第20课 反馈控制有算法 课件 义务教育版（2024）信息科技八年级全一册
文档属性
| 名称 | 第20课 反馈控制有算法 课件 义务教育版（2024）信息科技八年级全一册 |
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| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 2.4MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 义务教育版 | ||
| 科目 | 信息技术（信息科技） | ||
| 更新时间 | 2025-12-05 11:15:46 | ||
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文档简介
(共28张PPT)
（义务教育版）八年级
全一册
第20课
反馈控制有算法
学习目标
激趣导入
学习活动
思考-讨论
实践探究
课堂小结
拓展-提升
单元主题
单元主题
单元名称 课名称 核心内容
第四单元 简易物联系统实践 第16课 模块功能先划分 简易物联系统的工作环节、功能需求，划分功能模块
第17课 物联数据需采集 利用传感器获取数据，通过互联网获取数据，传输与存储数据
第18课 数据分析与处理 从物联系统中获取数据，处理数据的方法
第19课 数据呈现可视化 可视化呈现数据的作用、方式和方法
第20课 反馈控制有算法 根据数据设计算法，实现反馈与控制
学习目标
激趣导入
【问题情境】
<“死板”与“智能”的浇水方案>
（1）“定时浇水方案”：每天中午12点启动水泵浇水3秒，结果出现“雨天土壤已湿仍浇水”“晴天土壤干旱未浇水”的问题；
（2）“智能浇水方案”：湿度传感器实时检测土壤湿度，低于60%自动浇水，高于80%停止，绿植生长状态良好。
两个方案的核心区别是什么？为什么智能方案更可靠？
激趣导入
【建构】
智能方案的核心是‘用数据做决策’，形成‘采集数据→判断→控制’的闭环，这就是反馈控制；而让系统知道‘何时该做、何时不做’的规则，就是算法。
今天我们就亲手搭建这个‘会思考的智能绿植养护系统’。
学习活动
学习活动
根据数据设计算法
一
学习活动
一、根据数据设计算法
【思考-讨论】
物联花盆系统的执行模块需要哪些硬件？什么条件下会触发执行模块工作？
物联花盆系统要实现自动灌溉等功能，需要在系统中加入执行模块，以便向现实世界采取行动。
学习活动
一、根据数据设计算法
物联花盆系统要实现自动灌溉功能，需要在对温度、土壤湿度、光照和天气预报的数据分析的基础上设计算法。
可以根据数据分析处理过程中获得的土壤在干燥、适中、湿润时的传感器数据，确定合适的土壤湿度上限值、下限值。
在物联花盆系统中，需要如何设计算法呢？
学习活动
一、根据数据设计算法
1. 小组合作：探究自动灌溉的触发条件，将对应决策填入表中。
条件 决策
土壤湿度大于上限值
土壤湿度小于下限值
土壤湿度介于上、下限值之间，且天气预报下雨
土壤湿度介于上、下限值之间，且天气预报不下雨
土壤湿度介于上、下限值之间，且光照强度大
学习活动
一、根据数据设计算法
2. 交流总结：优化后的条件和决策。
条件 决策
土壤湿度大于上限值 不灌溉
土壤湿度大于下限值且 小于等于上限值 天气预报下雨 不灌溉
天气预报不下雨 灌溉
光照强度大 提高下限值
光照强度小 恢复下限值
土壤湿度小于下限值 灌溉
学习活动
一、根据数据设计算法
3. 根据表格中的条件设计算法，形成数据决策部分程序。
学习活动
控制执行器
二
学习活动
二、控制执行器
物联花盆系统中，控制与执行就是显示土壤湿度情况和实现自动灌溉，与之对应的执行器分别是显示屏和直流电机水泵。
1. 实时显示土壤湿度值
学习活动
二、控制执行器
2. 实现自动灌溉
