第12課閉環(huán)控制助穩(wěn)定（教學(xué)設(shè)計(jì)）2024-2025學(xué)年六年級(jí)上冊(cè)信息技術(shù)人教版科目授課時(shí)間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導(dǎo)教師授課班級(jí)、授課課時(shí)授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）第12課閉環(huán)控制助穩(wěn)定（教學(xué)設(shè)計(jì)）2024-2025學(xué)年六年級(jí)上冊(cè)信息技術(shù)人教版教學(xué)內(nèi)容教材章節(jié)：人教版六年級(jí)上冊(cè)信息技術(shù)《閉環(huán)控制助穩(wěn)定》

內(nèi)容：本節(jié)課主要圍繞閉環(huán)控制的概念、原理和應(yīng)用展開，通過實(shí)際案例，讓學(xué)生了解閉環(huán)控制的基本原理，掌握閉環(huán)控制的實(shí)現(xiàn)方法，并能運(yùn)用閉環(huán)控制解決實(shí)際問題。內(nèi)容包括閉環(huán)控制的基本概念、閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成、閉環(huán)控制的應(yīng)用實(shí)例等。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生信息意識(shí)、計(jì)算思維和信息社會(huì)責(zé)任。學(xué)生通過學(xué)習(xí)閉環(huán)控制原理，能夠理解信息技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，提升計(jì)算思維，學(xué)會(huì)分析和解決問題；同時(shí)，通過實(shí)際操作，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，增強(qiáng)對(duì)信息技術(shù)的責(zé)任感和正確使用意識(shí)。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識(shí)：

六年級(jí)學(xué)生已經(jīng)具備一定的信息技術(shù)基礎(chǔ)，了解計(jì)算機(jī)的基本操作，如開關(guān)機(jī)、文件管理、簡單的網(wǎng)絡(luò)使用等。在數(shù)學(xué)方面，學(xué)生對(duì)變量、方程等概念有一定的認(rèn)識(shí)，這有助于理解閉環(huán)控制中的數(shù)學(xué)模型。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：

學(xué)生對(duì)信息技術(shù)課程普遍感興趣，尤其是與實(shí)際應(yīng)用相關(guān)的課程。他們的學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)，能夠快速掌握新知識(shí)。學(xué)習(xí)風(fēng)格上，部分學(xué)生偏好通過動(dòng)手實(shí)踐來學(xué)習(xí)，而另一部分學(xué)生則更傾向于理論學(xué)習(xí)。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

部分學(xué)生可能對(duì)閉環(huán)控制的概念理解困難，難以將理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合。此外，學(xué)生在進(jìn)行編程實(shí)踐時(shí)，可能會(huì)遇到編程邏輯錯(cuò)誤或代碼調(diào)試的難題。此外，對(duì)于一些數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較薄弱的學(xué)生，理解閉環(huán)控制中的數(shù)學(xué)模型可能是一個(gè)挑戰(zhàn)。因此，教學(xué)中需要注重理論與實(shí)踐的結(jié)合，提供足夠的實(shí)踐機(jī)會(huì)，并針對(duì)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格和困難提供個(gè)性化的指導(dǎo)。教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都擁有人教版六年級(jí)上冊(cè)信息技術(shù)教材。

2.輔助材料：準(zhǔn)備與閉環(huán)控制相關(guān)的圖片、流程圖、動(dòng)畫視頻等多媒體資源，以輔助學(xué)生理解。

3.實(shí)驗(yàn)器材：準(zhǔn)備計(jì)算機(jī)、編程軟件等，確保實(shí)驗(yàn)操作的順利進(jìn)行。

4.教室布置：設(shè)置分組討論區(qū)，并布置實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)，以便學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作和小組合作學(xué)習(xí)。教學(xué)過程設(shè)計(jì)**導(dǎo)入環(huán)節(jié)（5分鐘）**

1.創(chuàng)設(shè)情境：播放一段關(guān)于智能家居自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的視頻，引發(fā)學(xué)生對(duì)自動(dòng)控制的興趣。

2.提出問題：視頻中是如何實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)的？這背后有什么技術(shù)？

3.引導(dǎo)學(xué)生思考：生活中還有哪些類似的自動(dòng)控制現(xiàn)象？

**講授新課（20分鐘）**

1.介紹閉環(huán)控制的概念（5分鐘）：解釋閉環(huán)控制的定義，舉例說明其在日常生活中的應(yīng)用。

2.講解閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成（10分鐘）：詳細(xì)講解控制器、執(zhí)行器、被控對(duì)象和反饋環(huán)節(jié)的作用和相互關(guān)系。

