資源簡介

(共28張PPT)
義務教育信息科技（2024）六年級　　　　　　　　　　
第1課時
第五單元　智能種植有方法
六年級下冊
第17課 設計我的種植園
01
學會設計小型的控制系統。
能熟練繪制控制系統工作過程示意圖。
初步具備統籌規劃的意識，逐步提升創新能力。
02
03
CONTENTS
第17課 學習目標
第17課　設計我的種植園
我們已經對智能種植大棚的功能有了一定的了解，接下來可以設計一個符合自己需求的小型種植控制系統（種植園）。
第17課 課堂導入
小夏媽媽每年都在院子里種西紅柿，她都是春天時購買幼苗，然后種到院子里。但每年都會因為土壤過于潮濕、倒春寒，導致不少幼苗爛根或凍死。小夏今年決定給媽媽設計和搭建一個小小種植園，讓西紅柿幼苗順利度過成長期，提高存活率，并且能有個小豐收。
現在正是春播好時節，大家也來設計自己想要的種植園吧！
問題情境
第17課 學習活動
學習活動
一 明確種植園的硬件組成、子系統和工作過程
三 補充各個子系統工作過程示意圖
二 明確要播種的植物及其種植條件
一、明確種植園的硬件組成、子系統和工作過程
第17課 學習活動
1．小組合作，明確本小組的種植園搭建的環境。
2．明確種植園控制系統主要包含的子系統名稱和功能。
3．列出搭建這個種植園所需要的主要器材，包括傳感器。
4．簡單描述種植園控制系統的工作過程。
先來看看活動的任務。
一、明確種植園的硬件組成、子系統和工作過程
第17課 學習活動
活動過程中，要注意填寫這份表格。
分析項目 描述
任務主題
子系統名稱和功能
主要設備
種植園控制系統工作過程簡要描述
一、明確種植園的硬件組成、子系統和工作過程
第17課 學習活動
1．小組合作，明確本小組的種植園搭建的環境。
提示：
（1）4位同學組成一個小組，選出組長，明確成員的任務；
（2）選定種植園搭建的環境，例如，本小組要在其中一位成員家里的小院子搭建，或者在學校小花園里搭建，或者在一個帶土的大花盆上搭建；
（3）要在輕松開放的氛圍中進行小組討論，大家積極發言，建言獻策；其中一位組員要做好記錄，為最后的成果匯報做好準備。
第17課 學習活動
我們小組想設計一個“花盆上的種植園”。
一、明確種植園的硬件組成、子系統和工作過程
我們小組設計的是“學校小花園里的種植園”。
1．小組合作，明確本小組的種植園搭建的環境。
第17課 學習活動
2．明確種植園（控制系統）主要包含的子系統名稱和功能。
提示：把本小組希望種植園具備哪些子系統（功能）都寫上，即使實現不了，也可以提前進行設計規劃。例如，有的小組希望具備視頻監控功能，保證種植園不被破壞。
一、明確種植園的硬件組成、子系統和工作過程
第17課 學習活動
3．列出搭建這個種植園所需要的主要器材，包括傳感器。
一、明確種植園的硬件組成、子系統和工作過程
提示：本單元設計的種植園，類似種植大棚，因此都需要有支架、覆蓋膜、傳感器、噴灌器等。
第17課 學習活動
4．簡單描述種植園（控制系統）的工作過程。
一、明確種植園的硬件組成、子系統和工作過程
提示：把整個種植園看作一個控制系統，按“輸入—計算—輸出”的計算模式來描述。
一、明確種植園的硬件組成、子系統和工作過程
第17課 學習活動
這是小智他們小組填寫的表格。
分析項目 描 述
任務主題 設計“花盆上的種植園”
子系統名稱和功能 1．土壤濕度控制系統，監控濕度情況；2．光照控制系統，監控園內光照強度；3．溫度控制系統，監控園內溫度；4．視頻監控系統，監控種植園的安全
主要設備 1．大花盆和養殖土；2．支架和覆蓋膜；3．濕度傳感器、光線傳感器、溫度傳感器；4．紅外線傳感器；5．能上網的手機
種植園控制系統工作過程簡要描述 種植園控制系統通過傳感器獲取土壤濕度、光照、溫度、人像或物象等數據（輸入），在處理裝置中進行數據分析處理（計算），通過傳感器顯示屏或網絡呈現給種植園管理者（輸出）
1．確定本小組計劃要播種的植物。
2．分析該植物生長初期對土壤濕度、環境溫度和光照的要求。
第17課 學習活動
