断流出来的水量。你们还知道生活中哪些数据是连续量?都来说说吧!第5课学习活动拓展:找找与噪声数据类型相同的数据。一、分析噪声监测系统获取的数据及其特点二、感受生活中的连续量第5课学习活动1.慢慢拉上教室的窗帘,感受屋内光照强度逐渐变弱;慢慢拉开教室的窗帘,感受屋内光照强度逐渐变强。
2.手拿一张薄纸片,嘴对着纸片吹气,观察纸片晃动和吹气力度强弱之间的关系。我吹气力度越强,纸片晃动越厉害。这个实验挺有意思,我知道连续量的数据有什么特点了。第5课学习活动二、感受生活中的连续量3.观察在校园生活中,有哪些数据属于连续量。铃声逐渐升高的液面在变化的幼苗高度第5课学习活动二、感受生活中的连续量水表温度计车速表第5课学习活动4.观察测量连续量的一些仪表。二、感受生活中的连续量三、找出案例中的阈值在噪声监测系统中,采集噪声数据后,如何判断它是否超标呢?
要给系统设置一个参考值,然后把噪声数据与它进行比较,才能判断是否超标。这个参考值在控制系统中可以叫作阈值。
第5课学习活动案例1:某小区的噪声监测器,夜间声音超过55dB就会给管理部门
发出紧急处理的提示。案例1答:第5课学习活动阈值是55dB。三、找出案例中的阈值案例2:电热水壶,水温达到100℃会自动断电。案例2答:案例3答:案例3:小智家冰箱冷藏室维持在4℃。第5课学习活动阈值是100℃。阈值是4℃。三、找出案例中的阈值案例4:小华跑步时戴了一个健康监测手环,心率超过100次/min就会发出提醒。案例4答:案例5答:案例5:小夏爸爸在限速100km/h~120km/h的高速公路车道上开车。第5课学习活动阈值是100次/min。这个阈值是个区间。100~120km/h,说明在这个车道上开车,最低速度是100km/h,最高速度是120km/h。三、找出案例中的阈值第5课课堂总结
1.数据是流动在系统中的“生命”要素,只要系统在工作,就会形成数据。
2.连续量是在一定范围内连续变化的数据。
3.要给系统设置一个参考数值,然后把噪声数据与它进行比较,才能判断是否超标,这个参考数值在控制系统中可以叫作阈值。阈值一般可以根据实际情况自行设置,但很多阈值的设定是可以参考一些公认标准的。1.搜索资料,了解居民区、学校等环境的噪声标准。第5课拓展与提升长期工作或生活在90dB以上的噪声环境,会严重影响听力和导致其他疾病的发生。55dB以上干扰人们学习和工作。30~40dB是比较安静的正常环境,人们一般能接受。2.使用一种噪声监测器,检测课间教室内的声音,然后把一个大部分同学能接受的音量数值作为阈值,当检测到的音量大小超过阈值,就激发报警器发出警报。第5课拓展与提升我们使用手机和开源硬件仿真工具来开展实验。①组建学习小组,每个小组使用一部智能手机。②
在手机上安装一个噪声测试软件。活动步骤
③
让3~4个同学在教室内大声聊天,声音大小有不同级别,小组长负责检测噪声,记录员记录噪声数值;各小组一致确认哪一个数值的噪声超过大家的忍受极限,把它设为阈值。④打开虚拟仿真工具,打开配套资源中的噪声监测器程序,设置阈值,启动检测器,观察报警器的状态。⑤设置不同的阈值并启动,观察报警器的状态。第5课拓展与提升活动步骤第6课