灌溉需要水泵作为执行部件。将水泵与主控板连接，修改数据决策程序，添加相关的控制代码，让电机启动并灌溉 5s，如下所示。
学习活动
对系统进行整合
三
学习活动
三、对系统进行整合
在项目投入使用前，还需要进行调试。系统调试工作一方面要对比功能需求进行测试，另一方面则是让物联系统进行整体运行，以测试是否存在问题。
1．硬件检查：连接正确；
2．网络测试：畅通稳定；
3．动态测试：模拟功能过程，测试触发条件响应等。
学习活动
三、对系统进行整合
小建议：
在本项目中，主要功能是通过主控板实现的，其核心处理流程如右图所示。
把主程序代码写在while True中，并在最后通过time.sleep( )函数控制等待时间。
讨论：这样做有什么好处？
学习活动
三、对系统进行整合
1. 以小组为单位，完成物联花盆系统项目的模块整合和功能集成。
2. 根据需求清单对物联花盆系统项目进行功能测试。
学习活动
探索功能扩展
【思考-讨论】
物联花盆系统还可以扩展哪些新的功能？
物物相连带来了无限的可能，通过不断地创新可以让物联系统有更多的功能，物联花盆系统也是如此。
学习活动
探索功能扩展
1．从系统功能上进行扩展
（1）利用红外热释电传感器，便可以感知是否有人在附近活动，然后将数据上传到物联网服务平台，并进行数据分析，便可以了解植物的主人对植物的关心程度。
（2）可以给物联花盆系统增加人工智能摄像头，自动识别植物种类，并设置不同的湿度参数。
学习活动
探索功能扩展
2．从人机交互上进行扩展
（1）可以编写一个网页端程序，方便地查看各个花盆终端的实时数据。
（2）可以增加手动灌溉控制的按钮，更灵活地控制花盆灌溉。
学习活动
探索功能扩展
3．从数据处理与可视化上进行扩展
可以在网页端增加数据图表来直观地分析花盆环境数据，并进一步探索环境数据对绿植生长的影响。
课堂小结
拓展-提升
某物联门锁系统检测到门口有人停留时，会自动启动摄像头的监控功能，并将监控画面实时显示在房间内的显示屏上。同时，系统会通过蜂鸣器发出提示音，并通过应用软件推送消息通知用户。用户可以通过手机应用软件远程控制门锁。
在此物联门锁系统中，数据采集、传输和反馈控制是如何实现的？可能会用到哪些硬件？
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine
（义务教育版）八年级
全一册
第20课
反馈控制有算法
学习目标
激趣导入
学习活动
思考-讨论
实践探究
课堂小结
拓展-提升
单元主题
单元主题
单元名称 课名称 核心内容
第四单元 简易物联系统实践 第16课 模块功能先划分 简易物联系统的工作环节、功能需求，划分功能模块
第17课 物联数据需采集 利用传感器获取数据，通过互联网获取数据，传输与存储数据
第18课 数据分析与处理 从物联系统中获取数据，处理数据的方法
第19课 数据呈现可视化 可视化呈现数据的作用、方式和方法
第20课 反馈控制有算法 根据数据设计算法，实现反馈与控制
学习目标
激趣导入
【问题情境】
<“死板”与“智能”的浇水方案>
（1）“定时浇水方案”：每天中午12点启动水泵浇水3秒，结果出现“雨天土壤已湿仍浇水”“晴天土壤干旱未浇水”的问题；
（2）“智能浇水方案”：湿度传感器实时检测土壤湿度，低于60%自动浇水，高于80%停止，绿植生长状态良好。
两个方案的核心区别是什么？为什么智能方案更可靠？
激趣导入
【建构】
智能方案的核心是‘用数据做决策’，形成‘采集数据→判断→控制’的闭环，这就是反馈控制；而让系统知道‘何时该做、何时不做’的规则，就是算法。
今天我们就亲手搭建这个‘会思考的智能绿植养护系统’。
学习活动
学习活动
根据数据设计算法
一
学习活动
一、根据数据设计算法
【思考-讨论】
物联花盆系统的执行模块需要哪些硬件？什么条件下会触发执行模块工作？
