第12課閉環(huán)控制助穩(wěn)定（教學設計）2024-2025學年六年級上冊信息技術人教版科目授課時間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導教師授課班級、授課課時授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）第12課閉環(huán)控制助穩(wěn)定（教學設計）2024-2025學年六年級上冊信息技術人教版教學內容教材章節(jié)：人教版六年級上冊信息技術《閉環(huán)控制助穩(wěn)定》

內容：本節(jié)課主要圍繞閉環(huán)控制的概念、原理和應用展開，通過實際案例，讓學生了解閉環(huán)控制的基本原理，掌握閉環(huán)控制的實現(xiàn)方法，并能運用閉環(huán)控制解決實際問題。內容包括閉環(huán)控制的基本概念、閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成、閉環(huán)控制的應用實例等。核心素養(yǎng)目標分析本節(jié)課旨在培養(yǎng)學生信息意識、計算思維和信息社會責任。學生通過學習閉環(huán)控制原理，能夠理解信息技術的應用價值，提升計算思維，學會分析和解決問題；同時，通過實際操作，培養(yǎng)學生的實踐能力，增強對信息技術的責任感和正確使用意識。學習者分析1.學生已經掌握了哪些相關知識：

六年級學生已經具備一定的信息技術基礎，了解計算機的基本操作，如開關機、文件管理、簡單的網絡使用等。在數(shù)學方面，學生對變量、方程等概念有一定的認識，這有助于理解閉環(huán)控制中的數(shù)學模型。

2.學生的學習興趣、能力和學習風格：

學生對信息技術課程普遍感興趣，尤其是與實際應用相關的課程。他們的學習能力較強，能夠快速掌握新知識。學習風格上，部分學生偏好通過動手實踐來學習，而另一部分學生則更傾向于理論學習。

3.學生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

部分學生可能對閉環(huán)控制的概念理解困難，難以將理論知識與實際應用相結合。此外，學生在進行編程實踐時，可能會遇到編程邏輯錯誤或代碼調試的難題。此外，對于一些數(shù)學基礎較薄弱的學生，理解閉環(huán)控制中的數(shù)學模型可能是一個挑戰(zhàn)。因此，教學中需要注重理論與實踐的結合，提供足夠的實踐機會，并針對不同學生的學習風格和困難提供個性化的指導。教學資源準備1.教材：確保每位學生都擁有人教版六年級上冊信息技術教材。

2.輔助材料：準備與閉環(huán)控制相關的圖片、流程圖、動畫視頻等多媒體資源，以輔助學生理解。

3.實驗器材：準備計算機、編程軟件等，確保實驗操作的順利進行。

4.教室布置：設置分組討論區(qū)，并布置實驗操作臺，以便學生進行實際操作和小組合作學習。教學過程設計**導入環(huán)節(jié)（5分鐘）**

1.創(chuàng)設情境：播放一段關于智能家居自動調節(jié)室內溫度的視頻，引發(fā)學生對自動控制的興趣。

2.提出問題：視頻中是如何實現(xiàn)室內溫度自動調節(jié)的？這背后有什么技術？

3.引導學生思考：生活中還有哪些類似的自動控制現(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用。

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

3.分析閉環(huán)控制的應用實例（5分鐘）：展示實際案例，如汽車防抱死系統(tǒng)、空調自動調節(jié)等。

**鞏固練習（10分鐘）**

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

2.課堂練習：發(fā)放練習題，要求學生在規(guī)定時間內完成，以鞏固所學知識。

**師生互動環(huán)節(jié)（5分鐘）**

1.課堂提問：針對練習題中的難點，提問學生，引導他們思考和解答。

2.小組展示：每組選派代表展示討論成果，其他學生進行補充和評價。

**創(chuàng)新教學環(huán)節(jié)（5分鐘）**

1.編程實踐：引導學生使用編程軟件，編寫簡單的閉環(huán)控制程序，如模擬空調自動調節(jié)溫度。

2.分享經驗：讓學生分享編程過程中的心得體會，教師進行點評和指導。

**課堂小結（5分鐘）**

1.回顧本節(jié)課所學內容：閉環(huán)控制的概念、組成和應用實例。

2.強調重點：閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋環(huán)節(jié)對于系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要性。

