第20课 反馈控制有算法 教案 义务教育版信息科技八年级全一册

年级八年级主题【学情分析】在上一单元学习的简单物联功能实践的基础上，本单元的内容比物联系统的整体出发进行分析和规划，最终学会设计较为完整的简易物联系统。物联系统的工作过程本质上是通过感知外部环境，并通过数据传输、存储、处理，最终反馈到外部环境的过程。本单元围绕简易物联花盆系统，通过划分物联系统的模块，输、反馈和控制等功能，最后完成简易物联系统的搭建。与前面三个单元相比，本单元的实践难度略大，在具体实施过程中，可以先实现每个模块的功能，再将所有模块集成在一起。教学中可根据本地实际情况或者学生兴趣，选择其他的实践案例。【内容结构】使用传感器通过互联网 查看与下载数据 分析处理数据简易物联系统反馈与控制 可视化呈现数据作用方式方法学习目标的作用，感受物联网给人们的学习、生活和工作方式2.计算思维：能够根据需求，设计和搭建简单的物联系统原型，3.数字化学习与创新：能够主动利用数字设备开展实践创重点基于数据分析的反馈控制算法设计；程序控制执行器难点理解“闭环反馈”的本质，将算法逻辑与实际硬教学环节教师活动学生活动设计意图【情境导入】<“死板”与“智能”的浇水方案>(1)“定时浇水方案”:每天中午12点启动水泵浇水3秒，结果出现“雨天土壤已湿仍浇水”注意、思考、吸引学生的注意力，启发学生思“晴天土壤干旱未浇水”的问题；(2)“智能浇水方案”:湿度传感器实时检【思考-讨论】集数据→判断→控制’的闭环，这就是反馈控制；学习活动【学习活动】一、根据数据设计算法【思考-讨论】【学习探究】础上设计算法。可以根据数据分析处理过程中获得的土壤在【合作探究】1.小组合作：探究自动灌溉的触发条件，将对听讲、思考、教师通过引领学容，促进学生学习知识。学生通积极学习基础知另外，通过提问的方式引发学生思考，培养其思考和解决问题的2.交流总结：优化后的条件和决策。3.根据表格中的条件设计算法，形成数据决策部分程序。ifhum>hum_max:如果土壤湿度大于上限值，oled.print(“不灌溉”)显示屏显示“不灌溉”土壤湿度介于上下限值之间oled.print("不灌溉")iflgt>1200:如果天气预报有雨，显示屏显示“不灌溉”;否则显示“灌溉”如果光照强度大则增加土壤湿度下限值，否则恢复下限值如果土壤湿度低屏显示“灌溉”【学习活动】二、控制执行器【学习探究】物联花盆系统中，控制与执行就是显示土壤湿度情况和实现自动灌溉，与之对应的执行器分别是显示屏和直流电机水泵。1.实时显示土壤湿度值2.实现自动灌溉灌溉需要水泵作为执行部件。将水泵与主控板连接，修改数据决策程序，添加相关的控制代码，Ml=parrot(parrot.M1)将电机连接到M1口time.sleep(5)【学习活动】三、对系统进行整合【学习探究】在项目投入使用前，还需要进行调试。系统调则是让物联系统进行整体运行，以测试是否存在问题。对物联系统进行功能测试，包括硬件检查、网络测试和动态测试等。1.硬件检查：连接正确；2.网络测试：畅通稳定；3.动态测试：模拟功能过程，测试触发条件响应等。 是否需要灌溉是否需要灌溉【合作探究】1.以小组为单位，完成物联花盆系统项目的模块整合和功能集成。2.根据需求清单对物联花盆系统项目进行功能测试。【思考-讨论】【探索功能扩展】1.从系统功能上进行扩展2.从人机交互上进行扩展3.从数据处理与可视化上进行扩展·在物联系统中，数据决策需要根据数据分析处理的结果设计算·在物联系统中，数据决策需要根据数据分析处理的结果设计算法，再控制执行器执行。·物联花盆系统要实现自动灌溉功能，需要在对温度、土壤湿度、光照和天气预报的数据分析的基础上设计算法。·在设计物联系统时，需要根据具体的反馈任务选择合适的执行执行器·物联花盆系统中，控制与执行就是显示土壤湿度情况和实现自动灌溉，与之对应的执行器分别是显示屏和直流电机水三、对系·1.硬件检查：连接正确；统进行整·2.网络测试：畅通稳定；合·3.动态测试：模拟功能过程，测试触发条件知识回顾总结和梳理，帮助学生更好地理解和掌握所学内拓展-提升【拓展-提升】某物联门锁系统检测到门口