2.1　信息获取的一般过程5.doc

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江苏省句容高级中学曹永鸿
一、教材、学情分析
本节课是教科版《信息技术》必修部分的一个章节,是信息技术根本理论概念部分内容。我校作为江苏省智能机器人创新教育课程基地,在高一第一学期先行开设了机器人相关课程《开源机器人》,学生对机器人的相关理论(传感器、控制器、执行器)已有所理解和体验。在这样的根底上,我把本节课的内容作了大胆尝试,丢开教材常规的教学内容,从开源机器人这个角度来施行“信息处理的一般过程"的教学,可操作性强,对信息获取、加工、分析、表达、反响等有较深化的认识和体验.
二、教学目的
通过对温度的控制,学****信息处理的一般过程
理解温度采集传感器、模拟量的读取
学****继电器控制方法
理解计算机描点法绘图的一般原理
体验用图形化的方法描绘事物的变化规律
体验计算机自动控制系统的优势和它给生活带来的便利
三、教学设想、思路
关于详细采用哪部分内容适宜反映“信息处理过程"这个主题,我们进展了一番斟酌,《开源机器人》课程中学****过的信息采集传感器已涉及光敏、温湿度、声音等多方面,光敏这一模块我们做过光控灯,光控腔调;声音方面做过些声控装置,这些模型都不能很好地反映信息处理过程中的
“分析、反响"这些重要过程,且不能地表达带反响的自动控制系统的科学原理;兴趣性,启发性也显缺乏(孩子们已玩过前述的一些单向的控制)。
温度这一物理量可否玩些把戏呢?采集温度之后可否再加以利用呢?脑中很快闪出一个念头-—“恒温箱”,曾经一直想做还没来得及做。恒温箱可以表达信息的采集、转换、分析、输出、反响。这不是很好的教学载体吗?很快查阅相关资料,进展教具制作的相关实验,温度传感器采用国家半导体的LM35,其电路、数据处理都很简单。加热装置采用白炽灯,能发光、发热,和普通电热丝相比更显眼,灯的控制也简单,用学过的继电器。控制原理上只要做到温度高就关闭灯,温度低就翻开灯。箱体材料上选择小型带盖的塑料收纳箱即可,箱子选用不同颜色,这样里面的灯亮起来后很漂亮,能吸引人。经过一番试验,成功之后便开场批量制作12套(全班分12组,每组4人),制作过程机器人社团的学生参和了很多。
温度控制是个不错的主意,假设学生能直观地看到温度的变化就更好了,这样就能直观地体验自动控制中被控量的变化规律,比任何枯燥的说明,解释,计算都有效,当然也提升了这节课的内涵—-除了认识到信息处理的过程外,还体验到闭环自动控制系统的控制过程。于是利用熟悉的VB编程解决这个问题,利用开源控制板arduino的串口和PC机通信,完成温度数据的上传和设定温度的下传,利用计算机描点将arduino发送过来的温度数据实时绘制在程序窗口上,温度变化曲线自然形成。利用
vb给arduino控制器发送设定温度值,这样一个在一定温度范围内的可自由设定温度值的恒温箱就实现了.
四、教学过程环节
教学根据信息处理的过程分为导入,理论讲解和理论环节和最后的课堂小结。
导入部分,通过对信息和信息技术概念的回忆,突出信息技术概念中的获取、加工、表达等关键词,点明其先后逻辑顺序。对信息来源从独特角度划分为物理世界信息和人文社会信息这样两大来源,继续对物理世界(客观、自然世界)的信息划分出声、光、电、热、力等形式,从而引出这节课讨论的主题——温度信息的处理过程.
结合生活实际应用,列举电热毯、空调、恒温大棚等温度应用,引发学生的思路和对温度控制的兴趣。
理论讲解和学生理论部分根据信息处理的步骤分前导后继关系的三个环节,理论问题只做理论的铺垫准备,重点放在学生理论上.
理论问题涉及到这样几个方面:
温度传感器的原理、输出信号特征及转换公式
Arduino控制器实现相关功能代码
继电器工作原理、控制方法
反响过程、自动控制原理框图
理论分为以下三个步骤:
1、温度信息的采集,简要说明传感器LM35的构造,连接方法和实现读取传感器输出模拟信号的arduino程序。
2、信息转换加工,这个环节实现对温度信息模数转换后的值计算出实际温度值,根据LM35的输出规律可以推导出计算公式:T=t*(t表示信号的数字值0—1023,T表示当前温度值),学生只需对理论1中的代码稍作修改即可实现。
3、信息的分析和输出,这部分是实现自动控制的关键和核心,涉及到继电器的控制和if语句的使用,通过幻灯片展示控制流程和实现代码,由于课堂时间和学生输入代码的速度问题,我提供了这一环节完善优化后的代码给学生。他们需要翻开代码,读懂会用。同时在这个环节中说明了PC端程序的工作原理,学生有初中学****描点法绘制函数图像的经历,不难理解。(实际教学中很多同学可以根据控制原理自己预判出控制图像的大致形状.)
需要指出的是,由于本课的重点和教学时间的限制,理论中涉及到的编程不作为教学重点,课前准备了3个环节的程序代码分发给学生,学生可以根据需要自行选择参考或直接利用.
五、课堂小结
点题并升华。展示温度闭环控制的流程图,针对流程图再次点明信息处理的一般过程。作为闭环控制系统,强调信息反响在系统中的作用,指明假设没有反响即不能形成自动控制。
针对温度变化曲线图,联想一些类似应用如当地气温变化图,大棚种植温度变化图等,这样可以拓展学生对技术的应用考虑。
最后升华观点:构成世界的三大要素:物质、能量、信息。其中物质的运动和能量的分配往往是由信息控制的.