开关量的真与假第二单元
数据运算有逻辑义务教育信息科技课程资源
六年级
第6课学习目标123能找出控制系统中的开关量。学习目标了解开关量的表现形式及应用。了解逻辑非运算的规则。第6课课堂导入问题情境我们已经知道,控制系统工作过程中会生成指令,控制相应设备执行指定的动作。思考:
“指令”这种数据是连续量数据吗?第6课学习活动学习活动
一
认识开关量数据三
了解非运算的规则二
情景剧:举牌投票一、认识开关量数据第6课学习活动噪声监测系统,当检测出音量超过标准时,会生成相关指令,让报警器工作,提醒相关管理人员。问题:指令又是一种什么数据呢?它和连续量数据有什么不一样呢?在噪声监测系统,控制报警器是否开启的数据属于开关量数据(以下简称开关量)。第6课学习活动产生开关量数据。一、认识开关量数据在控制系统中,开关量只有两种状态,如真或假、是或否等,在计算机中可以用0、1来表示。电源的闭合或断开、阀门的接通或断开、灯的开或关,这两种状态都可以用开关量来表示。控制指令设备状态数字形式开设备关设备第6课学习活动开关10一、认识开关量数据学校组织秋游,就“是否赞成去郊外野炊”进行举牌。1.每位学生准备一张白纸,正反面分别写上0和1。2.同意去郊外野炊的同学请举1这一面;不同意的请举0这一面。记录举1的人数和举0的人数,根据人数决定是否去郊外野炊。二、情景剧:举牌投票第6课学习活动我不赞成去郊外野炊,举0。我也赞成去郊外野炊,也举1。我赞成去郊外野炊,所以举1。第6课学习活动二、情景剧:举牌投票第6课学习活动举牌给出的0或1,可以理解为输入控制系统的开关量;投票结果是去或不去,控制系统要给输出端发出指令呈现投票结果,这个指令也是开关量。二、情景剧:举牌投票在控制系统中,描述开关量更习惯用真、假来表示。即开关闭合表示真,开关断开表示假。用表格来描述开关量的真、假,这个表格称为真值表。控制指令设备状态真值数字形式开设备运行真1关设备停止假0第6课学习活动二、情景剧:举牌投票喜欢,就回答“真”;不喜欢,就回答“假”。第一个问题我的回答是“真”,第二个问题我的回答是“假”。两个问题,我的回答都是“假”。第6课学习活动在举牌投票的案例中,举1的同学,真值就是“真”;举0的同学,真值就是“假”。请同学们用真值回答以下问题:1.你喜欢吃苹果吗?2.今天下雨吗二、情景剧:举牌投票可以对开关量的真值进行“取反”运算,这种逻辑运算叫作“非运算”。例如,如果开关闭合的真值为“真”,那么非运算后,开关闭合的真值为“假”,简单来说,“开”进行非运算的结果是“关”。第6课学习活动三、了解非运算的规则可以简单理解非运算为“取相反结果”。
我“身高1米6”,非运算结果是“我身高不是1米6”。
1.小组交流讨论,对以下案例进行非运算。第6课学习活动案例状态非运算结果教室门开教室的灯亮手机的音量大我每分钟跳绳次数达标电梯运行方向上三、了解非运算的规则第6课学习活动案例状态非运算结果教室门开关教室的灯亮不亮手机的音量大小我每分钟跳绳次数达标不达标电梯运行方向上下看看非运算后的结果,和你的类似吗?
