第29课 避免故障保安全 教学设计 2025-2026学年六年级全一册信息科技人教版

第29课《避免故障保安全》教案一、教学目标分析知识与技能1.能够准确阐述控制系统故障的类型、表现及危害。2.能够熟知常见控制系统的自我保护设计及其原理。过程与方法1.通过讨论交流、案例分析、自主阅读等活动，提升观察、分析和解决问题的能力。2.通过设计智能种植大棚“自我保护”模块，培养创新思维与实践能力。情感态度价值观1.激发对技术创新的热情，强化信息社会责任感。2.增强对控制系统安全性能的关注度，树立严谨的系统设计思维。二、教学内容及重点教学重点运用控制系统故障的具体表现、危害及常见类型。控制系统自我保护设计的多种方式与工作原理。教学难点根据从系统设计角度深入理解安全性能设计的重要性，并将其应用于智能种植大棚“自我保护”模块设计。三、教学过程设计教学过程教学内容教学方法情景导入（10分钟）师：同学们，大家在日常生活中肯定都用过空调。想象一下，在炎热的夏天，你满心欢喜地回到家，迫不及待地打开空调，想要享受清凉。可刚启动一会儿，家里突然一片漆黑，灯灭了，空调也不转了。这是怎么回事呢？其实，这很可能是因为空调功率过大，引发了跳闸，就像大家看到幻灯片上的这个空气开关跳闸的样子。那为什么功率过大会导致跳闸？跳闸又在整个电路系统中起到了什么作用呢？今天咱们就一起来探究，看看如何避免类似的故障，保障我们生活中各种系统的安全运行。师：这节课我们有三个学习目标。一是了解造成控制系统故障的表现与危害，二是了解一些控制系统在安全防护方面的设计，三是初步具备控制系统安全防范功能的设计意识。学会避免故障，保护我们平安。师：来思考两个关键问题：控制系统故障的表现与危害有什么？控制系统如何设计安全性能？师：这节课先一起讨论交流你遇到过的控制系统故障，再了解控制系统避免故障的自我保护设计。师：同学们，来看这个案例：1986年挑战者号航天飞机飞天时，右侧固体火箭助推器O形密封圈损坏致高温气体泄漏，导致飞机发生爆炸。师：再来看这个案例：2024年美国联合航空公司一架客机起飞后，机长下令将襟翼从20度收回至5度时出现异常，控制杆停留在15度位置，可能是襟翼控制系统的电子元件故障，导致无法准确执行指令，只能紧急返航。师：同学们可以总结上面两个例子发生故障的原因吗？生：上面的案例都是由于一个的电子元器件的故障引起的。师：没错，系统中任何一个模块、任何一个零件都是极其重要的，只有它们强大的安全性能完整，才能实现整个控制系统的正常运行。师：一个正常运行的控制系统，除了要求使用者严格遵守控制系统的使用规章制度，还要求控制系统本身具备相应功能，最大限度避免各种仪器仪表、电路、开关、发动机等硬件的故障。控制系统的任何一个部件发生故障，都可能导致整个系统无法正常运行。师：为了避免故障的发生，我们先来了解一下故障的两种类型，故障分为硬件故障和软件故障，硬件故障包括传感器故障，机械部件故障，电源线路故障。师：同时，软件故障包括操作系统安装错误，参数设置错误，病毒入侵。问题导向学习列举事例学习活动一：讨论交流你遇到过的控制系统故障（10分钟）师：为了避免故障的发生，请同学们讨论交流，说说我们在生活中使用一些家用电器时所遇到的故障。师：除了我们在生活中遇到了一些故障以外，大家也可以说说在网上看到过的一些设备可能会发生的故障。生：讨论交流。师：下面我们来绘制一个控制系统及其故障分析表。将讨论得出的控制系统及其故障现象填入表格，并和同学讨论分析发生故障的原因，将其填入表格。生：填写表格。师：同学们在使用控制系统时，要查看使用说明书中的安全注意事项。例如冰箱使用说明书中的安全注意事项。这些可以帮助我们避免故障的发生。师：一些事故的发生往往也是因为没有关注器械的安全注意事项。就如2024年3月23日，台湾高雄一家铝制工厂在灌模作业时，疑似控制系统异常，降温水量不足，铝水接触发生爆炸，导致2死6伤。师：通过前面的学习，我们知道了控制系统出现问题就会发生故障，但其实控制系统的设计者们也清楚这点，所以他们自然会让控制系统具备自我保护功能，那他们是怎么做的呢？