人教版（2024）六年级全一册第19课《光照温度要适宜》

义务教育信息科技（2024）六年级　　　　　　　　　　 第1课时 第五单元　智能种植有方法 六年级下册 第19课 光照温度要适宜 1 1 2 分析光照控制系统和温度控制系统的工作原理。 理解阈值的作用和闭环控制的特点。 学习目标 3 通过体验采集数据的过程，提升实验数据分析能 力以及计算思维能力。 2 第19课　光照温度要适宜 光照和温度是植物生长的关键因素。本课将通过实验进一步分析和验证光照控制系统和温度控制系统的工作原理，并尝试搭建这两个控制系统，让种植园能自动调节植物生长所需的光照和温度。 3 第19课 课堂导入 小慧一家春节去海南旅游，晚上她发现宾馆旁边的种植大棚灯光璀璨。爸爸告诉她，这里种的是火龙果，是一种热带植物，很喜欢阳光，晚上用灯照射可以满足它生长对光照的需求，从而能缩短它的生长周期。那么，如果光照过度，是不是也会导致火龙果长不好呢？ 会的，所以通过智能控制的方法，就可以精准控制光照强度。 问题情境 学习活动 一 分析光照控制系统的工作原理 二 分析控制光照的算法 三 分析温度控制系统的工作原理 四 完善控制温度的算法 第19课 学习活动 5 光照控制系统的主要功能是当环境光照强度低于设定的阈值时，自动开启补光灯；当环境光照强度高于阈值时，自动关闭补光灯。主要包括光敏传感器、系统控制器、补光灯等。光敏传感器在其中起到很重要的作用。 一、分析光照控制系统的工作原理 第19课 学习活动 一、分析光照控制系统的工作原理 1．进入虚拟仿真工具，观察简易光照控制系统的组成。 第19课 学习活动 一、分析光照控制系统的工作原理 2．运行控制系统，利用传感器采集5个光照强度数据，观察主控器屏幕上显示的光照强度数据以及补光灯的状态（亮或不亮）。 1 2 3 4 5 对应的光照强度数据 补光灯状态 3．你找到光敏传感器中设定的温度阈值是多少？ 第19课 学习活动 一、分析光照控制系统的工作原理 光照强度改变了，光照控制系统随后的工作环节会发生什么改变呢？ 4．观察思考：环境光照强度改变了，相当于改变了控制系统的什么？导致控制系统发生什么变化？ 会改变“计算”环节得到的结果。 会导致补光设备工作状态发生改变。 第19课 学习活动 一、分析光照控制系统的工作原理 第19课 学习活动 环境光照强度发生了改变，相当于改变了系统的输入。经过计算，输出发生了相应的变化，导致补光灯的状态随之变化，从而实现了对智能种植大棚光照强度的控制。 光照控制系统主要包括光敏传感器、控制器、补光灯等设备。通过光敏传感器检测环境的光照强度，当强度低于阈值时，自动打开补光灯；当光照强度高于阈值时，自动关闭补光灯。 请根据活动1中记录的光照强度阈值，补充完整光照控制系统的算法流程图。 二、 分析控制光照的算法 第19课 学习活动 11 看看右边三个答案，应该放到哪个框里？ 光照强度低于阈值？ 关闭补光灯 打开补光灯 第19课 学习活动 二、 分析控制光照的算法 光照强度低于阈值？ 关闭补光灯 打开补光灯 第19课 学习活动 你填对了吗？ 二、 分析控制光照的算法 填写输入状态和输出状态的真值表（用1和0来填写，1表示真，0表示假）。 光照强度低于阈值 补光灯打开 光照强度和补光灯状态真值表 第19课 学习活动 1 1 0 0 二、 分析控制光照的算法 【问题】 1．“检测光照强度—判断强度是否低于标准—控制补光灯工作”这个过程是否属于闭环控制？ 2．如果要结束土壤控制系统的工作，是否只能关闭电源？ 是，属于闭环控制。 是，要关闭电源，才能让它停止工作。 第19课 学习活动 二、 分析控制光照的算法 1．打开虚拟仿真工具，观察简易温度控制系统的组成。 三、分析温度控制系统的工作原理 第19课 学习活动 2．