三、了解非运算的规则第6课学习活动“我的外套是红色的”,非运算后就是“我的外套不是红色的”。“我爱游泳”,非运算后就是“我不爱游泳”。“是”的非运算结果为“不是”或“否”。2.每个人都根据自己的理解说出非运算的规则。三、了解非运算的规则第6课课堂总结1.在控制系统中,控制设备开或关的数据称为开关量。2.用表格来描述开关量的真、假,这个表格称为真值表。3.如果在一个控制系统中,对开关量的真值进行“取反”的逻辑运算叫作非运算。设计一个投票统计器,把同学们举牌的数字1或0输入,然后计算1和0各自的个数并比较大小。如果1的个数大于0的个数,表示“去郊外野炊”,统计器就输出结果“去”;反之,就输出结果“不去”。投票统计器(计算0的个数和1的个数,并比较大小)010001110投票结果:去或不去第6课拓展与提升第6课拓展与提升1.讨论:根据题目的描述,在计算环节中,采用的计算规则是什么?根据规则,如果1的个数是23,0的个数是17,是否去郊外野炊呢?统计1的个数和0的个数,并比较大小。大于,则生成指令1,控制输出设备显示“去”。小于,则生成指令0,控制输出设备显示“不去”。参考答案:23>17,所以输出结果是“去郊外野炊”。参考答案:2.补充这个统计器的工作过程示意图。第6课拓展与提升输入:输出:计算:???第6课拓展与提升举牌的数字郊外野炊的决定输入输出计算比较举牌1的次数和举牌0的次数,生成指令第7课
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第7课学习目标123了解与运算在日常生活中的应用。能结合控制系统实例描述与运算的规则。结合实例了解连续量如何转换为开关量,进一步提升计算思维能力。学习目标第7课课堂导入问题情境在日常生活中,我们会遇到一些要同时满足两个条件才能解决的问题,就是常说的“既……又……才能……”。例如坐飞机,在通过安全检查时,既要有身份证信息又要有登机牌信息。“既要”和“又要”所带的两个条件,它们之间的关系就属于“与”的关系。接下来,我们一起来了解生活中的与运算吧。
一
情景剧:失物认领三
分析人体感应光控灯中的控制逻辑二
发现生活中更多的与运算学习活动第7课学习活动小智捡到一本书,封面上写了姓名,于是他在校园公告栏中发布了失物招领信息,一位同学找到了小智要领回书。一、情景剧:失物认领第7课学习活动请问你叫什么名字?我是六年级1班的李小华。第7课学习活动他班级和书名都答对了,可以把书还给他。1.这位同学只答对了姓名。2.这位同学只答对了书名。3.这位同学姓名和书名都没答对。4.这位同学姓名和书名都答对了。问题:什么情况下能把书给他?一、情景剧:失物认领嗯,满足这两个条件,错不了。答对姓名答对书名拿回书
与在以上情景剧中,这位同学不仅要答对姓名,还要答对书名,才能拿回书。这是生活中人们在处理一些事情时要做的“与运算”。第7课学习活动一、情景剧:失物认领需要同时满足两个条件才能对控制系统输出产生影响的运算,这种运算称为与运算。满足条件1满足条件2成立
与第7课学习活动例如:登录电子邮箱既要输对账号,又要输对密码,才能登录电子邮箱;使用空调制冷时,既要设定温度,又要设定风速,才能获得预期的舒适度。一、情景剧:失物认领拓展:生活中,还有很多与运算,你能举例说说吗?骑车出行既要有速度,又要方向正确,才能到达目的地。一个数,既是正数,又是整数,才属于正整数。使用空调制冷时,既要设定温度,又要设定风速,才能获得比较舒适的体感。第7课学习活动一、情景剧:失物认领小组讨论,每人至少分享2~3件自己经历的需要进行“与运算”的事情,并填写在表格中。描述的句式可以是:既……又……才能……。案例场景与运算的描述二、发现生活中更多的与运算第7课学习活动事件场景与运算的描述坐公交车去上学既要坐上正确的车次,又要交费,才能到达目的地开启教室的电子屏幕既要打开电闸,又要按下开关,才能打开教室的大屏幕评选环保小卫士既要参加一次植树活动,又要参加两次环保宣讲志愿活动,才能评上环保小卫士给大家分享我自己经历的与运算案例。第7课学习活动二、发现生活中更多的与运算
如果控制系统在工作时,两个开关量都为真(即同时满足两个条件)才能让系统输出预期的结果,这种控制逻辑就属于“与运算”。三、分析人体感应光控灯中的控制逻辑第7课学习活动刚才我们分享的都是生活事件中的与运算,那么控制系统的与运算又是怎样的呢?