3.分析閉環(huán)控制的應(yīng)用實(shí)例（5分鐘）：展示實(shí)際案例，如汽車防抱死系統(tǒng)、空調(diào)自動(dòng)調(diào)節(jié)等。

**鞏固練習(xí)（10分鐘）**

1.分組討論：讓學(xué)生分組討論，列舉生活中常見的閉環(huán)控制實(shí)例，并簡要說明其工作原理。

2.課堂練習(xí)：發(fā)放練習(xí)題，要求學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，以鞏固所學(xué)知識(shí)。

**師生互動(dòng)環(huán)節(jié)（5分鐘）**

1.課堂提問：針對(duì)練習(xí)題中的難點(diǎn)，提問學(xué)生，引導(dǎo)他們思考和解答。

2.小組展示：每組選派代表展示討論成果，其他學(xué)生進(jìn)行補(bǔ)充和評(píng)價(jià)。

**創(chuàng)新教學(xué)環(huán)節(jié)（5分鐘）**

1.編程實(shí)踐：引導(dǎo)學(xué)生使用編程軟件，編寫簡單的閉環(huán)控制程序，如模擬空調(diào)自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度。

2.分享經(jīng)驗(yàn)：讓學(xué)生分享編程過程中的心得體會(huì)，教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和指導(dǎo)。

**課堂小結(jié)（5分鐘）**

1.回顧本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容：閉環(huán)控制的概念、組成和應(yīng)用實(shí)例。

2.強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)：閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋環(huán)節(jié)對(duì)于系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要性。

3.提出思考問題：如何改進(jìn)閉環(huán)控制系統(tǒng)，使其更加高效和穩(wěn)定？

**用時(shí)分配：**

-導(dǎo)入環(huán)節(jié)：5分鐘

-講授新課：20分鐘

-鞏固練習(xí)：10分鐘

-師生互動(dòng)環(huán)節(jié)：5分鐘

-創(chuàng)新教學(xué)環(huán)節(jié)：5分鐘

-課堂小結(jié)：5分鐘

總計(jì)用時(shí)：45分鐘學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果

1.知識(shí)掌握：

-學(xué)生能夠理解閉環(huán)控制的基本概念，包括其定義、組成部分以及工作原理。

-學(xué)生能夠識(shí)別并描述閉環(huán)控制系統(tǒng)中的控制器、執(zhí)行器、被控對(duì)象和反饋環(huán)節(jié)。

-學(xué)生能夠舉例說明閉環(huán)控制在實(shí)際生活中的應(yīng)用，如自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度、速度控制等。

2.技能提升：

-學(xué)生通過分組討論和課堂練習(xí)，提高了分析問題和解決問題的能力。

-學(xué)生在編程實(shí)踐中，學(xué)會(huì)了如何使用編程軟件編寫簡單的閉環(huán)控制程序，提升了編程技能。

-學(xué)生在課堂互動(dòng)中，鍛煉了表達(dá)和溝通能力，能夠清晰地向他人解釋閉環(huán)控制的概念和操作。

3.思維發(fā)展：

-學(xué)生在分析閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率時(shí)，培養(yǎng)了邏輯思維和批判性思維能力。

-學(xué)生通過對(duì)比不同閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，學(xué)會(huì)了從多角度思考問題，發(fā)展了系統(tǒng)思維。

4.學(xué)習(xí)興趣：

-學(xué)生對(duì)信息技術(shù)課程產(chǎn)生了更濃厚的興趣，尤其是對(duì)閉環(huán)控制這一實(shí)際應(yīng)用較強(qiáng)的領(lǐng)域。

-學(xué)生通過實(shí)際操作和案例學(xué)習(xí)，對(duì)信息技術(shù)在生活中的作用有了更深刻的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的動(dòng)力。

5.信息意識(shí)：

-學(xué)生意識(shí)到信息技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，提高了對(duì)信息技術(shù)重要性的認(rèn)識(shí)。

-學(xué)生學(xué)會(huì)了如何將理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，培養(yǎng)了信息意識(shí)。

6.信息社會(huì)責(zé)任：

-學(xué)生在了解閉環(huán)控制技術(shù)的過程中，認(rèn)識(shí)到技術(shù)發(fā)展對(duì)社會(huì)的影響，增強(qiáng)了社會(huì)責(zé)任感。

-學(xué)生學(xué)會(huì)了在技術(shù)應(yīng)用中考慮倫理和社會(huì)影響，提高了信息社會(huì)責(zé)任。

7.綜合運(yùn)用能力：

-學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際問題，如設(shè)計(jì)簡單的閉環(huán)控制系統(tǒng)來優(yōu)化生活用品的使用。

