(共25张PPT)
第12课
闭环控制助稳定
第三单元 有了反馈更优化
年 级：六年级 学 科：信息科技
学习目标
能结合控制系统实例描述闭环控制的过程。
了解闭环控制的特点和应用。
了解反馈对控制系统的优化作用。
你见过能够自己判断食物够不够热的微波炉吗？
第12课 课堂导入
问题情境
一个具有反馈功能的微波炉后，它判断“食物够不够热”后，会返回去重新选模式再热一遍，从数据流来看，这个过程就像一个环路，数据在这个环路中流动。
这种微波炉工作过程中，数据有一个环形流动的线路。
与开环控制对应，这个微波炉就属于闭环控制。
1 了解闭环控制的特点
自主阅读：了解闭环控制系统的主要优点
2 描述空调控制温度的过程
学习活动
第12课 学习活动
如果微波炉具备“反馈功能”，它的数据流会形成一个闭环，这时的微波炉是一个“闭环控制系统”。
输入
处理装置
热量
食物
食物的温度
加热的模式
加热的时间
启动的指令
比较
食物
计算
输出
检测
一、了解闭环控制的特点
第12课 学习活动
一、了解闭环控制的特点
闭环控制系统，又称反馈控制系统，是一种自动控制系统，通过将系统输出量的一部分或全部反馈到输入端，与原输入信息进行比较，并根据比较结果对系统进行控制，以避免系统偏离预定目标
第12课 学习活动
一、了解闭环控制的特点
第12课 学习活动
在闭环控制系统中，存在从输入端到输出端的数据通路，也存在从输出端到输入端的数据反馈通路，两者组成一个闭合的回路。系统的输出数据对控制过程有影响。
1．输出端和输入端之间存在反馈回路。
2．系统的输出量对控制过程有影响。
3．系统中存在从输出端到输入端的数据反馈通路。
4．输入/输出两者组成一个闭合的回路 。
一、了解闭环控制的特点
第12课 学习活动
1．设置初始温度 T0（加热后达到的温度），如 T0=70℃；
2．检测食物温度，得到温度 T；
3．把 T 与参考温度 T0 进行比较（比较器）。
如果 T小于T0，说明食物还没有加热好，输入端获得反馈数据，产生新的输入数据，重新加热。
如果 T不小于T0，输出加热结束的信号，微波炉停止工作。
一起来分析微波炉的闭环控制过程。
一、了解闭环控制的特点
第12课 学习活动
下面请打开桌面上的“具有反馈的微波炉”程序，体验闭环控制下的微波炉工作过程吧！
一、了解闭环控制的特点
第12课 学习活动
一、了解闭环控制的特点
第12课 学习活动
根据刚才了解的微波炉闭环控制过程，试着填写这个流程图。
输入温度To
T是否小于To？
重新加热
停止加热
二、描述空调控制温度的过程
第12课 学习活动
我们见过的电气设备，还有哪些属于闭环控制呢？
空调的控制方式就属于闭环控制。
在前面的学习中，我们已经知道空调的温度调节过程属于自动控制。其实这个过程就属于闭环控制。例如夏天，让空调把屋里温度控制在26℃，它的示意图如下。
输入
处理装置
室内温度
室内温度
比较
设定温度26℃
计算
输出
检测
冷气
二、描述空调控制温度的过程
第12课 学习活动
如果 ；
如果 ，空调停止降温（升温 ）。
1. 设置一个参考温度T0 = ；
2. 检测室内温度值，得到温度T；
3. 比较T与T0的 ;
空调控制温度调节的过程如下（填空）。
大家请仿照微波炉来填一填。提示一下，夏天室内温度可以控制在 26℃ 或25℃。
二、描述空调控制温度的过程
第12课 学习活动
空调的温度检测器随时检测室内温度，并与设置的温度作比较，只要两个数值之间存在差值，空调就会通过自动控制进行调节，产生新的反馈输出使房间温度保持 26 ℃的相对稳定状态。
二、描述空调控制温度的过程
第12课 学习活动
闭环控制系统的优点如下。
1．与开环控制系统比较，闭环控制系统有反馈，自我调节能力较好、抗干扰能力强，输出结果更趋近于人们的预期目标。
2．闭环控制系统应用广泛，如：家用电器、农业生产中的恒温蔬菜大棚、鱼塘自动注水系统等。
第12课 学习活动
三、了解闭环控制系统的主要优点
采用闭环控制方式的控制系统，我们称它为闭环控制系统。
第12课 学习活动
三、了解闭环控制系统的主要优点
【现象】
1．现实中有的控制系统，要达到最优效果，需要人为干预；
2．有的控制系统运行时，只要有干扰因素出现，运行结果就会受影响。
【目的】
设计有效的控制，对它进行优化，使控制系统达到最符合人们需求的状态。
控制系统中的反馈，就是对系统优化的重要途径。
第12课 学习活动
三、了解闭环控制系统的主要优点
1．人们在处理问题过程中存在反馈。
2．控制系统中的反馈与人们处理问题时的反馈有区别，系统中如果存在反馈，这种就是闭环控制系统。
3．反馈对系统起到优化的作用。
4．具备反馈的系统，能“检测—自动调节—保持稳定”。
第12课 课堂总结