只有同时满足“有人体红外数据”和“光照强度低于标准值”这两个条件时,这盏灯才会亮,这其中的控制逻辑就体现了与运算。第7课学习活动三、分析人体感应光控灯中的控制逻辑第7课学习活动1.进入控制人体感应光控灯的实验环境。2.控制光敏传感器获取光照强度数据,观察数据提示,并观察灯的状态。3.控制人的移动,观察人的位置变化与灯的状态。三、分析人体感应光控灯中的控制逻辑第7课学习活动提示:先把人移到红外传感器感应区,再控制光敏传感器获取数据,直到灯亮。刚才有的同学是先改变光照强度,然后改变人的位置,发现不好控制什么时候灯才会亮。该怎么办呢?
提问:灯刚刚亮时,光敏传感器获取的数据是多少?三、分析人体感应光控灯中的控制逻辑4.写出人体感应光控灯中的与运算式子。有人体红外数据光照强度低于阈值灯亮
与与与与第7课学习活动三、分析人体感应光控灯中的控制逻辑灯亮
灯不亮
灯不亮
灯不亮
第7课学习活动三、分析人体感应光控灯中的控制逻辑人体感应光控灯中的与运算式子(参考答案)。有人体红外数据光照强度低于阈值有人体红外数据光照强度高于阈值无人体红外数据光照强度低于阈值无人体红外数据光照强度高于阈值与与与与5.根据与运算规则,补充完成下面的分析表格。第7课学习活动人体红外传感器是否采集到人体红外数据光敏传感器获取的数据是否低于阈值灯是否亮是是是否否人体红外数据、光照强度与灯的状态分析表三、分析人体感应光控灯中的控制逻辑第7课学习活动三、分析人体感应光控灯中的控制逻辑人体红外数据、光照强度与灯的状态分析表(参考答案)人体红外传感器是否采集到人体红外数据光敏传感器获取的数据是否低于阈值灯是否亮是是是是否否否否否否否否第7课学习活动6.根据以上状态分析表,填写用“真”和“假”表示的真值表。有人体红外数据光照强度低于阈值灯亮真真真假假三、分析人体感应光控灯中的控制逻辑看一看你填对了吗?
可见:只有满足“有人体红外数据”和“光照强度低于阈值”这两个条件,这个灯才会亮,这就是开关量的与运算。有人体红外数据光照强度低于阈值灯亮真真真真假假假真假假假假第7课学习活动三、分析人体感应光控灯中的控制逻辑第7课课堂总结1.在处理日常生活事务时存在着与运算,它的规则是:需要同时满足两个条件才能获得预期的结果。2.在控制系统中,两个开关量都为真(即同时满足两个条件)才能让系统输出预期的结果,这种控制逻辑就属于“与运算”。人体红外传感器能检测到感应区内人体的红外数据;光敏传感器能检测环境光照强度数据。根据学习活动3,开展以下学习任务。第7课拓展与提升连续量1.人体红外传感器获取的数据(简称红外感应数据)和光敏传感器获取的数据,属于什么数据?第7课拓展与提升2.输入的连续量数据,在判断环节,是不是存在一个阈值作为比较的标准?输入的连续量是不是通过与阈值比较,生成指令(开关量)?是的连续量经由阈值判断生成开关量指令第8课
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第8课学习目标123了解或运算在日常生活中的应用。能结合控制系统实例分析或运算的规则。通过分析控制系统中的控制逻辑,提高综合应用能力和计算思维能力。学习目标第8课课堂导入问题情境在日常生活中,会遇到一些问题涉及多个条件,只要其中一个条件满足,问题就能解决。例如:坐火车检票时,可以凭身份证进站,或者凭车票进站;开车经过高速公路收费站时,可以通过ETC收费,或者通过人工收费。你们知道这些情景中,人们处理事情时有一个共同的逻辑吗?或者一
分析事件中人们解决问题的共同点三
分析智能门锁的控制逻辑二
发现生活中更多的或运算学习活动第8课学习活动场景1:小华妈妈坐公交车,可以刷公交卡或手机扫二维码支付车费。场景2:小智可以用数字密码或指纹打开家门的智能锁。场景3:小夏带回家一份秋游通知,请爸爸或妈妈签字。你能发现,他们遇到的问题有一个什么共同点吗?一、分析事件中人们解决问题的共同点第8课学习活动这三个情景中的问题都有两种解决途径,并且只要选择其中一种途径就可以解决问题。第8课学习活动问题3:小夏的秋游通知,只有爸爸签字可以吗?问题1:小华妈妈乘坐公交是不是有两种支付车费的方式?
