12. 闭环控制助稳定（教学设计）-六年级信息科技全一册同步备课系列（人教版2024）

该小学信息科技教学设计聚焦闭环控制的概念、工作过程及应用，通过回顾上节课“具备反馈的微波炉”工作原理，自然衔接引出闭环控制定义，搭建“反馈→闭环”的知识支架，帮助学生建立新旧知识联系。 亮点在于采用案例对比（微波炉与空调）、图示分析及虚拟仿真实验，引导学生通过“设定-检测-比较-执行-反馈”逻辑分析闭环过程，绘制工作示意图，结合智能饮水机仿真体验，培养计算思维与数字化学习能力，助力教师高效教学，提升学生技术应用理解力。

12.闭环控制助稳定 教学设计 学科 信息科技 年级 6年级 备课时间 主备人 教案持有教师 备课组 成员 教学内容 课 题 12.闭环控制助稳定 课 型 新授课 课时 第 1课时 课程标 准要求 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。 学科核心素养目标 信息意识：通过对比具备反馈的微波炉与普通微波炉、空调等案例，感知闭环控制系统在稳定输出、自动调节方面的优势，认识到反馈技术对提升系统智能化和可靠性的价值。 计算思维：通过分析闭环控制系统（如具备反馈的微波炉、空调）的工作过程，掌握其“设定阈值→检测→比较判断→执行/调整→反馈”的闭环逻辑，能绘制闭环控制系统工作过程示意图。 数字化学习与创新：能利用虚拟仿真工具体验闭环控制（如智能饮水机、机器人避障）的工作过程，理解反馈如何使系统具备抗干扰和自适应能力。 信息社会责任：在探讨闭环控制优缺点及应用场景时，初步形成技术应用的系统思维，认识到复杂、精密的控制系统（如航天、医疗设备）对技术自主可控的重要性。 教学重点 1.闭环控制的概念与核心特点（有反馈、形成闭环回路、能自我调节、结果稳定）； 2.闭环控制系统“设定阈值-检测-比较-执行-反馈”工作过程的分析与示意图绘制； 3.识别生活中的闭环控制实例（如空调、冰箱、恒温热水壶）。 教学难点 1.理解反馈如何形成“闭环回路”并使系统具备自我调节能力； 2.准确区分开环控制与闭环控制； 3.将具体闭环设备的工作过程抽象为包含反馈回路的控制模型。 教学方法 案例对比法、图示分析法、实验探究法、小组讨论法 教 学 过 程 教学活动 教师活动 学生活动 教学意图 环节1 回顾复习 导入新课 1.回顾上节课内容：具备反馈的微波炉是如何工作的？（设定温度阈值→检测食物温度→比较判断→加热/停止→反馈） 2.提问：这种具备反馈、工作过程构成一个“环形回路”的控制方式，叫什么控制？ 3.引出课题：闭环控制。并强调：控制系统工作时，如果存在反馈，使输出结果能反过来影响输入，形成环形回路，这种工作过程就属于闭环控制，这种系统称为闭环控制系统。 1.回顾并描述具备反馈的微波炉工作过程。 2.思考并回答：闭环控制。 3.明确本课学习主题：闭环控制助稳定。 通过复习旧知，自然衔接新课，帮助学生建立“反馈→闭环”的概念关联，明确闭环控制的定义。 环节2 分析闭环控制的过程 1.引导学生梳理闭环控制微波炉的详细工作步骤： (1)设置温度阈值T0（如45℃）。 (2)检测装置检测食物温度T。 (3)比较T与T0。 (4)判断：若T<T0，则继续加热；否则停止加热。 2.关键问题引导： 整个过程中，哪个环节实现了“反馈”？(将检测到的温度T传回输入端参与比较) 反馈带来了什么效果？(系统能根据实际结果自动调整，直到达到目标) 3.指导学生绘制闭环控制微波炉的算法流程图（补充判断和反馈箭头）。 4.总结闭环控制核心：检测输出，与设定值比较，根据偏差调整，形成闭环，使结果稳定在预期目标附近。 1.跟随教师引导，逐步梳理并描述闭环控制微波炉的四个关键步骤。 2.思考并回答问题，理解“反馈”环节的位置和作用。 3.动手绘制或补充完整的算法流程图，明确反馈路径。 4.记录并理解闭环控制的核心工作逻辑。 