资源简介

(共41张PPT)
第5课
探索系统与模块
（黔科版）六年级
01
教学目标
02
课堂导入
03
活动向导
04
分析台灯系统的模板
05
了解模块化设计思想
06
拓展延伸
07
课堂练习
08
课堂小结
09
板书设计
01
教学目标
1、信息意识：探索系统与板块之间的联系，并了解和培养模块化设计思想。
2、计算思维：能够通过分析台灯系统的模块进一步了解模块化设计思想的优势并培养运用。
3、数字化学习与创新：通过讨论与探究，分析在生活中的系统模块，能够更加清晰地认识到系统模块将大事化小的优势。
4、信息社会责任：学习有关模块化设计思想的知识，将其运用到信息社会中的管理和分析。
在上一个活动中，我们了解了系统的概念，并尝试对照明系统进行分解，其实，要使系统实现其功能，最终依靠的是模块。本活动将通过分析一盏台灯（图2-2-1）来认识系统的基本组成要素--模块，并了解模块化设计思想。
02
课堂导入
图2-2-1 台灯
灯罩
灯泡
灯架
开关
灯座
引入视频
02
课堂导入
03
活动向导
你将学到
★什么是模块？
★什么是模块化设计思想？
活动向导
1.分析台灯系统的模块
2.了解模块化设计思想
04
1、分析台灯系统的模块
台灯系统通常包含灯泡（灯管）、开关、灯罩、灯座、灯架、控制电路等模块。这些模块各自具有不同的功能，共同实现台灯系统的功能。
当台灯系统出现故障、无法亮灯时，通常我们会从更换模块开始寻找故障点和进行设备维修。例如，更换一个新的灯泡后，如果台灯能够亮起，那么可以确定旧灯泡模块是导致台灯无法正常工作的故障点。因此，通过逐一检测或更换组成台灯的所有模块，可以定位台灯系统的故障点，并修复台灯的控制系统，使它恢复正常工作。值得注意的是灯泡模块既可以安装在台灯中，也可以使用在其他灯具（如床头灯等）上。
04
模块是一些能实现特定功能的硬件装置，如各种传感器、执行器等。
当硬件模块出现故障时，可以单独替换或更新该模块。
小贴士
1、分析台灯系统的模块
04
生活中你熟悉的某个系统包含哪些模块？当它出现故障时，你、家人或维修人员是如何寻找和定位故障点的？
想一想
1、分析台灯系统的模块
在生活中，我们熟悉的一个系统是家庭供暖系统。
这个系统通常包含以下几个模块：
1.锅炉：负责加热水或空气。
2.管道：将热水或热空气输送到各个房间。
3.散热器：将热量释放到房间。
4.温控器：控制系统的开关和温度设定。
5.循环泵：帮助水在系统中循环。
6.安全阀和传感器：监测系统的压力和温度。
生活中你熟悉的某个系统包含哪些模块？
04
1、分析台灯系统的模块
当供暖系统出现故障时，寻找和定位故障点的步骤通常如下：
1.观察和记录症状：首先，注意系统的表现，比如是否有异响、温度不够等。
2.检查温控器：确认温控器是否设置正确，电池是否需要更换。
3.检查锅炉：查看锅炉的指示灯是否正常，是否有错误代码显示。
4.检查散热器：确认散热器是否热，是否有空气堵塞。
5.检查管道和连接：查看是否有漏水或损坏的管道。
6.咨询手册或在线资源：查阅设备手册或在线故障排除指南，寻找常见问题的解决方案。
当它出现故障时，你、家人或维修人员是如何寻找和定位故障点的？
04
①延续上一个分解遥控玩具小车系统的“做一做”，尝试分析该系统包含哪些模块，如遥控模块、车轮模块等（图2-2-2），并在全班进行交流。
做一做
图2-2-2 遥控玩具小车系统模块
遥控玩具小车系统通常包含以下几个主要模块：
遥控模块、动力模块、车轮模块、电源模块、控制模块、车身结构模块、传感器模块。
1、分析台灯系统的模块
遥控模板
天线模块
车轮模块
04
②查阅资料，尝试分析感应水龙头系统包含的模块。
做一做
感应水龙头系统通常包含以下几个主要模块：
感应模块、控制模块、水流控制模块、电源模块、水龙头结构模块、指示灯模块。
