第09课 控制系统中的计算 教学设计 五下信息科技浙教版

第9课控制系统中的计算教材分析：本节课是“控制系统中的计算”单元中的第一课，在上一单元学生已经认识了控制系统，能分析简单的控制系统的三个环节。本课在整个单元中起着承上启下的作用，学生在本课中了解常见的计算类型，体会系统中实际的计算过程，为后续尝试自己用合适的计算方式策略算法等来解决实际问题打下基础。预设教学目标： 1知道什么是控制系统的计算，通过案例讨论和观察实例演示，了解控制系统中常见的计算类型。2通过案例讨论、控制系统示意图的分析等，了解控制系统中计算环节的作用。3感受生活中各种各样的控制系统，分析其功能，体验计算过程，体会具体案例和环境中计算过程是否可靠对生活、安全的影响。预设教学重点： 在具体信息科技应用场景中，识别计算系统的输入、计算和输出环节。预设教学难点：理解分析不同控制系统的计算过程和计算类型。预设教学课时：1课时预设教学准备：学习任务单、极域电子教室、教学课件、空调模拟系统、车闸模拟系统等预设教学过程：一、温故知新1. 通过前面三节课的学习，我们对于控制系统的输入和输出环节已经有了比较深入的了解，但是对于这个“计算”环节，我们一直用黑盒子代替，想一想，这个计算环节有哪些不同的类型？【人工控制与自动控制】2.在体验控制系统这节课中，我们了解了计算环节有人工控制和自动控制，那自动控制系统中的计算到底是怎样的呢？今天这节课我们就一起来探讨控制系统中的计算。出示课题：控制系统中的计算。二、新知建构【查表计算】1. 观看小区车辆进出视频：小区闸门口，业主车识别车牌后，显示为“月租车”闸门自动开启进入，外来车辆进入小区后，显示为“临时车”，车闸保持关闭，需要保安手动按下开关打开闸门才能进入。2. 提出疑问：为什么只有业主的车辆能直接进入，外来车辆不行呢？（车牌不一样，外来车牌无法被识别）3.那么小区的车闸系统究竟是依靠什么来进行计算或判断的呢？要想理清计算过程，那么必不可少需要先分析这个系统的三个环节，首先我们来写一写车闸系统的构成要素，并用系统框图的方式呈现它们之间的关系。4. 任务一：车闸控制系统的构成要素和系统框图 观察车闸控制系统，想一想车闸系统的工作流程，请你填一填车闸系统的构成要素，并尝试着找出它的输入和输出环节。反馈交流。（摄像头、道闸、计算机）5.分析车闸控制系统的“输入计算输出”三个基本环节。任务二：车闸控制系统的计算过程打开桌面上的“车闸模拟系统”，点击“开始模拟”，输入车牌号码，观察模拟过程，将正确的步骤拖动到相应的横线上，并尝试完成系统框图。学生练习，反馈交流。输入是：摄像头获取到的车牌号输出是：道闸开启或关闭计算是控制系统中的核心环节。6. 分析控制系统中计算的概念，得出车闸系统的计算过程：将识别到的车牌数据信息与事先储存在系统中的数据进行对比，如果匹配成功，输出“开闸”控制指令。4. 提问：车闸系统这样的计算过程，是怎样实现的呢？首先通过摄像头识别出车牌数据，然后到事先存储的登记表中进行查找，进行比对，如果车牌照号在登记表内，表示匹配成功，那么输出“开闸”指令，闸门开启；如果在表中没有找到相应的车牌数据，那么输出“关闸”指令，闸门保持关闭。 像这样根据给定的数据，从表中找到对应结果的过程，就叫做查表计算。比如，同学们背过的乘法口诀，实质上就是一个查表的过程。以前不熟练的时候，每次进行计算有的同学是不是就要从头背一遍去找对应的那条口诀。比如，我们在点餐后结账时，实质上也是一个查表的过程，在菜单上找到相应的金额，然后汇总进行计算。【条件计算】 1.除了查表，还有什么计算呢？家里的空调能够根据预设温度自动调节室温，它是通过怎样的计算过程来实现控制的？ 2. 任务三：空调系统的计算过程及计算类型空调系统是生活中常见的控制系统，请打开桌面上的 “空调模拟系统”，观察空调系统的制冷模式工作过程，完成下列表格的填写。学生练习，反馈交流。 3. 输入：设定的预期温度 t；还有检测得到的实时室温 f输出：开启或者关闭空调压缩机和风机那么计算过程是：首先需要判断是制热还是制冷，不同的模式，空调系统的计算逻辑会发生改变。以制热模式为例，将空调的温度传感器检测到的室温值与预设温度进行比较，如果小于预设制热温度，则输出“启动制热”指令。以制冷模式为例，将空调的温度传感器检测到的室温值与预设温度进行比较，如果大于预设制冷温度，则输出“启动制冷”指令。空调系统通过不停地进行这样的条件计算，来实现对房间温度的自动化控制。4.像这样将数据与预先设定好的条件（规则）进行匹配，符合哪一种情况就给出对应结果的计算类型，就叫做条件计算。比如，考试大于 90，是优秀；81-90，是良好；71-80，是中等；60-70，是及格；小于 60，是不及格；这种计算方式就属于条件计算。在比如：商场的自动门，判断的是感应到的距离值和预设的距离值，如果感应到的距离值小于预设的距离值，那么就输出“开门”指令，否则就输出“关闭”指令。【控制系统中的计算类型】 1.我们再次对比两种不同的计算类型，车闸系统的查表计算和空调系统的条件计算，但是不管是哪一种计算类型，计算就是根据设计好的算法将数据从一种形态转换为另一种形态的处理过程。 空调系统中，将检测到的室温数据通过计算转换成开启或关闭空调压缩机和风机的指令；车闸系统中，将识别到的车牌数据转换成开关闸门的指令。 2.在控制系统中，计算是控制过程的核心环节。3. 如果计算过程中，我们设置失误了，会对整个系统产生什么影响？4. 在计算过程中最重要的，就是选择合适的计算类型方法和策略，让系统变得可靠与安全。5.任务四：控制系统中计算的类型 控制系统中的计算分为查表计算和条件计算。请将下列案例进行归类，并用线连接起来。三、课堂小结1.计算是控制系统中的核心环节。2.计算的常见类型有查表计算、条件计算。