(共39张PPT)
第1单元 第2课
系统的过程与控制
（湘科版）六年级
上
1
核心素养目标
3
新知讲解
5
拓展延伸
7
板书设计
2
新知导入
4
课堂练习
6
课堂总结
课后作业
8
01
核心素养目标
信息意识
计算思维
数字化学习与创新
信息社会责任
学生明确对数据隐私的保护、对信息公平的保障，以及避免信息的不当使用和滥用等问题。
在过程控制输入—计算—输出内容研究实践中，勇于尝试思考和探索，实现知识的深度融合与拓展。
通过理性、系统的思维方式思考人工控制、自动控制和智能控制的例子以及各自的实现过程，提高处理复杂问题的思维能力。
学生通过学习系统的过程和控制，明晰如何通过输入、处理和输出之间的反馈机制来优化学习过程和控制的基本方式和环节。
02
新知导入
02
新知导入
活动背景
将手伸向感应水龙头，水会自动流出;按下煮饭开关，电饭煲能按时自动煮好香喷喷的米饭；设定好程序，3D打印机能自动打印出设计好的物件。这些过程控制是如何实现的呢
02
新知导入
活动目标
1.了解过程控制的基本方式。
2.认识过程控制的基本环节。
03
新知讲解
一、过程控制的基本方式
为了准确地实现某个功能，组成系统的要素、模块或子系统之间需要相互联系、相互配合。在这个过程中，有序的控制必不可少。
感应水龙头的控制过程
03
新知讲解
想一想：在生活中，你还知道哪些控制的例子 小组讨论，描述控制的过程。
开动脑筋
水位控制
水池、浴缸等设备常用浮球阀来控制水位，达到设定水平后自动停止供水。
过程是：检测水位 → 比较设定水平 → 控制供水阀门开关。
03
新知讲解
想一想：在生活中，你还知道哪些控制的例子 小组讨论，描述控制的过程。
开动脑筋
温度控制
例如，空调和暖气系统，通过感知环境温度来自动调整设备的输出，保持设定的舒适温度。过程是感知环境温度 → 比较设定温度 → 调节输出设备（如启动或关闭空调或暖气）。
03
新知讲解
控制的方式主要有以下三种。
1.人工控制
人工控制是指整个控制的全部过程需要人的直接参与或干预。人工控制又称为手动控制，是我们生活中最常见的一种控制方式。
手动开灯 驾驶汽车 人工浇水
03
新知讲解
2.自动控制
自动控制是指不需要人全程干预的控制方式。常见的自动控制方式有机械控制、电子控制和计算机程序控制等，以及这些控制的混合使用。
闹钟的机械机芯
机械闹钟
机械闹钟能通过机械控制，在设定的时间进行闹铃提醒。
03
新知讲解
电水壶的控制电路
电水壶
电水壶的控制电路能在水温达到设定温度后，自动断开电源。
常见的自动控制方式
音乐电铃的内置控制电脑
学校音乐电铃
音乐电铃的内置控制电脑能根据事先设定好的程序，定时播放音乐铃声。
03
新知讲解
3.智能控制
随着人工智能技术的发展，计算机通过模仿人类对事物和环境的感知判断和行为等来实现智能控制。例如，智能驾驶系统可以像人类一样，感知路况和环境信息，自主做出判断和决策，控制汽车的行驶、转弯或刹车等动作，实现安全无人驾驶。
智能驾驶
03
新知讲解
人们根据不同的需要使用不同的控制方式。在复杂的系统中，往往需要综合运用多种控制方式。
03
新知讲解
信息链接
小明家养了很多鸡，但鸡蛋的孵化率不高，他用塑料箱、加热灯泡和控制电路，搭建了一个简易孵蛋箱，通过对温度的准确控制，大大提高了小鸡的孵化率。
03
新知讲解
信息链接
小红设计制作了一个智能电梯模型，能用语音控制电梯，实现无接触乘梯，既可以帮助残障人士实现独立乘梯，又可以降低通过电梯按键传播疾病的风险。
03
新知讲解
想一想：在生活中，你还知道哪些人工控制、自动控制和智能控制的例子 小组讨论，并将讨论的结果填写在下表中。
开动脑筋
生活中的控制方式 人工控制 自动控制 智能控制
|交通信号灯手动操作、家电手动开关 温控系统、恒温器、自动门 智能家居（自动调节灯光、温度、湿度等）
03
新知讲解
二、过程控制的基本环节
过程控制可以抽象为输入、计算和输出三个基本控制环节。
基本控制环节
03
新知讲解
输入：这是过程控制系统接收的外部数据或信号。它可以是传感器测量的环境变量，如温度、压力、速度等。
计算：根据输入的数据，系统进行处理、比较、分析和决策，生成控制指令。这通常是系统的控制算法或逻辑运算过程。
03
新知讲解
输出：这是根据计算结果生成的信号，用以调整控制设备的行为，如调节阀门开关、调整电动机的转速等。
03
新知讲解
三者之间存在一定的关系：
输入提供系统需要调控的信息，计算是根据这些信息进行处理和判断的过程，而输出是控制系统实际执行调节行为的部分。三个环节构成了一个闭环系统，输入和输出通过计算形成有效的控制。
03
新知讲解
例如，设定好“加热时间:60秒;火力:10挡”后，微波炉的计算装置会处理这些输入的信息，生成“以10挡火力加热60秒”的控制指令，指令输出到磁控管、转盘等执行装置，完成加热食物的任务。
