第12课闭环控制助稳定（教学设计）信息科技人教版六年级全一册

该小学信息科技教学设计聚焦闭环控制原理及应用，通过智能门锁情景导入，结合智能家居视频引出闭环控制，再以微波炉、空调案例分析输入输出反馈过程，搭建从生活实例到抽象原理的学习支架。 特色在于生活化案例与可视化教学结合，通过视频展示、流程图绘制、小组调节虚拟温度控制器等活动，培养信息意识、计算思维和数字化创新能力，助力学生直观理解抽象概念，为教师提供丰富教学资源与互动设计，提升课堂效率。

第12课《闭环控制助稳定》教学设计 一、教学设计理念 本课设计遵循新课标要求，注重培养学生的信息意识、数字化创新与实践能力、计算思维和信息责任意识。通过实际生活中的案例（如微波炉、空调、智能窗帘），帮助学生理解闭环控制的基本原理及其在生活中的应用，激发学生对信息技术的兴趣，培养其解决实际问题的能力。 二、教学内容分析 1、分析微波炉闭环控制系统：通过微波炉的工作过程理解闭环控制的基本原理。 2、描述空调控温的闭环过程：通过空调的温度调节，进一步理解闭环控制的工作机制。 3、了解闭环控制在生活中的应用和特点：以智能家居中的智能窗帘为例，探讨闭环控制的实际应用及其特点。 三、教学对象分析 六年级学生具备一定的信息技术基础，但对闭环控制的概念较为陌生。学生好奇心强，喜欢动手实践，但对抽象概念的理解能力有限，需要通过具体的生活案例和互动活动来帮助他们理解。 四、教学目标(核心素养) 1、信息意识：学生能够认识到闭环控制在日常生活中的广泛应用。 2、数字化创新与实践：学生能够通过图形化流程图分析闭环控制系统的过程。 3、计算思维：学生能分析闭环控制的基本原理，理解输入、输出、反馈等概念。 4、信息责任意识：学生能够认识到技术在生活中的应用需要合理使用，避免过度依赖。 五、教学重难点 重点：理解闭环控制基本原理，掌握微波炉、空调、智能窗帘中的闭环控制过程。 难点：理解反馈机制在闭环控制中的作用，能够分析闭环控制系统的各个组成部分。 六、教学策略 1、案例教学法：通过生活中的实际案例（微波炉、空调、智能窗帘）帮助学生理解闭环控制。 2、互动教学法：通过小组讨论，增强学生的参与感和理解力。 3、可视化教学法：利用多媒体资源（视频）展示闭环控制的工作过程，帮助学生直观理解 七、教学资源准备 教学PPT、编程猫Kitten3.0、活动探究单 八、教学过程（详案） 教学环节 教 师 讲 解 学 生 活 动 设 计 意 图 情景导入 （5分钟） 1、教师讲解：周末熊熊准备去爷爷家玩耍，还没进门就被爷爷家的门吸引住了，于是熊熊连忙问爷爷：哇塞！这是什么门锁呀，开门都不用钥匙，好方便哟--这个是智能锁，一种智能家居产品，家里还有好多智能家居产品，让我带你体验一下吧。爷爷回答到。 2、下面我们跟着和熊熊一起去体验一下熊熊爷爷家的智能家居吧！ 1、教师讲解：那么同学们在参观熊熊爷爷家的智能家居前，带着一个问题去思考： 这些智能家居在工作的过程中，是否存在反馈功能?下面我们一起去参观吧【播放视频】--参观完熊熊爷爷家的智能家居，你都发现了什么呢？【邀请学生回答】-- 这些智能家居不仅存在反馈功能，而且可以自己调整功能，这些控制过程我们叫做：闭环控制 2、过渡：那么到底什么是闭环控制呢？接下来一起进入今天的学习。（简单讲解目录） 1、 认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 4、观看视频 通过“智能门锁”引入课题，贴近同学们的生活日常 通过“智能家居”的智能性引出闭环控制系统 新课讲授（30分钟） 1、 分析闭环控制过程 1、 教师讲解： 早晨爷爷需要用到微波炉加热牛奶，一起来复习微波炉加热过程吧！首先在输入环节中，我们需要设定微波炉完成加热的？（温度阈值）--到了计算环节，检测温度与设定温度进行比较，最后在输出环节时，微波炉开始工作，加热牛奶，此时微波炉的传感器就会检测到牛奶的温度，并且将这个温度实时反馈到那个环节？（输入环节）--那么同学们请观察，在这个流程中，这个过程有没有形成一个闭环？（有）-- 此时微波炉就是一个闭环控制系统，因为整个过程形成了一个闭环 2、过渡：到底什么是闭环控制系统呢？我们一起通过视频来了解一下吧。 1、教师讲解：闭环控制总结成一句话就是：根据输出的结果，调整输入。这个时候，熊熊的爷爷准备出门遛弯，他跟熊熊说： 爷爷要准备出门遛弯了，你要学会自己去用微波炉加热你的早餐 2、 过渡：那么熊熊到底会不会用微波炉加热早餐呢~我们一起去看看吧！ 1、教师讲解：原来熊熊爷爷在走之前留下的纸条，那么我们通过这个纸条一起来帮助熊熊分析微波炉的加热过程吧！