以微波炉为典型范例，深入剖析其闭环工作过程，将抽象定义转化为具体的、可操作的步骤和流程图，帮助学生建立清晰的闭环控制模型。 环节3 描述空调控制室内温度的过程 1.出示任务：分析空调制暖（设定26℃）的工作过程。 2.问题引导： 空调如何知道室温是否达到26℃？(温度传感器检测) 如果没到26℃，空调会怎么办？(继续制暖) 如果达到了呢？(停止制暖) 如果开门有冷风进来，室温下降，空调会怎么办？(再次启动制暖) 3.引导学生类比微波炉案例，描述空调工作过程： (1)设置阈值T0=26℃。 (2)温度传感器检测室内温度T。 (3)比较T与T0。 (4)判断：若T<T0，则继续制暖；否则停止制暖。 4.指导绘制空调控制室温的闭环工作过程示意图。  1.思考并回答关于空调工作原理的问题。 2.小组讨论，尝试用语言描述空调的闭环控制过程。 3.模仿微波炉案例，完成对空调工作过程的步骤描述。 4.绘制空调控制室温的闭环示意图。  将习得的闭环分析模型迁移到新案例（空调），巩固“设定-检测-比较-执行-反馈”的分析方法，并理解闭环控制在恒温环境维持中的关键作用。 环节4 了解闭环控制系统的主要特点及应用 活动1：生活中的闭环控制 组织学生列举并分析生活中的闭环控制系统（如：电冰箱、恒温电热水壶、空气净化器、恒温蔬菜大棚、汽车定速巡航等）。 活动2：分析闭环控制的特点 1. 引导学生从工作过程、有无反馈、结果稳定性、抗干扰能力、系统复杂性等方面对比开环控制（如普通洗衣机、电风扇）和闭环控制（如具备反馈的微波炉、空调）。 2.教师总结闭环控制主要特点： 有反馈回路，输出结果能影响输入。 能自动调节，使输出稳定在设定目标附近。 抗干扰能力强，能应对环境变化。 系统结构相对复杂，成本较高。 1.头脑风暴，列举生活中的闭环控制实例，并简要说明其反馈机制（如冰箱通过温度传感器控制压缩机启停） 2.回顾前两课知识，从多个维度对比开环与闭环控制。聆听总结，系统掌握闭环控制的核心特点。 通过对比，突出闭环控制的本质特征和优势，帮助学生形成清晰的概念区分。联系生活实际，感受闭环控制的广泛应用，深化理解。 环节5 拓展与提升 1.在虚拟仿真环境中运行智能饮水机程序。 2.观察并记录：设定温度阈值（如38℃开始加热，40.2℃停止加热）后，水温如何变化。 3.提问引导： 水温低于38℃时，系统如何反应？(加热) 水温达到40.2℃时呢？(停止加热) 如果环境导致水温下降，系统会如何？(再次加热) 4.分析：这个过程是开环还是闭环控制？为什么？(是闭环，因为有温度检测和反馈调节) 5.总结：闭环控制能自动维持系统稳定。 1.在仿真工具中操作并观察智能饮水机的工作过程。 2.记录水温在设定阈值范围内的波动情况。 3.思考并回答教师提问，理解系统的自动调节行为。 4.分析并判断该系统的控制类型及依据。 通过虚拟仿真实验，让学生直观观察闭环系统如何通过反馈实现自动、稳定的控制，深刻体会其“抗干扰、保稳定”的优势，将理论知识与实践观察相结合。 环节6 总结 引导学生总结： 1.闭环控制定义：具备反馈，形成环形回路。 2.核心过程：设定阈值→检测→比较判断→执行/调整→反馈。 3.主要特点：自动调节、结果稳定、抗干扰强、结构较复杂。 4.核心价值：通过反馈补偿干扰或误差，优化系统运行，使输出更接近预期目标。 1.系统梳理知识点； 2.分享学习体会。 通过总结反思巩固所学知识，培养系统思维和表达能力。 学习评价与反思 评价内容 达成情况 1.能准确说出闭环控制的定义，并解释其核心特点 2.能正确描述并绘制空调等闭环控制系统的工作过程示意图 3.能准确区分开环控制与闭环控制，并能列举至少3个生活中的闭环控制实例 4.能通过虚拟仿真实验，观察并解释闭环系统如何实现自动调节和稳定输出 ☆☆☆☆☆ 1.明确任务分工，开展组内协作 2.积极参与小组讨论，分享观点 3.能初步分析闭环控制的优缺点及适用场景，形成技术应用的初步辩证思维 4.交流合作，促成新认知 ☆☆☆☆☆ 1 学科网（北京）股份有限公司 $