如果她只有公交卡,可以吗?问题2:小智开锁是否有两种方式可选?如果他忘了
数字密码,他还可以用什么方式?一、分析事件中人们解决问题的共同点第8课学习活动
我们在生活中会遇到很多需要我们大脑进行“或运算”的事情,结合自己的经历,用“……或……就能……”句子来描述。一、分析事件中人们解决问题的共同点事情或运算的描述学校规定每学期要选一门艺术选修课:中国舞或国画进出公园有两个门:东门、南门上学有两种交通方式:步行、骑车我上学的时候,可以选择步行或坐车。你能想到哪些案例呢?小组讨论,每人至少分享2~3件自己经历的需要进行“或运算”的事情。第8课学习活动二、发现生活中更多的或运算事情或运算的描述学校规定每学期要选一门艺术选修课:书法或绘画选书法课或绘画课,都满足艺术选修的要求进出公园有两个门:东门、南门走东门或走南门,都能进公园上学有两种交通方式:步行、骑车步行或者骑车,都能上学第8课学习活动小组讨论,每人至少分享2~3件自己经历的需要进行“或运算”的事情。二、发现生活中更多的或运算对于控制系统来说,只要有一个开关量为真(即满足一个条件),就能让控制系统产生符合预期的输出,这种控制逻辑称为或。前面讲的是生活中的案例,接下来我们了解这些案例在控制系统中是怎么通过或运算解决的。第8课学习活动三、分析智能门锁的控制逻辑小智家安装的是智能门锁,既可以输入数字密码开门,又可以通过指纹识别开门。第8课学习活动三、分析智能门锁的控制逻辑第8课学习活动1.请根据或运算的规则,补充下面的运算式子。门锁打开或
三、分析智能门锁的控制逻辑指纹正确数字密码正确门锁打开或
第8课学习活动三、分析智能门锁的控制逻辑数字密码是否正确指纹是否正确门锁是否开是是是否否第8课学习活动数字密码验证、指纹验证与锁的状态分析表三、分析智能门锁的控制逻辑2.把数字密码验证、指纹验证与门锁的状态填在表格中。第8课学习活动数字密码和指纹所对应开关状态与锁状态分析表(参考答案)数字密码是否正确指纹是否正确门锁是否开是是是是否是否是是否否否三、分析智能门锁的控制逻辑3.根据以上状态分析表,填写用“真”和“假”表示的真值表。数字密码正确指纹正确门锁打开真真真假假第8课学习活动三、分析智能门锁的控制逻辑数字密码验证、指纹验证与灯的状态真值表数字密码正确指纹正确门锁打开真真真真假真假真真假假假第8课学习活动一起看看真值表。数字密码验证、指纹验证与灯的状态真值表(参考答案)三、分析智能门锁的控制逻辑第8课课堂总结1.生活中会遇到很多需要进行“或运算”的问题。
2.控制系统中的或运算规则是:只要满足一个条件就能对系统输出产生影响的运算称为或运算。
3.控制系统进行或运算时,要进行条件判断,条件满足时会产生指令,指令控制相应设备执行指定的操作。停车场的升降杆是按钮控制方式,由工作人员手动控制。现在要增加自动识别控制功能,识别到车辆信号时,升降杆就会自动升起。
第8课拓展与提升第8课拓展与提升1.请模仿活动3,用真值表描述这两种控制方式的逻辑关系。对应的真值表按下按钮识别车辆的信号杆升起第8课拓展与提升2.根据学校的实际条件,观察停车场升降杆(或门)的控制过程。第8课拓展与提升
3.思考:按钮控制方式输入的是一种什么数据?自动感应控制方式输入的是一种什么数据?请说出它们的特点。提示1:按钮控制方式输入的是开关量。提示2:自动识别控制方式输入的也是开关量。控制系统的输入的数据,既可以是开关量,也可以是连续量。这个活动中,输入的都是开关量数据。第9课