首先，微波炉加热三明治步骤分成三步：1、设置初始温度T0为45℃第2，微波炉检测食物的温度为T 第3，把T与45℃进行比较。如果T<45℃，说明三明治还没加热成功，输入端获反馈数据，产生新的输入数据，此时微波炉应该继续加热还是停止工作？（继续加热）如果T >= 45 ℃，说明三明治已经加热好了，输出加热结束的信号，此时微波炉应该继续加热还是停止工作？（停止工作） 2、过渡：在帮助熊熊理清楚微波炉的加热过程后，熊熊说，它需要将它们转换成流程图，这样看起来的时候更加有条理，下面我们一起帮助熊熊完成它的流程图绘制吧！ 1、教师讲解：下面请你打开桌面上的“微波炉加热.exe”程序，尝试帮助熊熊完成流程吧！【学生实践】--那个同学来展示自己的流程图呢？【广播学生机或者邀请学生上教师机演示自己的绘制过程】 2、过渡：在同学们的帮助下，熊熊成功借助同学们的流程图完成的微波炉加热！得到了美味的早餐，但是这个时候熊熊又有了另外一个问题！ 1、教师讲解：熊熊在吃完早饭后，觉得非常热，于是就打开了空调，这个时候熊熊就在思考：爷爷家的电器都是智能家电，那么空调是不是也是闭环控制呢？同学们你们觉得呢？【邀请同学们分享自己的看法】--那么听了上面几个同学的想法后，相信铜须门也很有很大的困惑，下面我们通过一个视频来了解一下吧！【播放视频】那么空调调能实时反馈温度，主要有两个温度传感器起作用 2、过渡：而这来个传感器就是让空调具有闭环控制的功能，那么下面我们一起来分析空调控温的具体过程 (二)描述空调控温过程 1、教师讲解：我们主要分析空调的环境温度传感器工作过程，首先它安装在空调的进风口，主要检测室内的环境温度，使室内温度维持在26℃。如果检测到室内温度达到设定的温度，那么空调停机还是继续工作？（空调停机）如果检测到室内温度没有达到设定的温度，那么空调停机还是继续工作？（继续工作），在分析完基本工作流程后，熊熊说，能否用算法三步骤去分析空调的环境温度控温的过程？ 2、过渡：下面我们一起来尝试一下吧！ 1、教师讲解：首先在输入环节，我们需要让室内温度维持在26℃，那么指定的温度阈值应该为多少？（26℃）那么到达计算环节后，检测温度与设定温度进行比较，当检测到的室温没有达到阈值时，此时空调应该停机还是继续工作？（继续工作），开始制冷，然后传感器将检测到的室温温度反馈到哪个环节？（输入环节）；当检测的温度达到阈值时，此时空调应该停机还是继续工作？（空调停机）这个时候就形成了一个完整的闭环控制。 2、过渡：同样，为了方便理解，请同学们根据自己的理解完下面的流程图。 1、教师讲解：下面请你打开桌面上的“空调控温过程.exe”程序，尝试帮助熊熊完成流程吧！ 2、过渡：那么为什么空调控温系统为什么能够自动调节温度，而且调节得这么准确呢，一起来了解闭环控制系统的特点吧 （三）了解闭环控制特点以及应用场景 1、教师讲解：那么我们先通过一个视频来了解一下闭环控制主要有哪三个特点【播放视频】--视频中提到第一个特点是高精度还是低精度？（高精度）那么如何理解这个特点呢？如果你第一次投偏了，你会观察球飞行的方向（反馈信号），然后调整力度和角度（控制器），再次尝试，通过不断调整，你的投篮会越来越准，最终每次都能投中篮筐。因此闭环控制系统通过不断调整，使输出结果（投篮命中）非常接近目标（篮筐），因此精度高！ 1、教师讲解：那么第二个特点是抗干扰能力强，想象自己在骑自行车，突然有一阵风吹来（干扰）。你会感觉到自行车被风吹偏了（反馈信号），然后迅速调整车把（控制器），让自行车回到原来的路线。即使有风干扰，你也能保持平衡和方向。因此闭环控制系统能及时检测到干扰（风），并通过调整来抵消干扰，保持系统稳定。 1、教师讲解：那么最后一个特点是：系统设计和分析复杂。 想象自己在搭建一个高高的积木塔。搭得越高，积木塔越容易倒（系统不稳定）为了让塔不倒，你需要仔细设计每一层的结构（反馈回路），并不断测试和调整（系统分析）这个过程需要耐心和技巧，稍不注意塔就会倒塌。-闭环控制系统的设计和分析就像搭积木塔一样复杂，需要考虑很多因素，比如反馈回路和稳定性。 2、过渡：那么我们下面通过一个小组活动探究继续深入了解它的三个特点吧！ 1、教师讲解：首先人员分配：四个人为一个小组，一个同学动手实践、一个同学观察数据、一个同学记录表格、一个同学汇报成果。 2、活动目的：通过用鼠标拖动中间的红色圆点，调节虚拟温度控制器，目标是让温度稳定在25度。3、操作步骤：打开虚拟温度控制器文件夹，双击“index.html”开始体验 现在小组活动开始吧！