第一单元 第3课 反馈控制自动浇水 教学设计 2025-2026学年教科版初中信息科技 八年级下册

该初中信息科技教学设计聚焦反馈控制、闭环系统、电磁继电器与水泵控制核心知识点，通过复习数据采集引出反馈控制，结合空调控温等生活案例建立闭环逻辑，衔接前两课内容形成学习支架。 以任务驱动实践操作为特色，通过硬件接线、程序编写调试培养数字化实践能力，用算法流程图设计强化计算思维，生活案例导入提升信息意识，安全规范贯穿始终。助力学生理解闭环逻辑，提升动手与协作能力，为教师提供清晰教学流程与实操指导。

第3课 反馈控制自动浇水 课题 第 3 课 反馈控制自动浇水 课型 新授课 + 实践操作课 课时 1 总课时 教材分析 本课是智能盆栽浇水器项目的核心实现课，承接前两课方案设计与数据采集，围绕反馈控制、闭环系统、电磁继电器、水泵控制展开，讲解自动判断、自动启停浇水的完整逻辑。通过硬件连接、程序编写、调试运行，让学生理解闭环反馈工作流程，为最终完成智能浇水器奠定控制基础。 学情分析 学生已掌握传感器采集与数据传输，但对反馈控制、电磁继电器、高低电平控制陌生。八年级学生动手能力较强，喜欢实操，但抽象逻辑与电路理解薄弱，接线与编程易出错。需用生活化案例、分步演示、任务驱动降低难度，强化闭环思维与安全操作。 核心素养 （教学） 目标 信息意识：理解反馈控制与闭环系统含义，建立自动控制与数据偏差意识。 计算思维：能梳理湿度判断 — 控制水泵 — 自动停止的算法流程，形成逻辑思维。 数字化实践：能完成继电器、水泵、主控板接线，编写控制程序并调试成功。 信息社会责任：规范用电、安全操作，培养科学严谨、合作创新的工程素养。 德育安全 安全接线、断电操作；爱护元器件，小组协作互助，树立科学探究精神。 教学重点 反馈控制概念、电磁继电器作用、水泵控制流程、硬件连接与程序编写。 教学难点 理解闭环反馈控制逻辑，实现按湿度自动启停浇水。 教法学法 教法：案例导入、原理讲解、示范操作、任务驱动。 学法：小组合作、动手实操、编程调试、交流总结。 教学准备 主控板、电磁继电器、水泵、电池盒、导线、电脑、PPT。 教学过程设计 复备栏 （一）复习导入，引出课题 复习回顾 师：上节课我们完成了什么任务？ 生：采集土壤湿度数据。 师：数据采集之后，系统要做什么？ 生：对比设定值，判断是否浇水。 师：这种根据实际数据与设定值的偏差自动控制的方式，就是今天要学习的反馈控制。 生活案例引入 师：生活中哪些电器用到自动反馈控制？ 学生回答：空调自动控温、冰箱自动制冷、热水器自动加热。 教师总结：它们都在检测 — 比较 — 控制 — 反馈，形成自动闭环。今天我们就让自动浇水器真正 “动起来”。 板书课题 第 3 课 反馈控制自动浇水 明确本课任务 · 理解什么是反馈控制、闭环控制 · 认识电磁继电器、水泵及其原理 · 完成硬件连接与程序编写 · 实现自动浇水、自动停止的控制效果 （二）新知学习：反馈控制与核心器件 反馈控制概念（能量加油站） 教师讲解：反馈控制：把系统输出结果送回输入端，与设定值比较，利用偏差进行自动控制。 特点：按偏差控制、抗干扰、精度高。 自动浇水器反馈流程：设定湿度 → 传感器采集 → 比较偏差 → 控制水泵 → 湿度达标 → 停止浇水 水泵与工作原理 展示卧式小潜水泵，结合教材讲解： 泵内充满液体，叶轮高速旋转产生离心力。 形成低压区，大气压将水压入泵内，实现抽水。 水泵由电机驱动，需要大电流，不能直接接主控板。 