中小学教育资源及组卷应用平台 第20课《反馈控制有算法》教案 课程名称：第20课 反馈控制有算法 年级：八年级 课时：45分钟 一、教学目标分析 知识与技能 1.能够了解基于数据分析设计算法的方法，熟悉执行器的使用方法。 2.能够了解系统整合的一般方法。 过程与方法 1.通过实践操作，掌握如何根据数据设计算法。 2.通过实践操作，熟悉执行器的使用。 情感态度价值观 1.激发对物联技术的兴趣，培养科学求索能力。 2.培养科学创新思维，提高动手实践能力。 二、教学内容及重点 教学重点 根据数据设计算法，控制执行器，对系统进行整合。 教学难点 熟悉执行器的使用方法，了解系统整合的方法 三、教学过程设计 教学过程 教学内容 教学方法 情景导入 （3分钟） 师：经过前面的学习，我们知道物联系统能够对现实世界进行反馈与控制，那同学们知道物联系统中的反馈与控制是基于什么实现的吗？ 生：基于算法实现的。 师：对，物联系统中的反馈与控制是基于算法实现的。那么请同学们思考两个问题：我们如何基于数据分析设计算法呢？如何执行控制器呢？ 师：带着这些问题，本节课我们将揭开反馈与控制算法的神秘面纱，学习如何根据数据设计算法，如何执行控制器，了解怎样对系统进行整合，探索功能扩展。通过本节课的学习，那两个问题便会迎刃而解了。 问题导向学习 新课教学 知识点一：根据数据设计算法 （3分钟） 师：我们在前面的学习中了解过物联花盆系统，物联花盆系统要实现自动灌溉功能时，需要在对温度、土壤湿度、光照强度和天气预报数据分析的基础上设计算法。我们可以设计表格来规划灌溉条件。 师：这里我们再拓展一个小知识点，要实现灌溉功能的话，物联花盆系统则需要增加执行模块，以便向现实世界采取行动。执行器模块的作用是让物联系统对环境形成反馈，所有执行器都是输出设备。那么数据、算法、反馈和执行器之间的关系是怎样的呢？数据是设计算法的依据；算法是根据一定的规则产生的结果；反馈时物联系统作用于外部环境的过程；执行器则是反馈的载体。 讲授法 师生互动 合作探究 （实践操作）（6分钟） 师：我们已经了解到我们需要根据数据设计算法，现在让我们进入学习活动1，设计灌溉条件决策表，并通过编程让主控板实现决策。大家一起动手操作，小组合作学习完成任务。 师：我们首先根据土壤湿度的分析结果，确定合适的土壤湿度上限值、下限值。然后根据物联花盆系统的灌溉条件，将对应决策填入表格中。 师：接下来我们要对灌溉条件进行整理。已知所有条件都与土壤湿度有关，且可以分为大于上限值、介于上下限值之间、小于下限值三种，因此我们可以将灌溉条件整理优化成新的表格。 师：最后根据表格中的条件设计算法，形成数据决策部分程序，主要代码如示例所示，灌溉条件需要使用分支结构嵌套，它通过if条件判断语句判断是否灌溉。 师：这个学习活动的项目原理是根据优化后的表格中的条件设计算法，形成数据决策部分程序，根据条件判断是否灌溉，在主控板上显示“灌溉”或“不灌溉”。 师：我们用到的实验设备有主控板，土壤湿度传感器和4pin连接线。 实验步骤： （1）第一步：我们首先连接土壤湿度传感器和主控板，用4PIN线将土壤湿度传感器连接倒主控板的P0、P1引脚。 （2）第二步：编写数据决策程序。根据土壤湿度的分析结果,确定合适的土壤湿度上限值、下限值。如果土壤湿度大于上限值,显示“不灌溉”。土壤湿度介于上下限值之间。天气预报有雨,显示“不灌溉”；否则显示“灌溉”。光照强度大则增加土壤湿度下限值，否则恢复下限值。如果土壤湿度低于下限值,显示“灌溉”。依土壤湿度分析结果确定上下限值，若土壤湿度大于上限值，显示“不灌溉”；湿度介于上下限之间时，结合天气预报判断，有雨则 “不灌溉” ... ...
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