运行控制系统，利用传感器采集5 个温度数据，观察主控器屏幕上显示的温度数据以及暖风机的状态（启动或停止）。 1 2 3 4 5 对应的温度数据 暖风机启动或停止 3．你找到温度传感器中设定的温度阈值是多少？ 三、分析温度控制系统的工作原理 第19课 学习活动 大棚温度改变了，温度控制系统随后的工作环节会发生什么改变呢？ 4．观察思考：环境的温度改变了，相当于改变了控制系统的什么？导致控制系统发生什么变化？ 会改变“计算”环节得到的结果。 会导致暖风机的工作状态发生改变。 三、分析温度控制系统的工作原理 第19课 学习活动 环境温度发生了改变，相当于改变了温度控制系统的输入，经过计算，导致温度控制系统的输出发生了变化，暖风机的状态也随之变化，从而实现了对大棚温度的控制。 三、分析温度控制系统的工作原理 第19课 学习活动 温度控制系统中，主要由温度传感器、计算机、暖风机等设备组成。通过温度传感器检测室内温度，当实际温度比阈值高，关闭暖风机；当实际温度比阈值低，启动暖风机进行升温。 请根据活动3中记录的温度阈值，补充完整温度控制的算法流程图。 第19课 学习活动 四、分析控制温度的算法 温度低于阈值？ 关闭暖风机 启动暖风机 看看右边三个答案，应该放到哪个框里？ 第19课 学习活动 四、分析控制温度的算法 温度低阈值？ 关闭暖风机 启动暖风机 第19课 学习活动 你填对了吗？ 四、分析控制温度的算法 填写输入状态和输出状态的真值表（用1和0来填写，1表示真，0表示假）。 温度低于阈值 暖风机启动 温度和暖风机状态真值表 第19课 学习活动 1 1 0 0 四、分析控制温度的算法 1．光照强度和温度数据都属于连续量，在控制系统中进行计算时，需要设定阈值。 2．把数据与阈值进行判断，产生开关量，生成控制指令，控制光照设备或温控设备开关的状态。 3．光照强度和温度的改变，都相当于改变了系统的输入，导致系统的输出（状态）发生了相应的变化，中间经历了计算的环节，从而实现了对系统的控制。 4．光照控制和温度控制都属于闭环控制。 第19课 课堂总结 24 如何判断是否开启补光灯？ 环境光照强度在控制系统中是个连续变化的量，具体环境光照强度数据是多少时才能开启补光灯，需要我们对环境光进行实际测量，并将其设置为阈值。 光照控制系统如何工作？ 当有光照射到光敏传感器上，光敏传感器将采集的数据发送给控制器进行计算，若数据小于阈值，则发送控制指令，开启补光灯；若数据大于阈值，则发送控制指令，熄灭补光灯。 1．搭建光照控制系统和温度控制系统（真实设备或者开源硬件），实际体验传感器的使用方法，感受阈值对补光灯、暖风机等设备的控制作用。 第19课 拓展与提升 该拓展与提升可根据学校实际条件选做 25 连接硬件。请按器材说明，将传感器、主控制器、补光灯或 暖风机）等连接到指定端口。 运行程序。参照活动1的过程，采集并记录数据，记录阈值。 第19课 拓展与提升 按照实际使用的器材操作说明开展实验。 26 通过实验可以得出，搭建种植园控制系统，在具备基本种植环境的基础上，首先要连接安装控制系统的硬件，根据植物的习性标定各项阈值，然后传感器设备对实际环境开始数据检测，控制器对输入的数据进行计算处理，最后输出控制相应设备的指令，让这些设备启动或关闭，从而改变种植园的环境。这是不断监测和控制的过程，是一个闭环控制系统。 第19课 拓展与提升 27 2．各小组展示种植园的设计方案，介绍种植园控制系统包含的子系统及其功能，介绍本小组搭建控制系统的过程，汇报本单元的学习心得。 大家踊跃发言，把自己小组的成果与其他小组同学分享！ 我们小组最大收获是：对连续量、开关量、阈值、闭环控制等概念已经比较明白了。 我们小组对传感器比较感兴趣，希望了解更多的传感器。 第19课 拓展与提升 28 下课啦！ $$