从人工到自动化第三单元
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第9课学习目标123了解人工控制和自动控制的应用场景。了解人工控制和自动控制的特点。通过描述自动控制的过程,增强对自动控制特点的认识。学习目标第9课课堂导入问题情境奶奶以前用老式的烧水壶在燃气灶上烧开水,等水开了,要过去关掉燃气;妈妈现在用电水壶烧水,灌上水并按下开关通电,然后她就忙别的事情了,水开了电水壶会自动关闭电源开关。奶奶和妈妈烧水的过程,有什么区别?妈妈烧水关闭电源的方式是自动控制。奶奶烧水关闭燃气的方式是人工控制。第9课课堂导入一
分析两种控制方式的主要特点三
分析空调控制室温的过程二分析生活中人工控制的案例学习活动第9课学习活动
1.奶奶烧水时,打开和关闭燃气灶开关都是人去操作的吗?第9课学习活动是的。2.妈妈烧水时,接通电源开关,是人去操作的吗?水烧开后,是人去断开电源还是自动断的?妈妈手动接通的电源;最后断开电源是自动的。一、分析两种控制方式的主要特点奶奶烧水的过程:打开燃气等待和关注关闭燃气人工操作水烧开人工监控人工操作特点:需要人工实时监控过程。第9课学习活动一、分析两种控制方式的主要特点妈妈用电热水壶烧水的过程:妈妈不需要关注水何时烧开,可以走开去做其他事情,因为这个水壶具备自动控制(关闭电源)的功能。接通电源水烧开自动断开电源第9课学习活动一、分析两种控制方式的主要特点人工控制:控制系统在运行时,如果实现某项功能的过程需要人做出必要的操作,从而保证控制系统的输出符合预期目标,那么实现这项功能的过程就属于人工控制。第9课学习活动一、分析两种控制方式的主要特点
调亮度土壤水分风扇转速骑行速度人踩脚踏板人调风扇转速人工浇灌人控制灯亮与灭人工控制的案例:第9课学习活动一、分析两种控制方式的主要特点自动控制:控制系统在运行时,如果实现某项功能的过程不需要人工干预,就能保证控制系统的输出符合预期目标,就可以说这个过程是自动控制。第9课学习活动一、分析两种控制方式的主要特点电饭锅煮饭,饭煮熟后能自动切换到保温状态;自动控制的案例:马路边的自动感应灯,天色变暗会自动亮起,天色变亮会自动熄灭;大楼里的烟雾报警器,烟雾浓度超过一定范围时会自动报警;智能驾驶汽车,不需要司机手动控制方向盘,汽车就能自动根据路况变道、转弯、掉头等。第9课学习活动一、分析两种控制方式的主要特点根据所列举的案例场景,分析其中包含的人工控制过程。案例场景实现的功能人工控制的工程驾驶汽车(非智能驾驶)车速变大或变小配合使用加速踏板或制动踏板左转或右转适当旋转方向盘用手机听音乐用洗衣机洗衣服二、分析生活中人工控制的案例第9课学习活动我就是这样控制音量大小的。第9课学习活动案例场景实现的功能人工控制的工程驾驶汽车(非智能驾驶)车速变大或变小配合使用加速踏板或制动踏板左转或右转适当旋转方向盘用手机听音乐音量变大或变小按手机上的音量按钮用洗衣机洗衣服设置洗衣模式按下操作面板上对应的按钮触摸式开关灯灯亮触摸开关二、分析生活中人工控制的案例
1.天气炎热,请描述你开空调并让室温逐渐下降为26℃的过程。我首先插上电源插座,然后按遥控器上面的按钮,设为26℃就完成了。我也是这样操作,但屋里的温度要等一段时间才感觉到下降,说明空调一直在自动进行降温工作。第9课学习活动三、分析空调控制室温的过程
2.以上过程中,哪些需要人工的控制?