-學(xué)生在團(tuán)隊(duì)合作中，學(xué)會(huì)了如何協(xié)調(diào)分工，提高了團(tuán)隊(duì)協(xié)作和項(xiàng)目管理能力。板書設(shè)計(jì)①知識(shí)點(diǎn)：閉環(huán)控制基本概念

-閉環(huán)控制系統(tǒng)

-控制器

-執(zhí)行器

-被控對(duì)象

-反饋環(huán)節(jié)

②重點(diǎn)詞句：

-閉環(huán)控制：一個(gè)反饋調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，通過不斷地檢測(cè)并調(diào)整控制量，以達(dá)到期望的狀態(tài)。

-控制器：根據(jù)反饋信號(hào)和預(yù)設(shè)目標(biāo)，計(jì)算出控制量，輸出控制指令。

-執(zhí)行器：接收控制器的指令，執(zhí)行具體的控制動(dòng)作。

-被控對(duì)象：系統(tǒng)要控制的對(duì)象，如溫度、速度等。

-反饋環(huán)節(jié)：將系統(tǒng)的實(shí)際輸出與設(shè)定目標(biāo)進(jìn)行比較，產(chǎn)生反饋信號(hào)，用于調(diào)整控制量。

③知識(shí)點(diǎn)：閉環(huán)控制應(yīng)用實(shí)例

-溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)

-汽車防抱死系統(tǒng)

-空調(diào)自動(dòng)調(diào)節(jié)

④重點(diǎn)詞句：

-溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)：通過傳感器檢測(cè)室內(nèi)溫度，自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)，維持舒適的室內(nèi)溫度。

-汽車防抱死系統(tǒng)：通過控制剎車系統(tǒng)的壓力，防止車輪在緊急剎車時(shí)抱死，提高行車安全性。

-空調(diào)自動(dòng)調(diào)節(jié)：根據(jù)室內(nèi)溫度與設(shè)定溫度的差值，自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和舒適。教學(xué)評(píng)價(jià)與反饋1.課堂表現(xiàn)：

-學(xué)生在課堂上的參與度較高，能夠積極回答問題，提出自己的見解。

-學(xué)生在小組討論環(huán)節(jié)，能夠主動(dòng)參與，與同伴合作，共同完成任務(wù)。

-學(xué)生在編程實(shí)踐環(huán)節(jié)，能夠認(rèn)真操作，遇到問題能夠獨(dú)立思考或與同學(xué)討論解決。

2.小組討論成果展示：

-各小組能夠根據(jù)所學(xué)知識(shí)，列舉出多個(gè)生活中的閉環(huán)控制實(shí)例，并簡要說明其工作原理。

-小組展示過程中，學(xué)生能夠清晰、準(zhǔn)確地表達(dá)自己的觀點(diǎn)，展示出良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

-學(xué)生在展示過程中，能夠發(fā)現(xiàn)其他小組的不足，并提出改進(jìn)建議。

3.隨堂測(cè)試：

-學(xué)生在隨堂測(cè)試中，對(duì)閉環(huán)控制的基本概念和組成部分的掌握程度較高。

-學(xué)生能夠正確運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解決簡單的閉環(huán)控制問題。

-部分學(xué)生在測(cè)試中表現(xiàn)出色，能夠靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解決較為復(fù)雜的閉環(huán)控制問題。

4.學(xué)生自評(píng)與互評(píng)：

-學(xué)生能夠?qū)ψ约旱膶W(xué)習(xí)情況進(jìn)行自我評(píng)價(jià)，認(rèn)識(shí)到自己在閉環(huán)控制知識(shí)掌握方面的優(yōu)點(diǎn)和不足。

-學(xué)生在互評(píng)環(huán)節(jié)，能夠客觀地評(píng)價(jià)同伴的表現(xiàn)，提出建設(shè)性的意見和建議。

5.教師評(píng)價(jià)與反饋：

-針對(duì)課堂表現(xiàn)：教師對(duì)學(xué)生在課堂上的積極參與和良好表現(xiàn)給予肯定，同時(shí)對(duì)個(gè)別學(xué)生的不足提出改進(jìn)建議。

-針對(duì)小組討論成果展示：教師對(duì)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和展示能力給予表揚(yáng)，同時(shí)指出部分學(xué)生在表達(dá)和溝通方面需要加強(qiáng)。

-針對(duì)隨堂測(cè)試：教師對(duì)學(xué)生在測(cè)試中的表現(xiàn)給予評(píng)價(jià)，指出學(xué)生在閉環(huán)控制知識(shí)掌握方面的優(yōu)點(diǎn)和不足，并提供相應(yīng)的輔導(dǎo)和幫助。