输入：加热时间：60秒；
火力：10挡。
计算：根据输入信息生成控制指令。
输出：将指令发送给磁控管，对食物加热。
03
新知讲解
选择生活中的一种过程控制，查阅相关资料，分析其控制环节。
开动脑筋
名称 基本控制环节 输入 计算 输出
自动电饭锅 用户设定的煮饭模式（如精煮、快煮等）、预约时间、加水量等操作指令 计算出合适的加热功率、加热时间等参数。 控制加热元件（如发热盘）按照计算得出的功率和时间进行加热工作
03
新知讲解
提升练习
控制的主要方式有：
控制的主要环节有：
人工控制、自动控制、智能控制。
输入、计算和输出。
03
新知讲解
开拓视野
中国古代机械控制
中国古代的劳动人民勤劳智慧，发明了很多机械式的劳动工具。例如水力舂米机就是利用水力作为动力，通过机械控制实现自动舂米的功能大大提高了生产效率。
03
新知讲解
开拓视野
水车：在古代，中国利用水车来灌溉农田。水车通过杠杆原理和轮轴系统，能够将水从低处提到高处，达到灌溉的效果。水车是一种基于简单机械原理的控制工具。
扁担：用来分配物品重量的机械工具。通过杠杆原理，古人可以通过调整扁担的两端来平衡物品的重量，方便携带和运输。
03
新知讲解
开拓视野
管道系统：在古代中国，用于输送水和其他液体的管道系统（如都江堰水利工程）中，也有控制水流的机制，通过人工调整，控制水流量和流向。
04
课堂练习
一、选择题
1、以下哪项不属于控制系统的组成部分？
A.输入 B.计算 C.输出 D.加油站
2、自动控制系统的主要优点是什么
A.能节省人工成本 B.更高效、更精确
C.需要频繁维护 D.需要较高的操作复杂度
3、以下哪个是属于智能控制系统的例子？
A.恒温器 B.自动驾驶汽车 C.手动控制阀门 D.电灯开关
D
B
B
04
课堂练习
4、人工控制与自动控制的区别在于：
A.自动控制需要人工干预 B.自动控制不需要反馈
C.人工控制需要人的直接操作 D.人工控制更智能
二、判断题
1、过程控制仅仅依赖计算，不需要输入和输出。
2、智能控制系统比传统的自动控制系统更依赖人类的判断。
3、在自动控制系统中，输出信号可以直接由人工干预控制。
4、控制系统中的反馈是实现自动调节的关键。
C
x
√
x
x
05
拓展延伸
人工控制VS自动控制VS智能控制
人工控制：
优点：灵活性高，能够根据具体情况进行调整；在复杂或不可预见的情况下，可以迅速做出决策；无需依赖高端技术。
缺点：人力有限，容易受到疲劳和情绪等因素的影响；效率较低；容易出错，且成本较高。
05
拓展延伸
人工控制VS自动控制VS智能控制
自动控制：
优点：能够大幅提高效率，减少人为干预，适用于重复性高的任务；可以实现精确的控制，减少错误；操作简单，稳定性较强。
缺点：在面对复杂环境和未知问题时缺乏灵活性；无法应对突发状况，通常依赖预设的程序和规则；系统维护和故障排除需要专业技术人员。
05
拓展延伸
人工控制VS自动控制VS智能控制
智能控制：
优点：通过引入人工智能算法，能够自主学习和适应环境的变化；可以处理复杂的动态系统，并具有更高的灵活性和自适应能力；在遇到新情况时，能够根据历史数据进行调整和优化。
缺点：需要大量的数据支持，系统设计和实现较为复杂；初期的开发和维护成本较高；仍存在一定的不确定性，特别是在处理非常复杂或未知的情况时。
05
拓展延伸
控制的更多分类
根据执行控制的部件不同，控制可分为机械控制、气动控制、液压控制、电子控制等;根据人在控制过程中所起的作用，可将控制分为人工控制、自动控制和智能控制。
机械控制：利用物理部件（如齿轮、杠杆）进行操作。例如，在汽车的刹车系统中，机械控制通过刹车片与轮毂之间的摩擦来实现减速。
气动控制：通过空气压力控制机械运动，广泛应用于自动化设备。例如，生产线上的气动夹具用来夹紧或释放物品。
05
拓展延伸
控制的更多分类
液压控制：利用液体的压力传递力，常见于大型机器设备中。例如，建筑工地上的液压起重机通过液压系统升降重物。
电子控制：通过电子信号控制设备工作。例如，智能家居系统中的温控器，通过电子传感器调节室内温度。
06
课堂总结
1
引入新知内容
系统的过程与控制
2
过程控制的基本方式
3
过程控制的基本环节
4
完成课堂练习
5
进行相关知识拓展
1
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4
5
07
板书设计
系统的过程与控制
1、进行新知引入
2、过程控制的基本方式
3、过程控制的基本环节
4、完成课堂练习
5、进行知识拓展
课后作业。
1、分析系统中反馈机制的运作过程。
08
课后作业
1、选择一个过程控制系统，分析其中的反馈机制是如何运作的，并说明如何对反馈进行调节以实现最优控制。
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