中小学教育资源及组卷应用平台 “神奇的光控灯”单元教学设计 （一）单元基本信息 学科 信息科技 实施年级 六年级上册 设计者 《课程标准》模块 过程与控制（反馈与优化） 单元名称 神奇的光控灯 单元课时 共6课时 （二）单元教学规划 1.主题概述 1.1核心概念 本单元属于“过程与控制”模块中的第二部分 “反馈与优化”，对应《课程标准》“过程与控制”模块内容要求（3）、（4）、（5）。 (3)通过分析具体案例，了解反馈是过程与控制中的重要手段，初步了解反馈对系统优化的作用。 (4)通过分析具体过程与控制系统的实例，了解系统的输入与输出可以是开关量或连续量，了解连续量可以经由阈值判断形成开关量，掌握开关量的简单逻辑运算。 (5)通过分析典型应用场景，了解计算机可用于实现过程与控制，能在实验系统中通过编程等手段验证过程与控制系统的设计。 1.1.1开环控制与闭环控制 控制系统是为使被控制对象达到预定的理想状态，实现一定控制目的而构成的系统。按照控制方式，控制系统可分为开环控制和闭环控制。开环控制，指不将控制的结果反馈回来影响当前控制的系统。例如，打开灯的开关，按下开关后的一瞬间控制活动就已结束，灯的亮灭对按开关这个活动没有影响。而闭环控制，指可以将控制的结果反馈回来与设定值比较，并根据它们的误差调整控制的系统。例如，空调的温度调节、热水器的温度调节等，需要将现有温度与设定值进行比较，不断调节形成一个反馈闭环控制。了解和区分开环控制与闭环控制，并理解其特点，可以为后面学习反馈奠定基础。 1.1.2反馈 反馈是过程与控制系统典型的环节，学生要知道反馈的概念，了解控制系统中如何增加反馈形成环路，并能分析出控制系统中的环路。这部分内容可以结合生活中的反馈系统，通过生活中不同类型的反馈系统实例，使学生能够区分生活中的闭环反馈系统，并分析反馈系统的环路。有了控制系统中反馈的概念，就可以借助反馈信号实现控制系统的优化。因此，本部分内容重在学习和理解阈值、开关量、连续量的概念与作用。 1.1.3阈值 又称临界值，是指一个效应能够产生的最低值或最高值，在自动控制系统中能产生一个校正动作的最小输入值，如冰箱的控温系统。如果将冰箱冷藏室温度设定为5℃，当冰箱内的温度达到或者超过这个临界值，无法满足冷藏需求时，冰箱就会自动制冷，以满足设定的阈值要求。 1.1.4开关量 指控制系统的量只有两种，如开关的导通和断开、继电器的闭合和打开、电磁阀的通和断等。1.1.5连续量 控制系统量的大小是一个在一定范围内变化的连续数值。例如，温度 0~100 ℃、压力0~10 MPa、液位1~5等，这些量都是模拟连续量。 连续量可以经由阈值判断形成开关量。 1.1.6优化 反馈之后，控制系统可结合反馈实现优化。本部分要求学生掌握优化的概念，理解反馈的作用是对系统进行优化，最终借助计算机实现完整的过程与控制，如智能光控灯等。 1.2内容结构 1.3教学过程图示 1.4育人价值 通过计算机及各类数字化设备实现过程与控制中的反馈与优化，从而发现计算机和程序在过程与控制中的作用，理解计算机实现过程与控制的优势，知道自主可控的系统在解决安全问题时起到的重要作用。例如，通过智能光控灯控制系统的设计和实现，学生能深切地感受到数字化设备控制的精确和其他优势，也能体会到其中逻辑运算的精妙，从而激发其学习和探究信息科技的兴趣与热情。在自主可控上，控制系统的反馈与优化一般都需要借助芯片进行高速计算和控制。过去，我国的半导体行业较落后，只能高价购买其他国家的芯片。不仅西方国家从我国赚取了巨额的费用，而且我国的信息安全也无法得到保证。改革开放以来，我国的科学技术和经济虽然取得了巨大成就，但是离世界先进水平还有一定距离。随着全球化 ... ...
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