資源簡介

(共30張PPT)
義務(wù)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19課 光照溫度要適宜
1
2
分析光照控制系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)的工作原理。
理解閾值的作用和閉環(huán)控制的特點。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
3
通過體驗采集數(shù)據(jù)的過程，提升實驗數(shù)據(jù)分析能
力以及計算思維能力。
第19課　光照溫度要適宜
光照和溫度是植物生長的關(guān)鍵因素。本課將通過實驗進(jìn)一步分析和驗證光照控制系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)的工作原理，并嘗試搭建這兩個控制系統(tǒng)，讓種植園能自動調(diào)節(jié)植物生長所需的光照和溫度。
第19課 課堂導(dǎo)入
小慧一家春節(jié)去海南旅游，晚上她發(fā)現(xiàn)賓館旁邊的種植大棚燈光璀璨。爸爸告訴她，這里種的是火龍果，是一種熱帶植物，很喜歡陽光，晚上用燈照射可以滿足它生長對光照的需求，從而能縮短它的生長周期。那么，如果光照過度，是不是也會導(dǎo)致火龍果長不好呢？
會的，所以通過智能控制的方法，就可以精準(zhǔn)控制光照強度。
問題情境
學(xué)習(xí)活動
一 分析光照控制系統(tǒng)的工作原理
二 分析控制光照的算法
三 分析溫度控制系統(tǒng)的工作原理
四 完善控制溫度的算法
第19課 學(xué)習(xí)活動
光照控制系統(tǒng)的主要功能是當(dāng)環(huán)境光照強度低于設(shè)定的閾值時，自動開啟補光燈；當(dāng)環(huán)境光照強度高于閾值時，自動關(guān)閉補光燈。主要包括光敏傳感器、系統(tǒng)控制器、補光燈等。光敏傳感器在其中起到很重要的作用。
一、分析光照控制系統(tǒng)的工作原理
第19課 學(xué)習(xí)活動
一、分析光照控制系統(tǒng)的工作原理
1．進(jìn)入虛擬仿真工具，觀察簡易光照控制系統(tǒng)的組成。
第19課 學(xué)習(xí)活動
一、分析光照控制系統(tǒng)的工作原理
2．運行控制系統(tǒng)，利用傳感器采集5個光照強度數(shù)據(jù)，觀察主控器屏幕上顯示的光照強度數(shù)據(jù)以及補光燈的狀態(tài)（亮或不亮）。
1 2 3 4 5
對應(yīng)的光照強度數(shù)據(jù)
補光燈狀態(tài)
3．你找到光敏傳感器中設(shè)定的溫度閾值是多少？
第19課 學(xué)習(xí)活動
一、分析光照控制系統(tǒng)的工作原理
光照強度改變了，光照控制系統(tǒng)隨后的工作環(huán)節(jié)會發(fā)生什么改變呢？
4．觀察思考：環(huán)境光照強度改變了，相當(dāng)于改變了控制系統(tǒng)的什么？導(dǎo)致控制系統(tǒng)發(fā)生什么變化？
會改變“計算”環(huán)節(jié)得到的結(jié)果。
會導(dǎo)致補光設(shè)備工作狀態(tài)發(fā)生改變。
第19課 學(xué)習(xí)活動
一、分析光照控制系統(tǒng)的工作原理
第19課 學(xué)習(xí)活動
環(huán)境光照強度發(fā)生了改變，相當(dāng)于改變了系統(tǒng)的輸入。經(jīng)過計算，輸出發(fā)生了相應(yīng)的變化，導(dǎo)致補光燈的狀態(tài)隨之變化，從而實現(xiàn)了對智能種植大棚光照強度的控制。
光照控制系統(tǒng)主要包括光敏傳感器、控制器、補光燈等設(shè)備。通過光敏傳感器檢測環(huán)境的光照強度，當(dāng)強度低于閾值時，自動打開補光燈；當(dāng)光照強度高于閾值時，自動關(guān)閉補光燈。
請根據(jù)活動1中記錄的光照強度閾值，補充完整光照控制系統(tǒng)的算法流程圖。
二、 分析控制光照的算法
第19課 學(xué)習(xí)活動
看看右邊三個答案，應(yīng)該放到哪個框里？
光照強度低于閾值？
關(guān)閉補光燈
打開補光燈
第19課 學(xué)習(xí)活動
二、 分析控制光照的算法
光照強度低于閾值？
關(guān)閉補光燈
打開補光燈
第19課 學(xué)習(xí)活動
你填對了嗎？
二、 分析控制光照的算法
填寫輸入狀態(tài)和輸出狀態(tài)的真值表（用1和0來填寫，1表示真，0表示假）。
光照強度低于閾值 補光燈打開
光照強度和補光燈狀態(tài)真值表
第19課 學(xué)習(xí)活動
1
1
0
0
二、 分析控制光照的算法
【問題】
1．“檢測光照強度—判斷強度是否低于標(biāo)準(zhǔn)—控制補光燈工作”這個過程是否屬于閉環(huán)控制？
2．如果要結(jié)束土壤控制系統(tǒng)的工作，是否只能關(guān)閉電源？
是，屬于閉環(huán)控制。
是，要關(guān)閉電源，才能讓它停止工作。
第19課 學(xué)習(xí)活動
二、 分析控制光照的算法
1．打開虛擬仿真工具，觀察簡易溫度控制系統(tǒng)的組成。
三、分析溫度控制系統(tǒng)的工作原理
第19課 學(xué)習(xí)活動
2．運行控制系統(tǒng)，利用傳感器采集5 個溫度數(shù)據(jù)，觀察主控器屏幕上顯示的溫度數(shù)據(jù)以及暖風(fēng)機的狀態(tài)（啟動或停止）。
1 2 3 4 5
對應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)
