資源簡介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺
第6.1課《自動投喂器與舵機(jī)控制》教學(xué)設(shè)計
課題 自動投喂器與舵機(jī)控制 單元 第六單元 學(xué)科 信息科技 年級 六年級
核心素養(yǎng)目標(biāo) 信息意識：理解自動化設(shè)備的工作原理，認(rèn)識到自動投喂器在日常生活中的應(yīng)用，提高對智能設(shè)備的關(guān)注與理解。計算思維：使用編程解決實(shí)際問題，通過設(shè)計和調(diào)試自動投喂器模型，培養(yǎng)邏輯思維和問題解決能力。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：通過動手制作與編程實(shí)踐，掌握使用傳感器和舵機(jī)等設(shè)備的基本技能，激發(fā)創(chuàng)新思維。信息社會責(zé)任：認(rèn)識自動化技術(shù)在節(jié)約資源方面的作用，樹立合理使用技術(shù)和減少浪費(fèi)的意識，在設(shè)計中考慮社會與環(huán)境影響。
教學(xué)重點(diǎn) 理解和實(shí)現(xiàn)自動投喂器的定時與按量投喂功能，通過實(shí)踐掌握基本的硬件搭建和編程技能。
教學(xué)難點(diǎn) 如何通過編程精確控制舵機(jī)的轉(zhuǎn)動和超聲波傳感器的反饋，實(shí)現(xiàn)投喂量的自動調(diào)節(jié)。
教學(xué)過程
教學(xué)環(huán)節(jié) 教師活動 學(xué)生活動 設(shè)計意圖
導(dǎo)入新課 第6.1課 自動投喂器與舵機(jī)控制科學(xué)的飼料投喂是農(nóng)場小動物們茁壯成長的關(guān)鍵。自動投喂器能根據(jù)動物們的需求和生長狀態(tài)，提供適量、合理的飼料，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)飼喂和管理從而改善養(yǎng)殖效果，保障動物健康。如何讓控制系統(tǒng)自動實(shí)現(xiàn)定時喂食按需投放飼料呢？想一想：什么是定時自動投喂器，為什么要用舵機(jī)？定時自動投喂器是一種可以在設(shè)定時間自動釋放飼料的裝置，而舵機(jī)可以精準(zhǔn)控制出料口的開合角度，實(shí)現(xiàn)定時投喂功能。思考：為什么需要在自動投喂器中使用傳感器，而不是只依賴設(shè)定的時間？使用傳感器可以根據(jù)飼料的實(shí)際余量調(diào)整投喂量，這樣可以更好地避免浪費(fèi)，保證飼料的充足供應(yīng)。自動投喂器的核心是通過編程來實(shí)現(xiàn)舵機(jī)的精確控制，這樣我們就可以設(shè)定它在特定的時間自動投喂飼料。這不僅讓我們了解智能設(shè)備的運(yùn)作，還能感受到編程如何與硬件結(jié)合，創(chuàng)造出有用的工具。自動投喂器讓我們看到，智能技術(shù)如何幫助我們優(yōu)化資源利用，讓生活更加便利。播放視頻《改造自動投喂器》。 課程新知導(dǎo)入完成思考題。觀看教學(xué)視頻。 幫助學(xué)生理解什么是投喂器。通過問題導(dǎo)入引發(fā)學(xué)生思考。通過視頻吸引學(xué)生的注意力。
講授新課 新知講解：一、設(shè)計制作定時自動投喂器模型了解自動投喂器自動投喂器應(yīng)該具有的基本功能：（1）飼料出口可以定時開關(guān)；（2）可以根據(jù)飼料余量控制投喂量。通過編寫程序控制自動投喂器飼料出口打開和關(guān)閉的時間，就能實(shí)現(xiàn)定時投喂飼料。舵機(jī)是一種位置（角度）伺服驅(qū)動器，用于控制旋轉(zhuǎn)角度。其原理是接收控制信號，通過內(nèi)部電路和電機(jī)驅(qū)動，使舵機(jī)旋轉(zhuǎn)到指定角度并保持。舵機(jī)能控制動作機(jī)構(gòu)的定位和動作，在控制系統(tǒng)中充當(dāng)執(zhí)行的角色，應(yīng)用十分廣泛。使用系統(tǒng)時間作為輸入，主控板作為控制器，舵機(jī)作為輸出設(shè)備，設(shè)計自動投喂器模型，可以通過編程控制舵機(jī)打開與關(guān)閉的時間。相關(guān)鏈接中國科學(xué)院國家授時中心（以下簡稱“國家授時中心”）是我國專門從事時間頻率基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究的科研機(jī)構(gòu)，承擔(dān)著我國國家標(biāo)準(zhǔn)時間（北京時間）的產(chǎn)生、保持和發(fā)播任務(wù)，為我國的國家時間頻率體系衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)和發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。探究實(shí)踐制作自動投喂器模型實(shí)驗(yàn)?zāi)康模褐谱髯詣油段蛊髂Ｐ蛯?shí)驗(yàn)設(shè)計：通過互聯(lián)網(wǎng)從國家授時中心獲取準(zhǔn)確時間，控制舵機(jī)，模擬定時投喂飼料功能。