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

**用時分配：**

-導入環(huán)節(jié)：5分鐘

-講授新課：20分鐘

-鞏固練習：10分鐘

-師生互動環(huán)節(jié)：5分鐘

-創(chuàng)新教學環(huán)節(jié)：5分鐘

-課堂小結：5分鐘

總計用時：45分鐘學生學習效果學生學習效果

1.知識掌握：

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

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

-學生能夠舉例說明閉環(huán)控制在實際生活中的應用，如自動調節(jié)溫度、速度控制等。

2.技能提升：

-學生通過分組討論和課堂練習，提高了分析問題和解決問題的能力。

-學生在編程實踐中，學會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。

-學生在課堂互動中，鍛煉了表達和溝通能力，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：

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

-學生通過對比不同閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點，學會了從多角度思考問題，發(fā)展了系統(tǒng)思維。

4.學習興趣：

-學生對信息技術課程產生了更濃厚的興趣，尤其是對閉環(huán)控制這一實際應用較強的領域。

-學生通過實際操作和案例學習，對信息技術在生活中的作用有了更深刻的認識，增強了學習的動力。

5.信息意識：

-學生意識到信息技術在各個領域的廣泛應用，提高了對信息技術重要性的認識。

-學生學會了如何將理論知識與實際應用相結合，培養(yǎng)了信息意識。

6.信息社會責任：

-學生在了解閉環(huán)控制技術的過程中，認識到技術發(fā)展對社會的影響，增強了社會責任感。

-學生學會了在技術應用中考慮倫理和社會影響，提高了信息社會責任。

7.綜合運用能力：

-學生能夠將所學知識應用于解決實際問題，如設計簡單的閉環(huán)控制系統(tǒng)來優(yōu)化生活用品的使用。

-學生在團隊合作中，學會了如何協(xié)調分工，提高了團隊協(xié)作和項目管理能力。板書設計①知識點：閉環(huán)控制基本概念

-閉環(huán)控制系統(tǒng)

-控制器

-執(zhí)行器

-被控對象

-反饋環(huán)節(jié)

②重點詞句：

-閉環(huán)控制：一個反饋調節(jié)的系統(tǒng)，通過不斷地檢測并調整控制量，以達到期望的狀態(tài)。

-控制器：根據反饋信號和預設目標，計算出控制量，輸出控制指令。

-執(zhí)行器：接收控制器的指令，執(zhí)行具體的控制動作。

-被控對象：系統(tǒng)要控制的對象，如溫度、速度等。

-反饋環(huán)節(jié)：將系統(tǒng)的實際輸出與設定目標進行比較，產生反饋信號，用于調整控制量。

③知識點：閉環(huán)控制應用實例

-溫度自動調節(jié)

-汽車防抱死系統(tǒng)

-空調自動調節(jié)

④重點詞句：

-溫度自動調節(jié)：通過傳感器檢測室內溫度，自動調節(jié)空調系統(tǒng)，維持舒適的室內溫度。

-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抱死，提高行車安全性。

-空調自動調節(jié)：根據室內溫度與設定溫度的差值，自動調節(jié)空調的運行狀態(tài)，實現(xiàn)節(jié)能和舒適。教學評價與反饋1.課堂表現(xiàn)：