1、分析台灯系统的模块
台灯系统包含哪些模块又分别有什么功能呢？
一、照明模块：提供主要的照明功能，发出适合阅读、工作或其他活动所需的光线。
二、电源模块：为台灯提供电力支持。
三、控制模块：实现对台灯的各种操作控制。
四、散热模块：对于使用 LED 等发热元件的台灯，散热模块起到重要作用。
知识拓展
04
1、分析台灯系统的模块
台灯系统包含哪些模块又分别有什么功能呢？
五、外壳及支撑模块：提供台灯的外观结构和支撑功能。支撑模块可以使台灯稳定地放置在桌面或其他平面上，并且可以调节台灯的高度和角度，以满足不同的使用需求。
知识拓展
04
1、分析台灯系统的模块
05
2、了解模块化设计思想
模块是构成系统的基本要素。对一个复杂的系统，如果采用模块化的设计思想和方法，将其划分成若干功能独立、接口统一的模块，并遵循规范化的设计原则，可以使这个系统的设计、实现、测试、维护等各个方面都变得更加高效和便捷。
在工业制造领域，人们通过组装多个相对独立的模块的方法来制造产品和设计系统，如汽车、电子产品等，如图2-2-3所示。
图2-2-3 汽车行业的模块化制造
05
除了工业制造，在建筑行业，人们也采用模块化组装的方式来建造房屋如图2-2-4所示。
图2-2-4 建筑业的模块化组装
2、了解模块化设计思想
模块化设计的优势
模块化设计主要具有以下一些优势：
(1)灵活性和定制化：可以根据需求选择合适的模块组合，实现个性化定制。例如，电脑的模块化设计允许用户自由搭配中央处理器、内存、硬盘等核心部件，可以方便地组装出不同配置的个性化电脑。
(2)维护和更新：可以针对出现问题的模块进行维护或替换，而无须对整个系统进行大规模的更改。例如，电动自行车的电瓶坏了，修理人员可以很
科学园地
05
2、了解模块化设计思想
容易地拆下电瓶模块并替换新电瓶，而不需要更换整个电动自行车。
(3)优化和扩展：当系统需要优化和扩展功能时，可以添加新的模块。例如，汽车的发动机模块可以独立完成设计升级，与车身其他部分的设计无关。
模块化设计有助于提高生产效率、减少成本，并满足多样化的需求。
科学园地
05
2、了解模块化设计思想
你在日常生活中还见到过哪些产品是模块化组装生产的？
想一想
在日常生活中有许多产品采用模块化组装生产的方式：
1.家具：如宜家的家具，很多都是模块化设计，可以根据需要组合和拆卸。
2.电子产品：一些手机、电脑系统允许用户更换或升级特定模块。
3.建筑：一些预制建筑采用模块化设计，可以快速组装和拆卸。
4.玩具：如乐高积木，用户可以根据自己的创意组合不同的模块。
5.家电：一些智能家居设备允许用户根据需求添加或更换模块。
6. 运动装备：如某些健身器材，可以根据需要更换不同的配件或模块。
05
2、了解模块化设计思想
在电子产品制造领域，手机也采用了模块化设计（图2-2-5）这种设计允许用户根据需要更换电池、摄像头、屏幕等模块，这样既延长了手机的使用寿命，又减少了维修成本。
图2-2-5 组成手机的模块示例
你知道吗？
05
2、了解模块化设计思想
外壳
摄像头
SIM卡
电池
触摸屏
主板
存储卡
①查阅资料，列举家庭照明系统的模块及其功能，填写表2-2-1。
做一做
模块 功能
照明灯具模块 提供基本的照明，分为主照明、辅助照明和装饰照明
控制系统模块 实现对照明设备的集中或分散控制
美学与设计模块 提升家居的整体美感
安全与应急模块 确保在紧急情况下提供必要的照明
节能与环保模块 优化能源使用，减少电力消耗
表2-2-1 家庭照明系统模块及其功能分析
05
2、了解模块化设计思想
②尝试使用表2-2-2中对应输入和输出的模块进行两两搭配，思考这些搭配可以分别用于实现哪种控制系统，并填入表中空白处。
做一做
05
2、了解模块化设计思想
表2-2-2 模块搭配分析
输出 输入