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：主控板、擴(kuò)展板、舵機(jī)和編程計算機(jī)。實(shí)驗(yàn)過程：1、硬件搭建。將主控板插入擴(kuò)展板，通過連接線將舵機(jī)連接到擴(kuò)展板。2、程序編寫。添加擴(kuò)展板，選擇“NTP”和“Wi-Fi”網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。3、運(yùn)行調(diào)試。將程序上傳至主控板，檢查舵機(jī)是否能根據(jù)時間指令打開和關(guān)閉。二、設(shè)計制作按量自動投喂器模型設(shè)計投喂器模型如果能通過監(jiān)測食槽里的飼料余量來控制投喂量，既能保證充足的飼料供應(yīng)，還可以避免飼料浪費(fèi)。當(dāng)食槽里的飼料減少到一定量后，超聲波傳感器探測到傳感器與飼料的距離大于閾值，舵機(jī)轉(zhuǎn)動，模擬飼料出料口全部打開，投放飼料。當(dāng)食槽里的飼料逐步增加時，超聲波傳感器探測到傳感器與飼料的距離逐步減小，根據(jù)采集到的距離數(shù)據(jù)，減小舵機(jī)的轉(zhuǎn)動角度，直到舵機(jī)的轉(zhuǎn)動角度恢復(fù)到0°，模擬關(guān)閉飼料出料口。探究實(shí)踐制作自動投喂器模型實(shí)驗(yàn)?zāi)康模褐谱靼戳孔詣油段蛊髂Ｐ汀?shí)驗(yàn)設(shè)計：以超聲波傳感器作為輸入設(shè)備，主控板作為控制器，舵機(jī)作為被控對象距離作為反饋設(shè)計模型。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：主控板、擴(kuò)展板、舵機(jī)、超聲波傳感器和編程計算機(jī)。實(shí)驗(yàn)過程：1、硬件搭建。將主控板插入擴(kuò)展板，通過連接線將舵機(jī)連接到擴(kuò)展板。實(shí)驗(yàn)過程：2、程序編寫。添加擴(kuò)展板、超聲波傳感器、舵機(jī)。實(shí)驗(yàn)過程：3、運(yùn)行調(diào)試。將程序上傳至主控板，檢查舵機(jī)是否能根據(jù)飼料余量打開和關(guān)閉。練習(xí)提升1.定時自動投喂器是一個開環(huán)控制系統(tǒng)，按量自動投喂器是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。2.小組合作，設(shè)計制作一個能同時實(shí)現(xiàn)按時、按量投放飼料的自動投喂器模型。拓展延伸基礎(chǔ)機(jī)械原理杠桿原理：杠桿利用支點(diǎn)以較小的力撬動重物，就像我們在蹺蹺板上輕松翹起另一端的朋友。齒輪傳動：齒輪通過相互嚙合傳遞動力，能有效改變運(yùn)動的速度和方向，比如在自行車變速時幫助加速。滑輪系統(tǒng)：滑輪通過改變用力方向或減少所需力，使我們輕松提升重物，就像吊起重物的起重機(jī)那樣。輪軸原理：輪子和軸結(jié)合減少摩擦力，讓重物在地面上更順暢地滾動，比如手推車的輪子。斜面：斜面是傾斜的平面，利用長而緩的路徑幫助我們用較少的力推重物上坡。螺旋原理：螺旋像螺絲一樣，通過旋轉(zhuǎn)的動作伸入材料中，牢固地固定物品。 了解定時自動投喂器的基本功能。掌握按量自動投喂器的基本功能，制作按量自動投喂器模型。完成練習(xí)項(xiàng)目。了解基礎(chǔ)機(jī)械原理。 幫助學(xué)生了解定時自動投喂器的基本功能，掌握制作定時自動投喂器需要的基本工具。幫助學(xué)生掌握按量自動投喂器的基本原理，掌握制作按量自動投喂器需要的工具和基本方法。通過練習(xí)項(xiàng)目鞏固所學(xué)知識。擴(kuò)展學(xué)生知識點(diǎn)。
課堂小結(jié) 自動投喂器與舵機(jī)控制1.進(jìn)行新知引入2.設(shè)計制作定時自動投喂器模型3.設(shè)計制作按量自動投喂器模型4.完成課堂練習(xí)5.進(jìn)行知識拓展 總結(jié)回顧 對本節(jié)課內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)概括。
課后作業(yè) 根據(jù)本課內(nèi)容，嘗試設(shè)計制作定時自動投喂器模型。學(xué)完本節(jié)課，嘗試制作按量自動投喂器模型。完成PPT37-38的練習(xí)題。 布置作業(yè) 拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)能力
課堂板書 觀看板書 強(qiáng)調(diào)教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容。
21世紀(jì)教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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