单元二 · 数据运算有逻辑

第7课 开关量的与运算

任务场景
任务场景:开关量的与运算

一、学习目标

  • 了解与运算在日常生活中的应用。
  • 能结合控制系统实例描述与运算的规则。
  • 结合实例了解连续量如何转换为开关量,进一步提升计算思维能力。

二、情境导入

在日常生活中,我们会遇到一些要同时满足两个条件才能解决的问题,就是常说的「既……又……才能……」。

例如坐飞机,在通过安全检查时,既要有身份证信息又要有登机牌信息。

「既要」和「又要」所带的两个条件,它们之间的关系就属于「与」的关系。接下来,我们一起来了解生活中的与运算吧。

三、核心讲解

本课学习路径:

1情景剧:失物认领
2发现生活中更多的与运算
3分析夜间楼道声控灯中的控制逻辑

1.情景剧:失物认领

小智捡到一本书,封面上写了姓名,于是他在校园公告栏中发布了失物招领信息,一位同学找到了小智要领回书。

同学说:「请问你叫什么名字?我是六年级 1 班的李小华。」

想一想:什么情况下能把书给他?

  • (1)这位同学只答对了姓名。
  • (2)这位同学只答对了书名。
  • (3)这位同学姓名和书名都没答对。
  • (4)这位同学姓名和书名都答对了。

只有姓名和书名都答对,才能把书还给他。——这就是生活中的与运算:要同时满足两个条件。

与运算:需要同时满足两个条件才能对控制系统输出产生影响的运算。满足条件 1 且满足条件 2 → 成立。
  • 例如:登录电子邮箱既要输对账号,又要输对密码,才能登录。
  • 使用空调制冷时,既要设定温度,又要设定风速,才能获得预期的舒适度。
  • 骑车出行既要有速度,又要方向正确,才能到达目的地。
  • 一个数既是正数,又是整数,才属于正整数。

2.发现生活中更多的与运算

每人至少分享 2~3 件自己经历的「与运算」事情,可用句式:既……又……才能……。

  • 坐公交车去上学:既要坐上正确的车次,又要交费,才能到达目的地。
  • 开启教室的电子屏幕:既要打开电闸,又要按下开关,才能打开大屏幕。
  • 评选环保小卫士:既要参加一次植树活动,又要参加两次环保宣讲志愿活动,才能评上。

3.分析夜间楼道声控灯中的控制逻辑

如果控制系统工作时,两个开关量都为真(即同时满足两个条件)才能让系统输出预期结果,这种控制逻辑就属于「与运算」。

下方「与运算」可用两个按钮控制灯:只有两个按钮都按下,灯才亮,体会与运算逻辑。

夜间楼道声控灯:只有同时满足「有声音数据」和「光照强度低于标准值」这两个条件时,灯才会亮。

  • 下方「楼道灯体验」:先把板子移到较暗环境,再提高声音,直到灯亮。
  • 观察灯刚亮时,光敏数据与声音数据大约是多少。
  • 与运算式子:有声音数据 且 光照强度低于阈值 → 灯亮。
真值表(开关量与运算):有声音且光低于阈值 → 灯亮为真;其余三种组合灯都不亮(真∧真=真;真∧假/假∧真/假∧假=假)。

弄清以上要点后,再进入下方动手体验,用实际操作验证。

四、动手体验 · MixGo MINI

本课共 2 个编程示例,请用下拉切换后分别载入体验。

与运算

五、课堂总结

  • 1.在处理日常生活事务时存在着与运算,它的规则是:需要同时满足两个条件才能获得预期的结果。
  • 2.在控制系统中,两个开关量都为真(即同时满足两个条件)才能让系统输出预期的结果,这种控制逻辑就属于「与运算」。

六、拓展提升

  • 声音传感器能检测到感应区内的声音数据;光敏传感器能检测环境光照强度数据。
  • (1)声音感应数据和光照强度数据属于什么数据?——连续量。
  • (2)输入的连续量在判断环节,是不是存在一个阈值作为比较标准?连续量是不是通过与阈值比较,生成指令(开关量)?——是的:连续量经由阈值判断生成开关量指令。

测评

对照本课学习目标作答(客观题练习);选出后点「检查」。答错会显示简短说明。

  1. 本课学习目标要求掌握与「与运算在日常生活中的应用」相关的内容,下列哪项说法正确?

  2. 根据本课学习目标,关于「能结合控制系统实例描述与运算的规则」,下列哪项认识正确?

  3. 判断(对照学习目标):上网与传信需要遵守约定的规则,信息才能正确送达。

本节小结

回顾本课要点,完成动手体验与测评。记住:开关量的与运算。