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信息科技 五下
第4课《生活中的控制系统》教学设计
教学内容与学习对象分析：
一、教材内容分析
本课内容包含“认识控制系统”和“对生产生活的影响”，主要探讨了控制系统的概念和特征，重点学习的大概念是“通过体验和认识身边的过程与控制，了解过程与控制可以抽象为包含输入、计算和输出三个典型环节的系统；自主可控技术对保障国家安全具有重要意义”。
本课是第二单元的第1课，利用五年级上册“问题的抽象”抓住解决问题的关键部分，将问题简化的方法应用到分析过程与控制中。本课围绕“算法”核心逻辑主线展开，融合了“数据”“信息处理”等多条逻辑主线。承载了系统是否可控的分析，主要探讨控制系统的概念和不同控制方式的控制系统在生活中的应用场景，并围绕主题“灯光控制系统”，从分析灯光控制系统的功能和模块出发，让学生体验和认识控制系统是如何工作的。结合生活中的控制系统实例，感受控制系统给生产生活带来的便捷，同时也可能存在安全问题，得出自主可控的系统在保障信息安全中起到关键作用。
二、学习对象分析
1.学习基础：本课学习对象为五年级学生。学生们在五上第三单元已经学习了用算法解决问题，对算法解决问题的基本过程，将问题分解成小问题，并进行抽象——分析——建模——解决方法设计，有一定的了解；经过五下第一单元的学习，已具备观察系统的方法和能力；学生们在科学和数学学科的学习过程中，接触过系统和控制的相关知识。生活中接触过各种控制系统，亲身体验过家中的各种设备，如电风扇、空调、智能音箱等，直观感受控制系统的运作，但缺乏将控制系统运行过程抽象成具体环节，对系统的理解能力稍弱。因此，确定教学难点为引导学生进行抽象和分析过程。
2.学习能力：五年级的学生在学习能力上展现出显著的进步，他们已具备较强的逻辑思维与问题解决能力。随着信息科技能力素养的逐步提升，他们会更一步探究和思考，通过书本、互联网等多种途径寻找答案，逐渐展现出独立性。
3.态度习惯：五年级学生能在长时间的学习活动中，保持较高的专注度和持久力，面对难题时展现出耐心和毅力。也能较好地参与小组协作，通过小组讨论和互动。同时，五年级学生逐渐掌握时间管理与自我规划的技巧，确保课堂学习内容的有序进行。
教学目标分析(含核心素养导向)：
1.通过观察生活中的控制系统，认识控制系统。
2.通过身边的实例展示，感受控制系统对生活的影响。
3.通过对身边常用家电开展相关实践活动，感受自主可控技术的重要性。
重点：了解生活中的控制系统，感受控制系统对生活的影响。
难点：感受自主可控技术的重要性。
教学过程：
一、回顾：生活中的系统
1.共同回顾第一单元的学习内容。
【教师引导】
1.通过第一单元的学习，我们知道什么是系统，了解身边有各种系统。知道一个大的系统可以分解成多个子系统。学会观察身边的系统，分析系统的结构。
2.我们以“系统”的眼光来观察身边的事物，能够帮助人们认识事物的本质、认清事物内在结构以及与外部的相互关系，从而更好地来认识和理解这个世界。
二、探索：寻找身边的控制系统
1.观看并了解第二单元的学习目标。
2.观看小博士和两位同学的对话视频。思考什么是控制系统？
3.结合书本第16页，能找到2-3个“身边的控制系统”。
【教师引导】
1.今天我们要开始第二单元《控制系统》的学习。你将学习到：理解控制系统的概念、能够分析控制系统的基本环节、知道生活中处处有控制系统。
2.播放配套数字教材中的资源材料，明确“控制系统”概念。
3.我们发现校园中有很多控制系统，比如：广播控制系统，用开关可以控制广播的音量大小。智慧灯光控制系统，可自动控制灯的亮灭。感应水龙头：通过红外感应控制开启和关闭。我们发现家庭生活中也有很多控制系统，比如：电灯、电扇、空调、台灯、电冰箱……
【设计意图】通过驱动性问题激发学生关注身边事物，在熟悉生活场景中感受过程与控制的意义，进而与第一单元的系统概念进行联系，实现从生活中来、再到生活中去的学习历程，提高学生算法思维水平。
三、建构：认识控制系统及其影响
学科实验1：比较两种灯的控制系统。
1.观看“生活中的控制系统”视频，思考它们是怎样被控制的？
2.观看老师的实验（一）演示，将实验结果记录在实验单相应栏目中。
3.观看老师的实验（二）演示，若有“信息科技实验板”的学生也可自己动手实践，并作实验单的记录。
4.小结两次实验：有什么相同和不同。表1 灯光控制系统实验记录表：
控制系统 1.按键式 2.感应式
操控方式 按下A键灯亮 根据光线变化自动开灯
