小学信息技术人教版（2024）六年级全一册（2024）定速巡航的控制教案设计

这是一份小学信息技术人教版（2024）六年级全一册（2024）定速巡航的控制教案设计，共11页。教案主要包含了教学目标分析，教学内容及重点，教学过程设计等内容，欢迎下载使用。
知识与技能
1.能够知悉定速巡航系统的功能与模块构成，明确系统各部分的作用。
2.能够基于反馈机制，设计汽车速度控制算法，实现稳定的车速调控。
3.能够掌握定速巡航程序的实现方式，体会计算机在控制系统功能实现中发挥的关键作
用。
过程与方法
1.通过对定速巡航系统的深入探究，锻炼逻辑思维以及对复杂科技系统的剖析能力。
2.通过模拟定速巡航程序的实践操作，提升编程实践水平和解决实际问题的能力。
情感态度价值观
1.感受信息科技在生活中的应用价值，增强对信息科技的兴趣。
2.培养勇于探索和创新的精神，在解决问题中体验成就感。
二、教学内容及重点
教学重点
1.全面深入理解定速巡航系统的功能、组成架构以及工作运行过程。
2.熟练掌握定速巡航控制车速的算法，清晰认知其闭环控制的特性。
3.能够运用编程手段模拟实现定速巡航系统，完成从理论到实践的转化
教学难点
1.从实际驾驶场景应用出发，深入理解定速巡航系统的反馈机制与算法原理。
2.灵活运用所学编程知识，成功实现对定速巡航系统的模拟，解决实践中的具体问题。
三、教学过程设计
教学过程

教学内容
教学方法

情景导入
（5分钟
）
师：在现代交通出行中，长途驾驶时驾驶员往往需要长时间维持特定车速，既耗费精力又容易疲劳。定速巡航系统的出现有效解决了这一难题，它能让车辆在高速公路等场景下自动保持设定速度，极大提升驾驶的舒适性与便利性。

师：在学习过程中，我们将了解定速巡航系统的功能与组成，剖析其控制车速的算法，并通过编程模拟实现这一系统。

师：那么，定速巡航系统的工作过程是怎样的？反馈对控制系统的优化作用又是什么？接下来，我们一起揭开定速巡航控制的奥秘。

实例引入法
学习活动 1：了解定速巡航系统（9 分钟）


师：定速巡航系统在高速公路上应用广泛，它能让驾驶员摆脱持续踩踏加速踏板的负担，使车辆稳定行驶，减轻驾驶疲劳，提高行车舒适性。

师：当你在高速公路上长途驾驶时，开启定速巡航能有效减轻疲劳。按下“启动巡航” 键激活系统，车辆进入准备状态；到达合适速度后按 “设定巡航”，车辆便按此速度自动行驶。途中可通过 “车速调节” 按键微调车速。若遇突发情况，按下 “解除巡航” 键中断巡航。待路况合适，想恢复之前设定速度，“恢复巡航” 键就能派上用场。这些按键背后涉及自动控制原理等专业知识，通过传感器、控制器等协同工作，实现对车速的精准控制 。

师：知道了原理后，同学们能不能大概画出定速巡航系统的工作过程呢？
生：开始定速巡航时，车的速度维持在设定的速度附近。
师：没错，可以画出工作示意图。系统工作时，输入设定速度值与检测到的速度数据，经计算模块将检测数据与阈值对比生成指令，最后输出行驶速度，且整个过程存在“反馈” 与 “检测” 的循环。

师：定速巡航系统持续检测与调整车速，使车辆趋近并保持设定速度，这是一个循环过程，直至关闭系统才结束。大家思考，该系统属于闭环控制还是开环控制？
生：闭环控制。

师：依据定速巡航系统“车速超设定值就降低速度，车速低于设定值就提高速度” 的功能，绘制出算法流程图：先输入当前车速，接着判断是否大于设定速度，若大于则降低车速，否则提高车速。