-學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。

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

-學生在編程實踐環(huán)節(jié)，能夠認真操作，遇到問題能夠獨立思考或與同學討論解決。

2.小組討論成果展示：

-各小組能夠根據所學知識，列舉出多個生活中的閉環(huán)控制實例，并簡要說明其工作原理。

-小組展示過程中，學生能夠清晰、準確地表達自己的觀點，展示出良好的團隊協(xié)作能力。

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

3.隨堂測試：

-學生在隨堂測試中，對閉環(huán)控制的基本概念和組成部分的掌握程度較高。

-學生能夠正確運用所學知識，解決簡單的閉環(huán)控制問題。

-部分學生在測試中表現(xiàn)出色，能夠靈活運用所學知識，解決較為復雜的閉環(huán)控制問題。

4.學生自評與互評：

-學生能夠對自己的學習情況進行自我評價，認識到自己在閉環(huán)控制知識掌握方面的優(yōu)點和不足。

-學生在互評環(huán)節(jié)，能夠客觀地評價同伴的表現(xiàn)，提出建設性的意見和建議。

5.教師評價與反饋：

-針對課堂表現(xiàn)：教師對學生在課堂上的積極參與和良好表現(xiàn)給予肯定，同時對個別學生的不足提出改進建議。

-針對小組討論成果展示：教師對學生的團隊協(xié)作能力和展示能力給予表揚，同時指出部分學生在表達和溝通方面需要加強。

-針對隨堂測試：教師對學生在測試中的表現(xiàn)給予評價，指出學生在閉環(huán)控制知識掌握方面的優(yōu)點和不足，并提供相應的輔導和幫助。

-針對學生自評與互評：教師鼓勵學生積極參與自評和互評，培養(yǎng)學生的自我反思和評價能力，同時指導學生如何提出有針對性的意見和建議。

-針對教學資源利用：教師對學生在課堂上的資源利用情況進行評價，鼓勵學生充分利用教材、多媒體等資源，提高學習效果。課后作業(yè)作業(yè)一：

設計一個簡單的閉環(huán)控制系統(tǒng)，用于調節(jié)教室內的燈光亮度。請描述系統(tǒng)的組成部分以及每個部分的作用。

答案：系統(tǒng)組成部分包括：

1.控制器：根據室內光線強度和預設目標亮度，計算并輸出控制信號。

2.執(zhí)行器：接收控制器的信號，調節(jié)燈光的開關和亮度。

3.被控對象：教室內的燈光。

4.反饋環(huán)節(jié)：通過光敏傳感器檢測室內光線強度，將實際光線強度與預設目標亮度進行比較，產生反饋信號。

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)：溫度自動調節(jié)系統(tǒng)，當室內溫度低于設定值時，加熱器開始工作；當室內溫度高于設定值時，加熱器停止工作。

答案：該閉環(huán)控制系統(tǒng)是穩(wěn)定的。因為當室內溫度低于設定值時，加熱器開始工作，增加室內溫度；當室內溫度高于設定值時，加熱器停止工作，降低室內溫度。這種反饋機制能夠使室內溫度逐漸接近并維持在設定值，從而達到穩(wěn)定的目的。

作業(yè)三：

編寫一個簡單的程序，模擬自動調節(jié)空調溫度的過程。程序需要包括以下功能：

1.初始化設定溫度。

2.讀取當前室內溫度。

3.根據設定溫度和當前溫度，判斷是否需要啟動或停止空調。

4.輸出空調狀態(tài)（開啟或關閉）。

答案：

```python

#初始化設定溫度

set_temp=25

#讀取當前室內溫度（假設為函數(shù)獲取）

current_temp=get_current_temp()

#根據設定溫度和當前溫度，判斷空調狀態(tài)

ifcurrent_temp<set_temp:

print("空調開啟")

else:

print("空調關閉")

#獲取當前室內溫度的函數(shù)（示例）

defget_current_temp():

#這里模擬讀取溫度，實際應用中可以連接溫度傳感器

return22#假設當前溫度為22度

```

作業(yè)四：

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

系統(tǒng)：汽車防抱死系統(tǒng)，當車輪轉速低于設定值時，系統(tǒng)會釋放剎車，使車輪恢復旋轉。

答案：優(yōu)點：

-提高行車安全性，防止車輪在緊急剎車時抱死，避免車輛失控。

-提高駕駛舒適性，減少緊急剎車時的沖擊。

缺點：

-在某些情況下，如濕滑路面，系統(tǒng)可能會錯誤地釋放剎車，導致車輛失控。

-系統(tǒng)的響應速度可能會受到傳感器和執(zhí)行器性能的限制。

作業(yè)五：

設計一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，用于自動控制門的開關。請描述系統(tǒng)的組成部分和實現(xiàn)步驟。

答案：系統(tǒng)組