物联花盆系统要实现自动灌溉等功能，需要在系统中加入执行模块，以便向现实世界采取行动。
学习活动
一、根据数据设计算法
物联花盆系统要实现自动灌溉功能，需要在对温度、土壤湿度、光照和天气预报的数据分析的基础上设计算法。
可以根据数据分析处理过程中获得的土壤在干燥、适中、湿润时的传感器数据，确定合适的土壤湿度上限值、下限值。
在物联花盆系统中，需要如何设计算法呢？
学习活动
一、根据数据设计算法
1. 小组合作：探究自动灌溉的触发条件，将对应决策填入表中。
条件 决策
土壤湿度大于上限值
土壤湿度小于下限值
土壤湿度介于上、下限值之间，且天气预报下雨
土壤湿度介于上、下限值之间，且天气预报不下雨
土壤湿度介于上、下限值之间，且光照强度大
学习活动
一、根据数据设计算法
2. 交流总结：优化后的条件和决策。
条件 决策
土壤湿度大于上限值 不灌溉
土壤湿度大于下限值且 小于等于上限值 天气预报下雨 不灌溉
天气预报不下雨 灌溉
光照强度大 提高下限值
光照强度小 恢复下限值
土壤湿度小于下限值 灌溉
学习活动
一、根据数据设计算法
3. 根据表格中的条件设计算法，形成数据决策部分程序。
学习活动
控制执行器
二
学习活动
二、控制执行器
物联花盆系统中，控制与执行就是显示土壤湿度情况和实现自动灌溉，与之对应的执行器分别是显示屏和直流电机水泵。
1. 实时显示土壤湿度值
学习活动
二、控制执行器
2. 实现自动灌溉
灌溉需要水泵作为执行部件。将水泵与主控板连接，修改数据决策程序，添加相关的控制代码，让电机启动并灌溉 5s，如下所示。
学习活动
对系统进行整合
三
学习活动
三、对系统进行整合
在项目投入使用前，还需要进行调试。系统调试工作一方面要对比功能需求进行测试，另一方面则是让物联系统进行整体运行，以测试是否存在问题。
1．硬件检查：连接正确；
2．网络测试：畅通稳定；
3．动态测试：模拟功能过程，测试触发条件响应等。
学习活动
三、对系统进行整合
小建议：
在本项目中，主要功能是通过主控板实现的，其核心处理流程如右图所示。
把主程序代码写在while True中，并在最后通过time.sleep( )函数控制等待时间。
讨论：这样做有什么好处？
学习活动
三、对系统进行整合
1. 以小组为单位，完成物联花盆系统项目的模块整合和功能集成。
2. 根据需求清单对物联花盆系统项目进行功能测试。
学习活动
探索功能扩展
【思考-讨论】
物联花盆系统还可以扩展哪些新的功能？
物物相连带来了无限的可能，通过不断地创新可以让物联系统有更多的功能，物联花盆系统也是如此。
学习活动
探索功能扩展
1．从系统功能上进行扩展
（1）利用红外热释电传感器，便可以感知是否有人在附近活动，然后将数据上传到物联网服务平台，并进行数据分析，便可以了解植物的主人对植物的关心程度。
（2）可以给物联花盆系统增加人工智能摄像头，自动识别植物种类，并设置不同的湿度参数。
学习活动
探索功能扩展
2．从人机交互上进行扩展
（1）可以编写一个网页端程序，方便地查看各个花盆终端的实时数据。
（2）可以增加手动灌溉控制的按钮，更灵活地控制花盆灌溉。
学习活动
探索功能扩展
3．从数据处理与可视化上进行扩展
可以在网页端增加数据图表来直观地分析花盆环境数据，并进一步探索环境数据对绿植生长的影响。
课堂小结
拓展-提升
某物联门锁系统检测到门口有人停留时，会自动启动摄像头的监控功能，并将监控画面实时显示在房间内的显示屏上。同时，系统会通过蜂鸣器发出提示音，并通过应用软件推送消息通知用户。用户可以通过手机应用软件远程控制门锁。
在此物联门锁系统中，数据采集、传输和反馈控制是如何实现的？可能会用到哪些硬件？
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine
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