讨论交流法问题分析法案例分析法学习活动二：了解控制系统避免故障的自我保护设计（15分钟）师：同学们可以自主阅读身边控制系统的保护功能说明书，尝试绘制自主保护功能的设计。师：首先同学们要理解自我保护功能的概念：即通过在控制系统内部安装保护功能模块，使得整个控制系统在运作时有一个良好的自我保护功能，确保控制系统的稳定运行和安全使用。师：到这有同学就要提问了，为什么控制系统有保护功能，还会发生故障呢？这是因为自我保护能力是有大小的，控制系统会出现故障，就像人体会生病一样。一个抵抗力强、自我保护意识强的人往往不容易生病，即使生病了也会很快恢复。同样，一个控制系统的安全性能越高，它的自我保护能力也就越强。师：请同学们思考自我保护功能在各个控制系统中分别起到了什么作用？师：来看看生活中的实例，比如照明系统：如果电流超过额定数值，系统会自动“跳闸”，电路自动断开，保护了电路设备不被烧坏。师：空调室外机：在运行时，会通过传感器检测室内外温度，如果温度过高，就会触发温度保护，自动停机保护，避免空调出现故障。师：还有电梯：如果烟雾过浓，烟雾传感器会触发电梯消防迫降功能，电梯接收到危险信号会迫降至指定位置停止运行，这是电梯的自我保护行为。师：同学们来尝试一下绘制控制系统功能模块的工作示意图。如空调室外机输入检测到的室外温度数据，通过计算系统将室外温度数据与设定的阀门比较，超过阀门值就停止运行，没超过便保护正常运行。师：其实控制系统的自我保护功能既保护了自身，也保护了使用者。例如大家都知道的高压锅，它的盖上的有着各种安全设计细节：防爆限压阀，警报阀，安全防堵网，安全自锁阀。这些自我保护功能保证了人们在使用师：控制系统自我保护的功能也分为四种类型。第1种电梯的防夹功能：人们只要站在电梯门附近，电梯门就会保持开的状态，避免人或其他事物被电梯门夹住。师：第2种速度感应自动落锁功能：汽车提速后，车门会自动上锁，防止车门被不慎打开，避免速度过快导致车内物品的掉落。师：第3种电吹风的过温保护器：能在温度超过安全范围时自动断电，避免过热引发火灾。师：第4种便是前面提到过的高压锅的止开阀：保证了只有在锅内外压力平衡时，锅盖才能打开，以防锅内高压把食物溅出。自主阅读实例举例拓展与提升（7分钟）师：随着社会智能科技的发展，智能种植大棚被更多地使用，种植户慢慢发现大棚安全性能上的不足，于是想增加一些安全保护措施，保证大棚基础设施的安全。如果请你做设计师，你会给种植大棚设计一个什么样的“自我保护”模块？请参考前面所学的知识，绘制该模块的工作过程示意图。没有思路的同学可以从这4个模块入手：1.室外温度过低保护模块；2.室外温度过高保护模块；3.系统电流过大保护模块；4.水泵压力过大保护模块。师：同学们思考一下，除了一些比较常见的问题之外，智能种植大棚可能会遇到哪些无法应对的意外情况？你又有什么解决措施呢？师：我们可以假设一个情景：某年冬天异常寒冷，温度控制系统无法应对极度低温，这就需要提前预警，让温度控制系统停止工作并启动紧急措施。问题导向法情景假设法课后作业（1分钟）师：请同学们完成课后作业，整理课堂上讨论过的各种控制系统故障案例，包括故障现象、原因以及可能造成的危害，以表格形式呈现，每种控制系统至少列举两个案例。课堂小结与评价（2分钟）本节课，大家对控制系统故障表现有了清晰的认识，知晓其会造成生产中断等危害。通过控制系统避免故障的自我保护设计的实践操作，明白控制系统自我保护设计的原理和意义，掌握故障检测诊断、权限管理等保障系统安全的设计方法。这是非常宝贵的技能，希望大家能灵活运用，去应对生活中的其他问题。教学反思1.反思点：控制系统故障和自我保护设计的原理较抽象，部分学生理解困难。学生知识关联能力弱，讨论故障时分析不深入，设计大棚模块难以迁移知识。讨论交流环节引导不足，小组讨论有偏题和参与度低的情况。智能种植大棚设计活动难度把控不当，学生创意和思路受限。讲解故障危害的案例陈旧，与生活紧密相关的案例少，学生缺乏直观感受。生活场景挖掘不深，新兴领域的相关知识