二、明確要播種的植物及其種植條件
正值春耕好時節，大家想在種植園里種什么呢？
我們小組想種西紅柿。
我們小組想種月季。
3月，選擇適合這個時間播種的一些蔬菜或花卉的幼苗，了解幼苗生長階段的習性，記錄它對土壤濕度、溫度和光照的要求，并填寫任務單，為后面設置檢測環節的閾值作準備。
第17課 學習活動
二、明確要播種的植物及其種植條件
第17課 學習活動
學習任務表 小組編號
播種的植物名稱
對土壤濕度的要求
對光照的要求
對溫度的要求
活動過程中，要注意填寫這份表格。
二、明確要播種的植物及其種植條件
這是小智他們小組填寫的表格。
第17課 學習活動
學習任務表 小組編號 第4組
播種的植物名稱 西紅柿（幼苗）
對土壤濕度的要求 幼苗期要求土壤相對濕度在65%~70%
對光照的要求 幼苗每天需要8小時以上的光照，適宜的光照強度為6 000到8 000勒克斯
對溫度的要求 幼苗的生長溫度范圍是20℃~30℃
二、明確要播種的植物及其種植條件
第17課 學習活動
三、補充各個子系統工作過程示意圖
輸入
輸出
計算
檢測
反饋
檢測到的
當前土壤濕度
　　1．補充完整土壤濕度控制系統工作過程示意圖。
？
？
？
　　土壤濕度控制系統工作過程示意圖如下。
第17課 學習活動
輸入
輸出
計算
檢測到的濕度與閾值比較；根據結果生成指令
檢測
反饋
檢測到的
當前土壤濕度
土壤濕度
閾值
噴灌器
工作
土壤濕度
三、補充各個子系統工作過程示意圖
輸入
輸出
計算
檢測
反饋
檢測到的
當前光照強度
第17課 學習活動
　　2．補充完整光照控制系統工作過程示意圖。
？
？
？
三、補充各個子系統工作過程示意圖
輸入
輸出
計算
檢測到的光照強度與閾值比較；根據結果生成指令
檢測
反饋
檢測到的
當前光照強度
光照強度
閾值
補光燈
工作
光照強度
第17課 學習活動
　　光照控制系統工作過程示意圖。
三、補充各個子系統工作過程示意圖
第17課 學習活動
輸入
輸出
計算
檢測
反饋
檢測到的
當前溫度
　　3．補充完整溫度控制系統工作過程示意圖。
？
？
？
三、補充各個子系統工作過程示意圖
第17課 學習活動
　溫度控制系統工作過程示意圖。
輸入
輸出
計算
檢測到的溫度與閾值比較；根據結果生成指令
檢測
反饋
檢測到的
當前溫度
溫度閾值
暖風機
工作
溫度
三、補充各個子系統工作過程示意圖
第17課 學習活動
1．輸入端的一個重要數據是當前環境因素數據，如土壤濕度、光照強度、溫度等數據；另一個重要數據是閾值，如濕度閾值、光照閾值和溫度閾值，但這個數據一般是提前設置好的。
2．輸出端填的是執行命令的設備在工作，如噴灌器、遮光簾、補光燈、制暖機等。
3．由示意圖還可以發現，控制系統中的一些設備，本身也是一個小型控制系統，例如噴灌器，它本身也是控制系統，因此它也包含輸入、計算和輸出三個環節。
三、補充各個子系統工作過程示意圖
1．種植園控制系統與智能種植大棚類似，其中土壤濕度控制系統、光照控制系統和溫度控制系統能夠改變種植環境的狀態。
2．土壤濕度控制系統、光照控制系統、溫度控制系統在工作過程中，能自動檢測環境數據獲得輸入，經過計算產生輸出，控制相應設備自動進行工作，因此屬于自動控制。
3．土壤濕度控制系統、光照控制系統、溫度控制系統在工作過程中存在反饋，產生新的輸入，經過計算產生新的輸出，因此屬于閉環控制。
第17課 課堂總結
在控制系統中，四則運算作為基本的數學運算有著廣泛的應用，很多控制系統都需要根據輸入數據實時進行計算和調整。例如，在土壤濕度控制系統中，通過比較土壤中的濕度值與閾值的大小來判斷土壤濕度是否在規定的范圍內；在水泵系統中，通過對水流速度的測量與流量設定值的比較（減法運算），系統可以根據差值調整水泵的轉速（乘法運算），以實現精確的流量控制。
第17課 拓展與提升
讀一讀以上這段資料，進一步了解控制系統中“計算”的含義。
下課啦！

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