电磁继电器：控制水泵的 “电子开关”教师重点讲解： 作用：用低电压、小电流控制高电压、大电流电路通断。 原理：通电 → 电磁铁吸合衔铁 → 电路导通 → 水泵开断电 → 磁性消失 → 弹簧复位 → 电路断开 → 水泵关 本课端口：电磁继电器接 P24。 议一议 师：如何控制水泵开始与停止？需要什么硬件？受什么控制？ 生：用电磁继电器，受主控板高低电平、湿度偏差值控制。 教师板书并强化： (1) 控制硬件：电磁继电器 (2) 控制变量：湿度偏差、电平高低、倒计时 （三）方案设计与算法流程 自动浇水控制方案 设置等待时间（30 秒 / 60 秒） 时间到 → 主控板 P24 输出高电平 → 继电器吸合 → 水泵开 倒计时 10 秒 → 时间到 → 输出低电平 → 继电器断开 → 水泵关 屏幕同步显示：倒计时、水泵状态（开 / 关） 绘制算法流程图教师引导学生完成框图：开始 → 等待设定时间 → 高电平→水泵开→倒计时 10 秒→低电平→水泵关→循环 强调闭环意义反馈控制让系统自动修正、按需浇水，实现真正智能化。 （四）实践操作：硬件连接与程序编写 硬件清单 主控板 ×1 电池盒 ×1 电磁继电器 ×1 水泵 ×1 连接线若干 硬件连接步骤（重点强调） 电池盒接 VIN（供电） 电磁继电器接 P24 水泵接 VOUT 断电接线，检查正负极，避免短路教师巡回检查，确保规范安全。 程序编写（分三步）（1）初始化程序 变量：倒计时 = 0，时间 = 3 屏幕显示标题、启动间隔、倒计时、水泵状态 设置 P24 为低电平，水泵初始关 （2）按钮程序 按钮 1：设置 30 秒间隔 按钮 2：设置 60 秒间隔 点击后更新屏幕数值 （3）主循环程序 等待设定时间（30/60 秒） P24 输出高电平 → 水泵开 → 状态显示 “开” 倒计时 10 秒，每秒更新显示 倒计时结束 → 低电平 → 水泵关 → 状态显示 “关” 循环执行 上传与调试 连接电脑，上传程序 观察屏幕与水泵动作 常见问题排查： 水泵不转：检查接线、继电器、供电 状态不更新：检查程序变量与显示指令 （五）展示交流与总结提升 小组展示各组演示：自动浇水启动、倒计时、自动停止全过程。 师生点评 控制逻辑是否正确 接线是否规范安全 程序是否简洁稳定 小组协作是否高效 知识梳理 反馈控制：检测→比较→控制→反馈 控制器：主控板 开关：电磁继电器 执行器：水泵 闭环系统：自动、精准、稳定 （六）课堂小结与作业布置 课堂小结 本课实现了自动浇水器的反馈控制核心功能，理解了闭环控制思想，完成了硬件连接与程序调试，为下一课制作完整智能浇水器做好准备。 布置作业 (1) 整理本课接线图与程序流程。 (2) 预习第 4 课《制作智能盆栽浇水器》。 (3) 思考：如何加入湿度判断，实现 “不干不浇”？ 板书设计 第 3 课 反馈控制自动浇水 一、反馈控制（闭环） 设定值 → 采集 → 比较偏差 → 控制 → 反馈 → 稳定 二、核心器件 执行器：水泵（抽水） 电子开关：电磁继电器（低控高） 控制器：主控板 三、控制流程 等待 → 高电平 → 水泵开 → 倒计时 10 秒 → 低电平 → 水泵关 四、安全规范 断电接线、防短路、规范操作 教 学 反 思 本课以实操与控制为核心，学生参与热情高，基本理解反馈控制与闭环逻辑。但电磁继电器原理较抽象，部分学生掌握不牢；硬件接线与程序调试易出错，进度差异明显。后续需增加实物演示，简化程序步骤，加强分层指导与小组互助，进一步强化安全规范与工程思维。 学科网（北京）股份有限公司 $