控制方式 R人工控制 自动控制 人工控制 R自动控制
【教师引导】
1.播放视频，引导学生观察：这些控制系统是怎么被控制的？
2.教师提前将两个2种类型的灯光控制程序 （按键式、感应式）导入到信息科技实验板中。第一次是播放教师视频演示实验操作整个过程，并对“操控方式”作实验记录。
3.第二次要求有学科实践资源包的学生边看视频边自行操作实验，要求能完整地记录下两种灯控系统的实验过程。若学生没有实验器材，可以继续看教师的第二次实验操作演示。
4.实验小结：灯光控制系统控制方式分人为和自动控制。发现其控制运作过程，唤醒对生活现象的认知。
【设计意图】以“真实任务”驱动深度学习。不同的灯光控制系统有人工控制与自动控制的区分，蕴含着连续量与开关量的内容，旨在凸显“系统与控制系统”的区别与联系。
实践活动2：探究空调遥控器的奥秘
1.观看“控制系统给人们的生活带来便利”视频。
2.观察和使用身边的“空调遥控器”，完成活动记录表2空调遥控器探秘。
空调控制系统 控制子模块 控制方式 实验小结
1.开/关 R人工控制 自动控制 1.控制系统可以划分出多个子模块。 2.控制系统给生活带来便利。……
2.模式（制冷） 人工控制 R自动控制
3.温度（26度） 人工控制 R自动控制
4.风速（一档） 人工控制 R自动控制
5.定时2小时 人工控制 R自动控制
3.观看视频“北斗导航系统”，体会自主可控的控制系统对国家的重要作用。
【教师引导】
1.引导学生看书本P17页，进一步体会“控制系统给人们的生活带来了便利”。
2.请学生将家中“空调遥控器”准备好，先引导观察这些控制按钮，必要时可用遥控器来控制家中空调，尝试各种功能，然后再进行一一做记录。
3.本实践活动中要启发学生思考：一个控制可以有多个功能相对独立的子系统（模块）组成；二是除了空调等，生活中常见的家用电器，都有很多控制系统，这些控制系统给生活带来了很多便利。
4.北斗三号系统作为面向全球提供公共服务的重大时空基础设施，建设过程中始终坚持走自主创新发展道路，核心器部件100%自主可控，显著带动我国航天、电子等领域跨越发展。作为联合国认可的四大全球卫星导航系统之一，北斗系统已服务全球200多个国家和地区，在民航、海事、搜救等领域积极履行国际义务，为推动构建人类命运共同体贡献中国力量。
【设计意图】让学生通过生活实例（空调遥控器）的探究，来体会控制系统给生活带来的便利。了解自主可控技术来实现高水平科技自立自强，成为科技强国，引发学生的民族自豪感。
四、应用：设计一个未来控制系统
实践活动3：设计一个未来的控制系统
1.观看课件“水壶烧水控制系统”，思考：（1）生活中的控制系统的作用，改变了人们的生活习惯，也方便了生活；（2）其他领域，控制系统发挥了什么作用？表3 水壶烧水控制系统：
名称 普通水壶 电烧水壶 智能恒温水壶
类型
功能 手动控制 水烧开后自动停止 自动加水、自动加热烧开、自动保温
2.选择生活中的一个控制系统（如下图所示），画一画它未来可能会有哪些更方便的控制。请完成学习任务单3。
未来控制系统概念图： 功能说明：
【教师引导】
1.水壶烧水方式的三种迭代是非常直观和形象的，展示控制系统的不断改进给生产生活带来很多便利。
2.北斗三号系统作为面向全球提供公共服务的重大时空基础设施，建设过程中始终坚持走自主创新发展道路，核心器部件100%自主可控，显著带动我国航天、电子等领域跨越发展。目前，北斗系统已广泛应用于国家经济社会发展各行业领域，助力各行业转型升级、提质增效，产生显著的经济效益和社会效益。作为联合国认可的四大全球卫星导航系统之一，北斗系统已服务全球200多个国家和地区用户，在民航、海事、搜救等领域积极履行国际义务，为推动构建人类命运共同体贡献中国力量。引发学生的民族自豪感。
3.出示本课的练习，教师给出一定的引导：可对原有控制系统进行优化，然后重新设计；也可以是创新性设计一种现在还没有的控制系统。
【设计意图】自主可控技术影响着国家和人民的安全，我们要从小要树立自主可控意识，努力学习，提升创新能力。
五、小结：
通过今天这堂课的学习，我们学习了：认识控制系统、控制系统对生产生活的影响。进一步理解了控制系统使我们的生活越来越便利，自主可控的技术让我们的国家越来越强大。
生活中的控制系统
├─ 认识控制系统
├─ 对生产生活的影响
│ ├─ 人工控制
│ ├─ 自动控制
│ └─ 自主可控技术
└─ 设计未来控制系统
├─ 优化
└─ 创新
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