讨论法、
讲授法、
学习活动 3：模拟实现定速巡航系统功能（13分钟）

师：知道了算法流程图，接下来，我们结合开源硬件主控板开展模拟实现定速巡航系统功能的活动。

师：本次模拟用到的实验设备为一个主控板和两个电机。

师：第一步，主控板通过 M1、M2 接口连接两个红色电机，用数据线将主控与电脑连接起来。

师：第二步，编写程序。初始化连在 M1、M2 接口的电机，设定定速巡航速度为 60，初始速度为 40。在主循环中，让屏幕显示当前车速。当车速未达到阈值时，增加速度直至达到指定速度；若车速大于阈值，则降低速度，电机转速由变量 speed 的值决定，具体代码如下：

师：第三步，将编写好的程序刷入主控制板，在编程界面通过下载箭头和“刷入” 按钮完成操作。

师：第四步，进行功能测试。当当前速度为 40，小于速度阈值时，车辆加速直至达到 60；在程序中修改参数并刷入程序，当前速度为 80 时，车辆减速直至达到 60。若将速度阈值修改为 50，速度也会相应调整到 50。

师：将实验中我们获得的相关数据填写到表格中，我们可以得到实验结论，车速会增加或减少至指定的速度阈值后保持在阈值速度行驶。

师：请同学们想一想，汽车当前速度改变，相当于改变了定速巡航系统的什么？导致发生什么变化？速度阈值改变，又相当于改变了系统的什么？导致发生什么变化？
生：汽车当前速度改变即调整系统输入，引发速度差值变化，促使系统加减速；速度阈值改变则变更了计算规则，系统会依据新规则重新计算并调整车速。

讲授法
拓展深化，回归生活
（6分钟
分钟）
师：回顾所学，开环和闭环控制的特点，定速巡航系统对车速的控制属于开环控制还是闭环控制？与前面接触过的哪些控制系统类似？
生：是闭环控制，与前面接触过的空调控制系统类似，都是有反馈，通过反馈不断的进行动态调节的系统。

师：在定速巡航的学习中，我们知道常规定速巡航启动后需设定速度，如 80km/h ，车辆便以此速度行驶。但当遇到前方约 50m 有低速车辆时，传统定速巡航就可能有碰撞风险。这时候，像 “智能巡航控制”、“自适应定速巡航” 等先进技术就登场了。以自适应巡航（ACC）为例，它具备自动减速至停车并恢复行驶的能力，极大提升了行车安全性，不过其运行需满足特定激活条件。希望大家课后以相关关键词搜索资料，深入探索这些更智能、安全的巡航功能，拓宽自己在汽车控制领域的知识视野。

问题导向学习法、
讨论法、
实践操作法
课后作业（2分钟）
师：请同学们课后完成两项作业。一是绘制一份详细的定速巡航系统工作原理示意图，并标注各模块功能；二是结合所学知识，思考生活中还有哪些类似定速巡航闭环控制的例子，整理成文字。


课堂小结与评价
（3分钟）
师：同学们，今天我们学习了定速巡航系统，了解其功能与模块组成，通过反馈机制设计了速度控制算法，还借助编程模拟实现了定速巡航系统，感受到计算机在控制系统中的重要作用。希望大家课后复习巩固，将知识运用到实际生活中。


教学反思
1.反思点：部分学生难以从实际驾驶场景抽象出定速巡航系统的工作模型，对反馈机制和算法原理理解不深入。在编程实践环节，部分学生对代码逻辑理解困难，无法顺利完成模拟任务，小组协作时参与度不均衡。
2.改进措施：针对抽象理解困难的学生，引入更多生活实例和动画演示，引导学生逐步构建系统模型。对于编程逻辑理解欠佳的学生，加强代码讲解与分步实践，通过小组互助提升学习效果。优化小组协作形式，明确分工，激发学生的参与积极性。