资源简介

《2.6 小型信息系统的组建》教学设计
【学科核心素养】
1.根据解决问题的需要，自觉、主动地寻求恰当的方式、技术及信息系统组建方案来获取与处理信息。（信息意识）
2.在信息活动中能够根据需求采用与信息系统相关的设备与技术，界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据、组建信息系统，高效地解决问题；通过判断、分析与综合各种信息资源，运用合理的方案组建信息系统，科学合理地为生活、学习提供更优化的方式。（计算思维）
3.在组建小型信息系统的过程中，掌握数字化学习系统、学习资源与学习工具的操作技能，适应数字化学习环境，认识数字化学习环境的优势和局限。（数字化学习与创新）
4.能够根据需求提出合理化的硬件采购建议，达成较高性价比；针对需求合理选择软件，为不同工作人员的需求服务。运用自动化、智能化技术节约能源、提高安全保障等。（信息社会责任）
【内容要求】
通过搭建小型信息系统的综合活动，体验信息系统的工作过程，认识信息系统在社会应用中的优势及局限性。
【学业要求】
知道信息系统与外部世界的连接方式，了解常见的传感与控制机制。能构建简单的信息系统，积极利用各种信息系统促进学习与发展。
【学情分析】
从学生的认知水平来看，高中学生的逻辑思维能力趋于成熟，能够有条理地表达一个过程或规则，为进一步发展学生的计算思维创造了条件。
通过前面章节的学习，学生已经掌握了计算机系统的组成和计算机系统互联的知识，知道基于物联网的信息系统工作原理，然后通过组建无线局域网和远程控制系统的实验，熟悉了各种常用的开源硬件，并培养了一定的动手操作能力和团队合作的习惯。作为单元的最后一节，我们将安排两个实验，分别构建简单的信息系统和智能化信息系统。这样的学习任务符合学生的认知水平和操作能力，可以更好地促进他们把理论知识与生活实际进行有机结合，从而更好地掌握如何进行信息系统的集成，实现本单元总的教学目标。
【课时安排】
本节是技术实验课，将安排2个课时完成。第一课时是“组建红外线传感系统”，第二课时是“利用开源硬件组建超声波测距警报系统”。
第二课时：
【教学目标】
1.利用开源硬件（如Arduino、Micro:bit等）组建超声波测距警报系统，体验信息的采集、判断等处理过程，
2.学会主动选择传感器进行信息自动化获取与控制。
3.通过两组实验分析信息系统的工作过程，以及信息系统在社会应用中的优势和局限性。
【教学重难点】
教学重点：理解实验原理及认识各个实验部件。
教学难点：实验设备的连接与程序理解。
【教学过程】
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
实验引入 回顾上节课的红外遥控风扇系统，分析它有什么不足。 说明本节课的学习目标：利用超声波传感器组建一个更具智能化的测距警报系统。 回顾，讨论，理解上节简单的小型信息系统无法对信息进行智能化的处理。 温故知新，创设情境，激发学生探索学习的热情，明确本节目标。
实验准备 1.说明本节实验目的和具体要求。 2.展示实验需要使用的器材。 3.讲解实验原理 （1）信息系统（说明上节课只是简单把红外信号转换成电信号，中间过程并没有对什么信息进行了存储和分析判断） （2）超声波传感器（能精确检测与障碍物的距离，说明其中有更多的信息被存储和处理） （3）开源硬件Arduino(说明它就像微机的主机一样，能通过编程进行信息的智能化处理） 观察、听讲，回顾上节课简单的小型信息系统有何不足，了解本次实验所用设备的基本工作原理，知道这次要组建的信息系统与之前的相比有何区别。 帮助学生掌握实验相关的原理，了解实验的各种器材，为后续顺利完成实验并更好地理解智能化信息系统工作原理进行铺垫。
实验操作 对学生进行实验指导： 超声波具有在同种媒质中以恒定速率传播的特性，而在不同媒质的界面处，会产生反射现象。利用这一特性，可以通过测量发射波与反射波之间的时间差，达到测量距离的作用。 有的组在实验中虽然线路连接和编程都没错误，但调试运行时蜂鸣器就是不响，这时需要考虑硬件本身的问题，适时进行更换。 （拓展提高）根据书上的程序只能实现在距离障碍物35cm以内发出一定频率警报，能否修改程序实现分阶段不通警报提醒？（类似倒车雷达根据距离不同警报频率不同） 实验步骤： 1.实验设备的电路连接（提供对应电路连接图和老师的操作演示视频）。 2.学习Arduino IDE的基本编程过程。（1）安装驱动。（2）连接计算机。（3）编写程序。（4）编译程序。（5）上传程序。（6）测试程序。 3.测试超声波测距警报系统。（1）把障碍物移到距离超声波传感器大于35cm处；（2）逐渐把障碍物移进传感器，观察程序，聆听蜂鸣器变化；（3）调整程序中距离和蜂鸣频率的数值，再次测试。 培养学生动手操作的能力，通过自己组装电路和使用开源硬件进行编程，更好地从实验中理解超声波传感器工作原理，了解智能化的小型信息系统与上节课的简单信息系统在工作原理上有何不同。
实验分析 若干小组展示作品。 抽签找个别学生解释该实验中超声波传感器的工作原理和我们构建的这个测距警报系统是如何工作的，分析整个信息系统的基本功能如何具体实现。 观看同学的作品 个别抽查的学生回答问题，其他人听讲，并思考。 通过项目任务让学生感受到传感器的作用和开源硬件编程可实现智能化的小型信息系统。
课堂小结 总结本节课学习内容，强调通过亲手实验，我们可以对各种传感器的功能及工作原理加深认识，并能更充分了解信息系统。 实验过程中，遇到问题或错误不用过分紧张，要学会通过查找资料、与他人讨论合作找到问题的解决方案。 聆听、思考、巩固本单元的知识，进一步增强对信息系统的理解。 帮助学生理解实验的意义，明白理论知识必须要通过时间来检验，不要害怕动手，要勇于发现问题，有创新的意识和动力。

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