第1单元第2课 《系统的过程与控制》教案【湘科版】《信息科技》六年级上册

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第1.2课《系统的过程与控制》教学设计
课题 系统的过程与控制 单元 第一单元 学科 信息科技 年级 六年级
核心素养目标 信息意识：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。计算思维：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。数字化学习与创新：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。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。
教学重点 认识过程控制的基本方式和基本环节。
教学难点 能够分析生活中存在的系统和各自的运作原理。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 第1.2课 系统的过程与控制1、观看视频。2、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 3、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。 课程新知导入。学习本课学习目的。 帮助学生初步理解本课研究内容。帮助学生学习更有目标性。
讲授新课 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。开动脑筋1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。答：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。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）。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。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。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。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。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。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。开动脑筋1.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。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）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。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。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。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。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。开动脑筋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。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三、提升练习1.控制的主要方式有：人工控制、自动控制、智能控制。2.控制的主要环节有：输入、计算和输出。四、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。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。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。五、课堂练习完成课件28—29页的课堂练习题。六、拓展延伸1、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。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。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。2、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。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。 初步认识过程控制的基本方式。完成思考题。学习控制的三种主要方式。学习信息链接内容。完成表格填空。认识过程控制的基本环节。完成资料查阅，并填写表格。完成提升练习。学习更多知识内容。完成练习题。进行知识拓展。 认识本课主要研究内容，帮助学生认识过程控制的基本方式.引导学生思考生活中与控制相关的例子，完成举例，提高学生的兴趣和课堂参与度。结合具体的案例系统学习控制的三种方式，加深所学。完善相关知识内容，补充讲解更多符合的案例，强化学生对本课知识内容的理解和掌握。引导学生思考生活中存在的不同控制的例子，深化控制系统在生活中的作用。进一步引导学生认识过程控制的基本环节，帮助学生更好的掌握本课知识点。考察学生资料查阅的能力和搜集能力，提高学生解决问题的能力。考察学生学以致用的能力，深化对本课知识内容的理解和掌握。完善所学知识。巩固所学知识，考察学生对本课内容的掌握情况。拓宽学生知识面。
课堂小结 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 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
课后作业 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。 布置作业 拓展学生的学习能力
课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。
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