【小组活动探究】 1、教师讲解：那个小组的同学愿意上台分享自己的小组成果呢？【小组汇报，老师进行简单总结评价】 2、过渡：快乐的时光总是短暂的，我们今天的学习旅程也即将进入尾声啦，下面我们一起复习今天的学习内容吧！ 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 1、 认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 4、观看视频 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 1、 认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 4、动手实践 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 4、观看视频 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 1、 认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 4、动手体验 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 4、观看视频 1、 认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 1、 认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 4、小组合作 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 4、小组汇报 通过复习微波炉的加热反馈过程，理解闭环控制就是数据流成型一个闭环 通过观看视频了解闭环控制就是根据输出的结果，调整输入 总结微波炉闭环控制基本过程，为后续的流程图绘制奠定基础 通过图形化流程图的绘制，理解闭环控制的过程 通过视频简单了解空调能实时反馈是因为有两个传感器在其作用，为后面分析空调控温奠定基础 通过分析得出空调的控温原理，为后续绘制流程图奠定基础 通过算法三步骤去分析空调控温过程 通过程序体验，加深对空调控温过程的理解 通过视频简单了解闭环控制的基本特点，结合生活的打篮球的案例讲解闭环控制的高精度特点 通过视频简单了解闭环控制的基本特点，结合生活的骑自行车的案例讲解闭环控制的抗干扰能力强的特点 通过视频简单了解闭环控制的基本特点，结合生活的搭积木的案例讲解闭环控制的系统设计和分析复杂的特点 通过小组合作锻炼同学们的集体意识和团队意识 通过小组虎豹锻炼同学们的集体意识和团队意识和表达能力 学生实践 （5分钟） 1、完成微波炉加热流程图绘制 2、完成空调控温过程流程图绘制 3、体验虚拟温度控制器 （该环节包含在新课讲授中） 1、体验程序 2、完成流程图的绘制 3、小组合作 通过程序体验、图形化流程图绘制，锻炼同学的计算思维能力 课堂总结 （3分钟） 1、在控制系统中，如果存在着反馈，那么这个控制系统就属于？（闭环控制） 2、闭环控制系统能对输出的结果进行自动检测，然后通过反馈通路回到输入端形成新的输入，再产生新的输出，促进系统的优化。 3、闭环控制系统具备自动调节能力，具有较强的稳定性。 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 锻炼学生的语言表达能力和课堂总结能力 课后拓展 （2分钟） 课后请同学们根据这个视频，完成恒温饮水机的反馈流程吧 1、动手实践 通过饮水机加热饮用水的过程巩固今天的学习 九、教学评价 过程性评价：活动探究单完成度。 总结性评价：能否用技术语言描述系统协作关系。 10、 教学反思 成功之处 （1）生活化的比喻让学生更容易理解：通过投篮游戏、骑自行车、搭积木塔等生活化的比喻，学生能够将抽象的控制系统概念与日常经验联系起来。例如，用投篮游戏解释“高精度”，用骑自行车解释“抗干扰能力强”，这些比喻让学生迅速抓住了核心思想。 （2）互动实验激发了学生的兴趣：在课堂上设计了简单的实验，比如手动调节温度等，学生通过动手操作直观地感受到闭环控制系统的工作原理。这种参与式学习方式不仅提高了学生的兴趣，也加深了他们对知识点的理解。 不足之处： （1）部分学生对抽象概念的理解仍有困难：尽管使用了比喻和实验，但仍有一部分学生对“反馈回路”“系统稳定性”等抽象概念感到困惑。这可能是因为这些概念本身较为复杂，而学生的认知水平有限 学科网（北京）股份有限公司 $