第29课 避免故障保安全（教学设计）-2025-2026学年六年级信息科技全一册（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.增强对控制系统安仝性能的关注度，树立严谨的系统设计思维。

二、教学内容及重点

教学重点

1.运用控制系统故障的具体表现、危害及常见类型。

2.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

教学过教学内容教学方

程法

师：同学们，大家在日常生活中肯定都用过空问题导

调。想象一下，在炎热的夏天，你满心欢喜地向学习

情景导回到家，迫不及待地打开空调，想要享受清列举事

入凉。可刚启动一会儿，家里突然一片漆黑，灯例

灭了，空调也不转了。这是怎么回事呢？其

（10

实，这很可能是因为空调功率过大，引发了跳

分钟）

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。

学习目标

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0?了・一•位*事畲*炉方

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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0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。

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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。

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师：为了避免故障的发生，我便先来了解一下

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，软件故障包恬操作系统安装错误,

参数设置错误，病毒入侵。

学习活师：为了避免故障的发生，请同学们讨论交讨论交

动一：流，说说我们在生活中使用一些家用电器时所流法

讨论交遇到的故障。问题分

流你遇析法

到过的案例分

控制系析法

统故障

（10

分钟）

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。

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师：卜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。

松及xg分析表

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。

”■免・■售安全

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。

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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？

2・凭我金

师：同学们可以自主阅读身边控制系统的保自主阅

护功能说明书，尝试绘制自主保护功能的设读

计。实例举

例

0T习工02i・比・伊qw

学

活

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二

动•

控

解

了

统

系

制师：首先同学们要理解自我保持功能的概念：

故

免

避即通过在控制系统内部安装保护功能模块，使

自

的

障得整个控制系统在运作时有一个良好的自我保

保

护

我护功能，确保控制系统的稳定运行和安全使

利

十

设a5用。

分

钟1»,・能■.像女金成—|

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。

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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？

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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。

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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。

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师：同学们来尝试一下绘制控机系统功能模块

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。

A・金

PM。•自®■的分普，

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。

"避免故障保安全

控制系统自我保护功能的分类:

3.电吹风体过温保妒荒：舱在温度超过安全范围附自动断电，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。

>»避免故障保安全

控制系统自我保护功能的分类：

4高压锅的止开尚：保证了只有在锅内外压力平衡时，锅盖才能打开，以防得内高压把

食物混出.

拓展与师：随着社会智能科技的发展，智能种植大棚问题导

提升被更多地使用，种植户慢慢发现大棚安全性能向法

（7分上的不足，于是想增加一些安全保护措施，保情景假

钟）证大棚基础设施的安全。如果请你做设计师，设法

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。

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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。

"■免故障保安全

情景假设।

黑休冬天吴重率”,温/酸切系统无法包好极庾fll£.逢th1戛疙购」=速枚瞄系*

停止工件势RQSfSM・至

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。

课后作

业（1

分钟）

本节课，大家对控制系统故障表现有了清晰的

课堂小认识，知晓其会造成生产中断等危害。通过控

结与评制系统避免故障的自我保护设计的实践操作，

价明白控制系统自我保护设计的原理和意义，掌

（2分握故障检测诊断、权限管理等保障系统安全的

钟）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。

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