3.以上过程中,哪些是空调自动控制的?按下遥控器的电源开关、设置制冷模式、设置温度为26℃、设置风速为2挡
吹出冷风、检测室温
第9课学习活动三、分析空调控制室温的过程你能根据下面的描述,用箭头和文字画出空调自动调节室温的示意图吗?
夏天开空调前,室内气温是30℃,我希望降为26℃,于是通过控制器设定26℃为标准温度(阈值),空调开始制冷;当检测到室内气温降为26℃时,空调停止制冷,保证室温恒定在26℃;检测到室温上升,空调又开始制冷……第9课学习活动三、分析空调控制室温的过程人启动空调设置温度(阈值)空调制冷室内逐步升温停止制冷检测到室温达到阈值室内逐步降温检测到室温高于阈值自动控制,不需要人的干预,直到关空调。第9课学习活动三、分析空调控制室温的过程第9课课堂总结1.人工控制,需要人对控制系统的工作过程(或其中某一段过程)进行必要的操作。2.自动控制,控制系统能自动按预定的程序进行运转,不需要人工干预。3.人工控制和自动控制普遍存在,而且随着社会科技的进步,很多系统的自动控制程度会越来越高,给人们带来更多的便利。感受人工控制和自动控制各自的优缺点。1.准备一个遥控小汽车,控制小汽车直行、左转、右转。这个遥控小汽车听我指挥,我让它左转就左转,完全在我的掌控中,但是控制它转90°就比较难了。小汽车运动的过程受我的控制,所以我认为是人工控制。第9课拓展与提升小车前行,它能自动沿着路线行走。
2.运行自动循迹机器人程序,观察机器人沿着路线行走的过程。在无人驾驶应用中,这种车要装传感器,用来检测道路左右两侧的线,自动控制车身在两侧线中间,保证自己在正确的车道上行驶。第9课拓展与提升3.根据前两项任务的感受,并上网查阅资料,说说人工控制和自动控制的优缺点。它们有各自适用的场合。对于要求精度高、规模大、反应快或者比较危险的工作场合,自动控制更适合,如制造业生产线、自动驾驶、航空航天、化工、勘探等领域的工作场所。对于一些简单的工程和生产环节,采用人工控制即可满足要求。第9课拓展与提升第10课
开环控制应用广第三单元
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第10课学习目标123了解开环控制的特点。能绘制开环控制的工作过程示意图。通过分析控制系统的实例,知道开环控制系统普遍存在我们生活中。学习目标第10课课堂导入小智设定了每天早上7点的闹钟,闹钟会在早上7点准时响铃并持续10秒后结束。问题情境小智是否起床,是闹钟能控制的吗?爸爸用洗衣机洗衣服,选定洗衣模式并启动开关后,洗衣机就按照规定的洗衣程序进行工作。问题情境如果这次的衣服特别脏,爸爸还是选用平时的洗衣模式,洗衣机能控制衣服一定能洗干净吗?第10课课堂导入一
分析开环控制的特点三
分析生活中开环控制应用的实例二
绘制并分析电风扇的工作过程学习活动第10课学习活动闹钟没办法知道我赖床。衣服洗得不够干净,它没办法判断。一、分析开环控制的特点开环控制第10课学习活动大家还记得第4课学习的控制系统工作的三个环节吗?第10课学习活动记得。我还记得,如何根据这三个环节描述控制系统的工作过程。一、分析开环控制的特点1.根据下面这段描述,按“输入—计算—输出”的计算模式补充洗衣机的工作过程示意图。爸爸选择“标准模式”,然后按“启动”按钮,洗衣机开始运转,最后发出嘀嘀的蜂鸣声,提示洗衣结束。输入输出计算???第10课学习活动一、分析开环控制的特点输入输出计算洗衣模式启动指令洗衣机运转按选定的模式生成指令第10课学习活动一、分析开环控制的特点2.回答以下问题。(1)洗衣机的工作过程是不是从开始到结束,是按程序一步步往下走的?(2)如果爸爸发现衣服不够干净,他还想用洗衣机洗,是不是只能再选模式,让洗衣机把洗衣程序运转一遍?第10课学习活动一、分析开环控制的特点洗衣机的工作过程属于开环控制。在开环控制过程中,当控制系统按给定的输入运行后,会按预期的目标形成输出结果,而且这次的结果无法改变。线性的工作过程第10课学习活动一、分析开环控制的特点
