中小学教育资源及组卷应用平台 第3.3课《节能风扇与反馈闭环控制》教学设计 课题 节能风扇与反馈闭环控制 单元 第三单元 学科 信息科技 年级 六年级 核心素养目标 信息意识：能敏锐感知温度传感器在闭环控制系统中的信息传递作用，了解温度传感器在现实生活中的应用。计算思维：了解温度传感器的基本原理和功能，并能够通过建立数学关系简化问题，并优化参数减少误差。数字化学习与创新：理解反馈闭环控制的基本原理，能够设计简单的节能风扇模型，在实践中创新传感器与控制器的连接方式。信息社会责任：确保传感器数据的真实性，合理选用节能型传感器减少能耗，以及遵守技术规范。 教学重点 了解温度传感器的基本原理和现实生活中的应用。 教学难点 能够设计简单的节能风扇模型并理解其中的反馈闭环控制。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 第3.3课 节能风扇与反馈闭环控制1、观看视频。2、活动背景：为了在炎热的夏天创造适宜的学习环境，教室里通常会安装电风扇或空调来调节温度。当气温过高时，可以增加电风扇的转速或提高空调的制冷能力，当温度降下来后，可以降低电风扇的转速或调低空调的制冷能力，保持室温在相对稳定的范围内，实现节约能源的目的。那么，如何实现这种自动控制的过程呢 3、活动目标（1）了解温度传感器的基本原理和功能。（2）初步理解反馈闭环控制的基本原理。 课程新知导入。学习本课学习目标。 帮助学生初步理解本课研究内容。帮助学生学习更有目标性。 讲授新课 新知讲解：一、了解温度传感器在日常生活中,人们通过皮肤感受外界的温度，并对温度变化做出反应。比如，如果身体感觉到热，可以打开风扇开关或调高风扇转速;如果身体感觉到冷，可以关闭风扇或调低风扇转速。要让电风扇根据温度变化，对转速进行自我调节，首先必须有像皮肤一样可以感知温度变化的传感器。温度传感器能感知温度变化，将温度值转化为电信号，这样就可以根据温度变化实现自动控制。温度传感器种类繁多，广泛应用于农业、工业等各个领域。温度传感器在生活中的应用空调：内置温度传感器检测室内温度，当温度达到设定值时，控制空调启停或调节运行模式，维持室内恒温。冰箱：通过温度传感器监测冷藏室和冷冻室的温度，确保温度在设定范围内，防止食物变质。智能热水器：实时检测水温，当水温低于设定值时启动加热，达到设定温度后停止，保证用水温度适宜。由于主控板一般没有集成温度传感器，所以需要借助IO扩展板连接温度传感器模块。IO扩展板能将主控板的输入、输出接口引出，方便主控板连接更多传感器、电机等外部设备，扩展控制功能。温馨提示注意:要在断开电源的情况下，插接模块和连接线路。确认连接无误后才能接通电源。探究实践1.实验目的：熟悉温度传感器的使用。2.实验设计读取温度传感器数值，显示在显示屏上。在不同温度条件下，记录温度传感器输出的数值。3.实验准备：主控板、I/0扩展板、温度传感器、编程计算机。4.实验过程(1)硬件搭建。将主控板插入I/0扩展板，通过连接线将温度传感器模块接入扩展板相应接口。(2)程序编写。在编程软件中，添加扩展板和传感器模块，编写程序。(3)运行程序，记录不同情况下的温度值。序号条件温度值1温度传感器正常放置25℃2用手捂住温度传感器32℃3冷风15℃二、设计制作节能型电风扇模型空气流动会加速物体表面水分蒸发，从而降低温度。节能型电风扇通过温度传感器检测温度变化。当气温高于值时，可提高叶的转速，实现降温效果;当气温降低到阈值时,可降低扇叶的转速,从而实现自动控制，达到节约能源的目的。注意事项选择低功耗电机，降低能量消耗，确保节能效果的基础。温度传感器的安装位置要合理，能准确感知环境温度，避免因位置不当导致检测误差 ... ...
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