第二单元第11课 闭环系统巧设计（教学课件）信息科技泰山版六年级上册（新教材）

该小学信息科技课件围绕闭环控制系统，通过自动蓄水系统等实例，帮助学生理解闭环控制的特点、应用及反馈优化作用。课堂导入引导学生思考自动蓄水系统工作原理，搭建生活实例与新知的学习支架，形成从具体到抽象的知识脉络。 其亮点是以生活化案例（如空调、电饭煲）为依托，通过问题驱动和实践挑战（智慧挑战选择题、兴趣园地找装置）培养信息意识与计算思维。采用表格归纳特点、提炼核心环节的总结方法，既助学生系统掌握知识，又为教师提供清晰教学脉络，提升教学效率。

第2单元 智慧生活我设计 项目主题 Project Theme 11闭环系统巧设计 泰山版 六年级上 01 Learning goal 学习目标 02 Lead-in 课堂导入 03 Exploring New Knowledge 新知探究 04 Knowledge Summary 知识总结 05 Smart Challenge 智慧挑战 06 Interest Area 兴趣园地 目录 2 学习目标 PART ONE 能结合控制系统实例描述闭环控制的特点 了解闭环控制系统的应用，反馈对控制系统的优化作用 项目学习目标 课堂导入 PART TWO 课堂导入 请说出你的想法： 想法1: 想法2: 想法3: 通过查阅资料，了解一下自动蓄水系统是如何工作的。想一想，为了实现自动蓄水的功能，都需要什么样的控制系统。 新知探求 PART THREE 新知探究 自动蓄水系统在工作时，会通过水位传感器实时监测水位，然后利用控制系统来自动控制水泵或水阀等装置进行补水，从而实现自动蓄水的功能。等到水位到达预设值后，控制系统会关闭水泵或水阀，防止水量溢出。 新知探究 在自动蓄水系统中，输入端与输出端之间，存在反馈回路，输出量对控制过程有直接影响。即监测水位的水位传感器会将蓄水池中水位的情况实时反馈给控制系统，使控制系统能够对水位做出实时判断。我们把这种控制系统称为闭环控制系统。 入水口 出水口 水位监测 输入端 输出端 水泵 新知探究 闭环控制系统 闭环控制系统是一种通过测量系统输出并调节输入来达成预期效果的系统，在这一系统中，输出量对控制作用有直接影响。闭环控制系统包含反馈环节，通过反馈可以提高系统的精确度，缩短响应时间，因此适于对响应时间和稳定性要求较高的系统。 新知探究 在我们的生活中，还有许多电器都使用了闭环控制系统。 电饭煲在开启保温模式后，会根据锅内温度的高低，自动开关加热组件。 智能洗衣机在清洗衣物时，会监测洗衣机内的水量、水的温度等数据，提高洗衣机的洗涤效率。 新知探究 空调系统也是一个应用闭环控制的例子。 当温度传感器检测到室内温度高于设定温度时，系统会自动开启空调机组以降低室内温度。 当室温达到设定温度后，控制系统会关闭空调机组，防止温度过低。 这个过程中，温度传感器会不断检测并调整空气温度，以确保室内空气温度符合设定。 新知探究 闭环系统的特点 项目 闭环控制系统 1.复杂性 2.稳定性 3.有无反馈系统 …… 闭环控制系统 优点 缺点 结构较复杂，包含反馈检测部件 稳定性好，能够自动修正偏差 有反馈环节 控制精度高；遇到外界干扰，可以自动调整，结果稳定。 系统结构复杂；制作成本高；调试比较麻烦。 抗干扰能力 抗干扰能力强，外界变化可以自动调节 在现代化农业生产中，常常需要用到智能灌溉系统。这个系统会通过土壤湿度传感器检测土壤水分，根据检测结果调节阀门控制水流的供应。当土壤水分低于设定值时，系统自动开启阀门供水，当土壤水分达到设定值时，系统自动关闭阀门以免过度浇水。 与传统的灌溉方式相比，自动灌溉系统具有很多优势。首先，它可以根据土壤湿度和植物需求进行精准调节，避免了水资源的浪费。其次，自动灌溉系统可以提高农作物的生长速度和产量，确保植物在生长过程中得到充足的水分。此外，自动灌溉系统还可以减少人力成本，因为它可以自主运行，无需人工干预。 不过自动灌溉系统也存在一些挑战和问题。例如，由于系统的准确性和稳定性对于农作物的生长至关重要，因此需要不断对系统进行技术更新和维护，其成本相对较高，对于一些小型农户来说可能难以承受。 不过，随着科技的不断进步和成本的逐渐降低，自动灌溉系统的应用前景仍然非常广阔。未来，我们可以期待更多的智能化、精准化的农业技术被应用到实际生产中，为农业生产带来更多的便利和效益。 新知探究 智能灌溉系统 知识总结 PART FOUR 知识总结 控制系统工作时，如果存在反馈，这种工作过程就属于闭环控制，而这种系统则称为闭环控制系统 闭环控制的核心——“检测输出 → 与目标比较 → 修正偏差 → 再检测”的反馈循环 智慧挑战 PART FIVE 2.某智能鱼缸的恒温系统能根据水温自动加热或停止，使水温稳定在设定值。相比没有反馈的定时加热器，闭环控制的优势在于： A. 需要人时刻盯着温度计 B. 能根据实际水温自动调节，保持温度稳定，同时节约能源 C. 只能加热，不能停止 D. 比开环控制更费电 1.闭环控制系统最核心的特点是： A. 系统没有反馈，只按预设程序执行 B. 系统会检测输出结果并将其反馈回来，与目标进行比较，从而自动修正偏差 C. 系统只能由人工手动操作 D. 系统不需要任何传感器 解析：闭环控制的核心是“有反馈”，即系统会不断检测输出结果（如实际温度、实际速度），将结果反馈给控制器，与目标值比较，发现偏差后自动修正。这种“自行纠偏”的能力是闭环控制的关键特征。 1.答案：B 智慧挑战 解析：闭环控制通过反馈机制实现了“按需调节”。智能鱼缸系统只在温度低于设定值时加热，达到目标值就停止，既保持了温度稳定，又避免了不必要的能源浪费。而定时加热器（开环控制）不管温度高低都按固定时间加热，可能过热也可能不够热。 2.答案：B 兴趣园地 PART SIX 找一找，生活之中还有哪些闭环控制装置。 兴趣园地 讨论 闭环控制系统有反馈环节，会检测输出结果，回传对比，自动调整输出。 例如：家用空调、恒温电水壶、电冰箱、无人机悬停系统、自动恒温孵化箱、马桶水箱水位控制系统、智能恒温热水器。 请尝试根据闭环控制系统的工作原理，设计一个闭环控制装置 兴趣园地 名称 应用场所 适应场景 N-S图 设计创新点 智能恒温花盆闭环控制系统 家庭阳台、室内窗户、小型植物培育室 对温度敏感的盆栽植物，需要维持土壤温度稳定，防止冻伤、高温灼伤植物 1.土壤温度直接检测，而非空气温度，控制更贴合植物根部真实环境 2.过热低温双重保护，温度异常声光报警 3.低功耗设计，适合家用盆栽，可手动修改目标温度 4.带反馈闭环，环境变化时自动调节，不用人工反复操作 温度传感器采集实际土壤温度 实际温度＜设定温度？ 是 否 启动加热模块 启动散热风扇 达到设定温度，停止加热、散热 把实际温度反馈回输入端 循环检测温度 输入设定土壤温度 谢谢 下节课见！ Thanks！ $