1.人们接通电源,然后选择风速挡位,风扇就会按预定的模式转动起来。请画出其工作过程示意图。二、绘制并分析电风扇的工作过程把输入和输出填在图中的横线上即可。输入输出计算???第10课学习活动电风扇工作过程示意图
输入输出计算风速挡位风扇按制定挡位转动按设定的风速生成指令第10课学习活动二、绘制并分析电风扇的工作过程
2.分析讨论:这个过程是否属于开环控制?洗衣机和电风扇的工作过程示意图,你发现它们有什么相同点?都是给定输入后,就有对应的输出,如果输出的风速效果不好,它也没办法,只能我自己重新换一个风速挡位。我觉得它的工作过程是直直地往一个方向走的。第10课学习活动二、绘制并分析电风扇的工作过程三、分析生活中开环控制应用的实例参照下表,列举生活中2~3个开环控制系统,分析其控制过程中的输入与输出。开环控制系统输入输出电子闹钟电水壶指纹锁第10课学习活动这是一位同学填的表格,大家可参考。开环控制系统输入输出电子闹钟设定的响铃时间铃声电水壶接通电源的指令加热指纹锁指纹信息锁开参照下表,列举生活中2~3个开环控制系统,分析其控制过程中的输入与输出。第10课学习活动三、分析生活中开环控制应用的实例
1.开环控制系统,操作往往比较简单,它的工作过程一般都是厂家设定好的,它产生的结果也基本是固定的。2.开环控制系统,结构比较简单,通常情况下每个输入都对应了一个输出,也不需要对输出结果进行检测。3.但如果控制系统受到干扰,设定好的工作过程不适合,就会导致输出产生偏差。第10课课堂总结加热的模式加热的时间启动的指令输入输出计算加热按选定的加热挡位和加热时间,生成指令第10课拓展与提升1.补充微波炉加热食物时的工作过程示意图。2.设置机器人运动的各项参数,让它走出正多边形(如正方形、正六边形等)的轨迹。阅读程序,设置参数,运行程序,最后分析程序的执行过程,观察它是否具备开环控制的特点。第10课拓展与提升机器人走正多边形过程属于开环控制吗?我认为是的。因为它只会按程序一步步执行任务,如果走出的轨迹不完美,只能由编程人员修改程序,重新让它走一遍,它自己不会调整。第11课
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第11课学习目标123了解人们在处理日常事件时发生的反馈。了解反馈在控制系统中的作用。能绘制含反馈的控制系统工作过程示意图。学习目标第11课课堂导入问题情境还记得上一节课里提到的闹钟吗,它只管到时间就响,不管小智是否起床,结果小智有一天上学就迟到了。今天早上,改为妈妈来叫小智起床了。
妈妈叫你起床的过程,有个环节叫作反馈。下面一起来学习什么是反馈以及它的作用。妈妈叫第一遍,我没醒;她又叫第二遍,我迷迷糊糊的;第三遍她边叫边拍我,我终于起床了!第11课学习活动
一
分析人们处理日常事件存在的反馈学习活动二
分析人们使用控制系统时获得的
反馈信息三
分析具备反馈的微波炉的工作过程结合自己今天经历的一些事情,选取2~3件分析其中存在的反馈。下列事件供参考。1.往杯子里倒牛奶。2.通过吹气的方式给碗里的食物降温。3.做一道练习题,对答案发现自己错了,继续思考,然后改正。第11课学习活动一、分析生活中的一些反馈现象
事件1:往杯子里倒牛奶,倒少了,继续倒。
一边倒牛奶,一边观察牛奶的高度,把这个信息反馈到大脑,决定是否继续倒牛奶,直到牛奶量合适为止。倒牛奶倒少了,继续倒!第11课学习活动一、分析生
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