1. 在闭环控制系统中，检测装置核心部件是传感器，你知道以下系统用的是什么传感器吗？试着填写下表。
第12课 拓展与提升
系统名称 功能 传感器类型
空调系统 检测室内温度 温度传感器
智能粮仓系统 检测粮仓湿度
手机屏幕亮度调节系统 检测环境亮度
电饭锅自动保温系统 检测米饭温度
温度传感器：检测环境温度。
湿度传感器：检测环境相对湿度。
光敏传感器：检测外界光信号或光辐射。
超声波传感器：可探测与障碍物的距离 。
几种常用传感器的作用如下。
要获得反馈信号，需要在输出端安装检测装置，而传感器是检测装置的重要设备。
第12课 拓展与提升
2. 人们都希望控制系统具备最佳的性能、达到理想的状态。但有的系统运行时，只要有干扰因素出现，运行结果就受影响。这时，就要设计有效的控制，对它进行优化，使系统达到最符合人们需求的状态。开展一个实验，探究微波炉加热效果与食物量、加热时间的关系（干扰因素）。
第12课 拓展与提升
实验过程：
1. 三个碗中分别倒入300ml相同温度的水，准备三个型号相同的加热器，同时加热，分别记录下三个碗中10秒，20秒，30秒的温度数据。
2. 通过三组数据绘制曲线图，观察变化规律。
请写出实验结论。
实验结论：
？
第12课 拓展与提升
思考：影响食物温度的因素有哪些？
1．如果食物加热前温度不同，如：刚从冰箱拿出来，加热的时间和最终温度也受影响；
2．食物的软硬状态也对最终温度产生影响。
结论：
一个控制系统的运行，会受到很多因素的干扰。
反馈对控制系统有优化作用。微波炉具备反馈控制，会自动在“检测食物温度—加热”之间形成工作回路，直到食物达到目标温度。
第12课 拓展与提升六年级信息科技教案：第12课 闭环控制助稳定
一、教学目标
知识目标
能结合实例（如微波炉、空调）描述闭环控制的过程。
理解闭环控制的特点（反馈回路、自动调节）及其应用场景。
了解反馈对控制系统优化的作用。
能力目标
通过流程图分析，掌握闭环控制系统的组成与运行逻辑。
能够类比不同闭环控制系统（如空调控温）的设计原理。
情感目标
体会闭环控制在生活中的实用性，激发对自动化技术的兴趣。
二、教学重难点
重点：闭环控制的特点（反馈回路、输出影响输入）及实例分析。
难点：反馈机制在控制系统中的具体实现（如传感器检测与比较器的作用）。
三、教学准备
课件材料：闭环控制流程图、微波炉与空调控制示意图。
活动工具：模拟程序“具有反馈的微波炉”（学生实践用）。
四、教学过程
1. 课堂导入（5分钟）
情境问题：
“你见过能自动判断食物是否热好的微波炉吗？它是如何工作的？”
引导学生思考：微波炉如何通过反馈调整加热过程？
概念初探：
对比“开环控制”与“闭环控制”，结合课件第4页的微波炉案例，引出闭环控制的环路数据流动特点。
2. 新课讲授（20分钟）
（1）闭环控制的特点
自主阅读：阅读课件第7-9页，总结闭环控制的4个特点（反馈回路、输出影响输入、数据闭合回路等）。
小组讨论：
结合生活实例（如空调、恒温鱼缸），列举闭环控制系统的共性。
（2）实例分析：微波炉的闭环控制
流程图填写（课件第12页）：
程序体验：学生操作模拟程序，观察反馈调节过程。
（3）类比迁移：空调控温过程
填空练习（课件第15页）：
1.设定温度T0=26℃
2. 检测室内温度T
3.比较T与T0 ，如果 T > T0：启动制冷；
如果T = T0：停止工作。
示意图分析（课件第14页）：输入（设定温度）→ 处理（比较与计算）→ 输出（冷气）→ 反馈（温度检测）。
3. 巩固与拓展（15分钟）
（1）闭环控制的优点
小组辩论：对比开环与闭环控制，总结闭环控制的优势（抗干扰、稳定性强）。
应用举例：农业生产中的恒温大棚、鱼塘自动注水系统（课件第17页）。
（2）传感器的作用（拓展活动）
(
温度传感器
) (
光敏传感器
) (
湿度传感器
)（3）实验探究（课后作业）：
问题：加热时间与食物量的关系如何影响温度？
实验步骤（课件第24页）：
用相同水量（300ml）记录不同加热时间（10s/20s/30s）的温度。
绘制温度变化曲线，分析规律。
结论：加热时间越长，温度越高；但达到目标温度后需停止加热（反馈优化）。
4. 课堂总结（5分钟）
知识回顾：
闭环控制的核心是“反馈回路”，通过检测→比较→调节实现稳定。
生活中广泛应用（家电、农业等），优化控制效果。
情感升华：科技改善生活，鼓励学生关注身边的自动化技术。
五、板书设计
第12课 闭环控制助稳定
1. 闭环控制特点：反馈回路、自动调节
2. 实例：微波炉（流程图）、空调（填空）
3. 优点：抗干扰、稳定性强
4. 反馈优化：检测→比较→调节
六、教学反思
成功点：通过模拟程序与实验设计增强实践性，学生参与度高。
改进点：对传感器原理的讲解可结合实物演示，加深理解。