暖風(fēng)機啟動或停止
3．你找到溫度傳感器中設(shè)定的溫度閾值是多少？
三、分析溫度控制系統(tǒng)的工作原理
第19課 學(xué)習(xí)活動
大棚溫度改變了，溫度控制系統(tǒng)隨后的工作環(huán)節(jié)會發(fā)生什么改變呢？
4．觀察思考：環(huán)境的溫度改變了，相當(dāng)于改變了控制系統(tǒng)的什么？導(dǎo)致控制系統(tǒng)發(fā)生什么變化？
會改變“計算”環(huán)節(jié)得到的結(jié)果。
會導(dǎo)致暖風(fēng)機的工作狀態(tài)發(fā)生改變。
三、分析溫度控制系統(tǒng)的工作原理
第19課 學(xué)習(xí)活動
環(huán)境溫度發(fā)生了改變，相當(dāng)于改變了溫度控制系統(tǒng)的輸入，經(jīng)過計算，導(dǎo)致溫度控制系統(tǒng)的輸出發(fā)生了變化，暖風(fēng)機的狀態(tài)也隨之變化，從而實現(xiàn)了對大棚溫度的控制。
三、分析溫度控制系統(tǒng)的工作原理
第19課 學(xué)習(xí)活動
溫度控制系統(tǒng)中，主要由溫度傳感器、計算機、暖風(fēng)機等設(shè)備組成。通過溫度傳感器檢測室內(nèi)溫度，當(dāng)實際溫度比閾值高，關(guān)閉暖風(fēng)機；當(dāng)實際溫度比閾值低，啟動暖風(fēng)機進(jìn)行升溫。
請根據(jù)活動3中記錄的溫度閾值，補充完整溫度控制的算法流程圖。
第19課 學(xué)習(xí)活動
四、分析控制溫度的算法
溫度低于閾值？
關(guān)閉暖風(fēng)機
啟動暖風(fēng)機
看看右邊三個答案，應(yīng)該放到哪個框里？
第19課 學(xué)習(xí)活動
四、分析控制溫度的算法
溫度低閾值？
關(guān)閉暖風(fēng)機
啟動暖風(fēng)機
第19課 學(xué)習(xí)活動
你填對了嗎？
四、分析控制溫度的算法
填寫輸入狀態(tài)和輸出狀態(tài)的真值表（用1和0來填寫，1表示真，0表示假）。
溫度低于閾值 暖風(fēng)機啟動
溫度和暖風(fēng)機狀態(tài)真值表
第19課 學(xué)習(xí)活動
1
1
0
0
四、分析控制溫度的算法
1．光照強度和溫度數(shù)據(jù)都屬于連續(xù)量，在控制系統(tǒng)中進(jìn)行計算時，需要設(shè)定閾值。
2．把數(shù)據(jù)與閾值進(jìn)行判斷，產(chǎn)生開關(guān)量，生成控制指令，控制光照設(shè)備或溫控設(shè)備開關(guān)的狀態(tài)。
3．光照強度和溫度的改變，都相當(dāng)于改變了系統(tǒng)的輸入，導(dǎo)致系統(tǒng)的輸出（狀態(tài)）發(fā)生了相應(yīng)的變化，中間經(jīng)歷了計算的環(huán)節(jié)，從而實現(xiàn)了對系統(tǒng)的控制。
4．光照控制和溫度控制都屬于閉環(huán)控制。
第19課 課堂總結(jié)
如何判斷是否開啟補光燈？
環(huán)境光照強度在控制系統(tǒng)中是個連續(xù)變化的量，具體環(huán)境光照強度數(shù)據(jù)是多少時才能開啟補光燈，需要我們對環(huán)境光進(jìn)行實際測量，并將其設(shè)置為閾值。
光照控制系統(tǒng)如何工作？
當(dāng)有光照射到光敏傳感器上，光敏傳感器將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給控制器進(jìn)行計算，若數(shù)據(jù)小于閾值，則發(fā)送控制指令，開啟補光燈；若數(shù)據(jù)大于閾值，則發(fā)送控制指令，熄滅補光燈。
1．搭建光照控制系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)（真實設(shè)備或者開源硬件），實際體驗傳感器的使用方法，感受閾值對補光燈、暖風(fēng)機等設(shè)備的控制作用。
第19課 拓展與提升
連接硬件。請按器材說明，將傳感器、主控制器、補光燈或
暖風(fēng)機）等連接到指定端口。
運行程序。參照活動1的過程，采集并記錄數(shù)據(jù)，記錄閾值。
第19課 拓展與提升
通過實驗可以得出，搭建種植園控制系統(tǒng)，在具備基本種植環(huán)境的基礎(chǔ)上，首先要連接安裝控制系統(tǒng)的硬件，根據(jù)植物的習(xí)性標(biāo)定各項閾值，然后傳感器設(shè)備對實際環(huán)境開始數(shù)據(jù)檢測，控制器對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算處理，最后輸出控制相應(yīng)設(shè)備的指令，讓這些設(shè)備啟動或關(guān)閉，從而改變種植園的環(huán)境。這是不斷監(jiān)測和控制的過程，是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。
第19課 拓展與提升
2．各小組展示種植園的設(shè)計方案，介紹種植園控制系統(tǒng)包含的子系統(tǒng)及其功能，介紹本小組搭建控制系統(tǒng)的過程，匯報本單元的學(xué)習(xí)心得。
大家踴躍發(fā)言，把自己小組的成果與其他小組同學(xué)分享！
我們小組最大收獲是：對連續(xù)量、開關(guān)量、閾值、閉環(huán)控制等概念已經(jīng)比較明白了。
我們小組對傳感器比較感興趣，希望了解更多的傳感器。
第19課 拓展與提升
下課啦！

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