-針對(duì)學(xué)生自評(píng)與互評(píng)：教師鼓勵(lì)學(xué)生積極參與自評(píng)和互評(píng)，培養(yǎng)學(xué)生的自我反思和評(píng)價(jià)能力，同時(shí)指導(dǎo)學(xué)生如何提出有針對(duì)性的意見和建議。

-針對(duì)教學(xué)資源利用：教師對(duì)學(xué)生在課堂上的資源利用情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，鼓勵(lì)學(xué)生充分利用教材、多媒體等資源，提高學(xué)習(xí)效果。課后作業(yè)作業(yè)一：

設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的閉環(huán)控制系統(tǒng)，用于調(diào)節(jié)教室內(nèi)的燈光亮度。請(qǐng)描述系統(tǒng)的組成部分以及每個(gè)部分的作用。

答案：系統(tǒng)組成部分包括：

1.控制器：根據(jù)室內(nèi)光線強(qiáng)度和預(yù)設(shè)目標(biāo)亮度，計(jì)算并輸出控制信號(hào)。

2.執(zhí)行器：接收控制器的信號(hào)，調(diào)節(jié)燈光的開關(guān)和亮度。

3.被控對(duì)象：教室內(nèi)的燈光。

4.反饋環(huán)節(jié)：通過光敏傳感器檢測(cè)室內(nèi)光線強(qiáng)度，將實(shí)際光線強(qiáng)度與預(yù)設(shè)目標(biāo)亮度進(jìn)行比較，產(chǎn)生反饋信號(hào)。

作業(yè)二：

分析以下閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并解釋原因。

系統(tǒng)：溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，當(dāng)室內(nèi)溫度低于設(shè)定值時(shí)，加熱器開始工作；當(dāng)室內(nèi)溫度高于設(shè)定值時(shí)，加熱器停止工作。

答案：該閉環(huán)控制系統(tǒng)是穩(wěn)定的。因?yàn)楫?dāng)室內(nèi)溫度低于設(shè)定值時(shí)，加熱器開始工作，增加室內(nèi)溫度；當(dāng)室內(nèi)溫度高于設(shè)定值時(shí)，加熱器停止工作，降低室內(nèi)溫度。這種反饋機(jī)制能夠使室內(nèi)溫度逐漸接近并維持在設(shè)定值，從而達(dá)到穩(wěn)定的目的。

作業(yè)三：

編寫一個(gè)簡單的程序，模擬自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)溫度的過程。程序需要包括以下功能：

1.初始化設(shè)定溫度。

2.讀取當(dāng)前室內(nèi)溫度。

3.根據(jù)設(shè)定溫度和當(dāng)前溫度，判斷是否需要啟動(dòng)或停止空調(diào)。

4.輸出空調(diào)狀態(tài)（開啟或關(guān)閉）。

答案：

```python

#初始化設(shè)定溫度

set_temp=25

#讀取當(dāng)前室內(nèi)溫度（假設(shè)為函數(shù)獲?。?/p>

current_temp=get_current_temp()

#根據(jù)設(shè)定溫度和當(dāng)前溫度，判斷空調(diào)狀態(tài)

ifcurrent_temp<set_temp:

print("空調(diào)開啟")

else:

print("空調(diào)關(guān)閉")

#獲取當(dāng)前室內(nèi)溫度的函數(shù)（示例）

defget_current_temp():

#這里模擬讀取溫度，實(shí)際應(yīng)用中可以連接溫度傳感器

return22#假設(shè)當(dāng)前溫度為22度

```

作業(yè)四：

討論以下閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，并說明原因。

系統(tǒng)：汽車防抱死系統(tǒng)，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)速低于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)釋放剎車，使車輪恢復(fù)旋轉(zhuǎn)。

答案：優(yōu)點(diǎn)：

-提高行車安全性，防止車輪在緊急剎車時(shí)抱死，避免車輛失控。

-提高駕駛舒適性，減少緊急剎車時(shí)的沖擊。

缺點(diǎn)：

-在某些情況下，如濕滑路面，系統(tǒng)可能會(huì)錯(cuò)誤地釋放剎車，導(dǎo)致車輛失控。

-系統(tǒng)的響應(yīng)速度可能會(huì)受到傳感器和執(zhí)行器性能的限制。

作業(yè)五：

設(shè)計(jì)一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，用于自動(dòng)控制門的開關(guān)。請(qǐng)描述系統(tǒng)的組成部分和實(shí)現(xiàn)步驟。

答案：系統(tǒng)組