①按钮 ②光线传感器 ③声音传感器 ④人体运动传感器 ⑤旋钮 ⑥温湿感传感器
声 a.蜂鸣器 门铃 保险箱警报器 语音助手 健康监测 儿童锁 智能植物养护
光 b.LED灯 按钮灯 手机 声控灯 人体感应灯 调光台灯 温室照明
动 C.舵机 电梯门 太阳能板 智能玩具 智能家居 模型制作 农业种植
显示 D.显示器 抽奖机 电脑显示器 音响 运动手环 热水器 气象监测屏
05
2、了解模块化设计思想
随着农业机械化水平不断提高，贵州省各地丰收的农田里，农业联合收割机取代“老少弯腰”的劳动者，“唱起了丰收主角戏”，不仅加快了农作物收割速度，也让农业生产更加高质高效。查阅资料了解农业联合收割机（图2-2-6）的构成，列举其中的主要模块及对应的功能，完成表2-2-3。
图2-2-6 联合收割机
挑战时刻

05
2、了解模块化设计思想
表2-2-3 模块功能分析
挑战时刻

模块 分析
收割台模块 负责将农作物割断并收集起来
输送装置模块 将收割台上收集的农作物输送到脱粒装置
动力系统模块 为联合收割机提供动力
存储和卸粮装置模块 将清洁后的籽粒存储起来，并在需要时进行卸载
05
2、了解模块化设计思想
手机采用模块化设计的优势有哪些？
一、提高生产效率：模块化设计将手机分解为多个独立的模块，每个模块都可以采用标准化的生产流程进行制造。这使得生产过程更加规范和高效，减少了生产中的不确定性和错误率。
二、降低成本：模块化设计使得手机的各个模块可以进行大规模生产，从而实现规模经济效应。模块化设计可以减少手机的研发成本。制造商可以专注于开发和优化各个模块，而不必从头开始设计整个手机。这样可以缩短研发周期，降低研发风险和成本。
知识拓展
05
2、了解模块化设计思想
手机采用模块化设计的优势有哪些？
三、方便维修和升级：当手机出现故障时，模块化设计使得维修人员可以更容易地确定故障所在的模块。通过对各个模块进行单独测试，可以快速定位故障点，提高维修效率。模块化设计使得手机的升级更加便捷。
四、增强可定制性：模块化设计允许用户根据自己的喜好和需求，选择不同的模块进行组合，从而实现手机的个性化定制。
知识拓展
05
2、了解模块化设计思想
手机采用模块化设计的优势有哪些？
五、促进可持续发展：由于模块化设计使得手机的维修和升级更加方便，因此可以延长手机的使用寿命。用户不必因为某个模块的故障或性能不足而更换整个手机，从而减少了电子垃圾的产生。模块化设计的手机在回收时也更加方便。各个模块可以进行单独回收和处理，提高了回收效率和资源利用率。
知识拓展
05
2、了解模块化设计思想
06
拓展延伸
1、系统中的模板可以从哪些方面分解呢？
1.自顶向下分解：从系统的整体架构出发，逐步将系统分解为较小的子系统和模块。首先确定系统的高层模块，然后逐步细化每个模块的功能，直到达到所需的粒度。
2.自底向上聚合：从系统的最小功能单元开始，逐步将这些单元组合成更大的模块和子系统。首先识别系统中的基本功能组件，然后根据它们之间的关系进行组合。
06
拓展延伸
1、系统中的模板可以从哪些方面分解呢？
3.基于功能相关性分解：根据功能之间的相关性将系统分解为不同的模块。将具有紧密联系的功能组合在一起，形成一个模块，而相对独立的功能则分别放在不同的模块中。
4.深入理解需求：仔细分析系统的业务需求、用户需求和技术要求，确保对系统的整体目标有清晰的认识。这将帮助你确定哪些功能是核心的，哪些是辅助的，为模块分解提供依据。
06
拓展延伸
2、模块化设计思想的概念？
模块化设计思想是一种将复杂系统分解为若干个相对独立、功能明确的模块，通过对这些模块进行单独设计、开发、测试和组合，以实现整个系统功能的设计理念。
模块化是将系统分解为模块的过程。模块化的目的是降低系统的复杂性，提高系统的可维护性、可扩展性和可重用性。
06
拓展延伸
2、模块化设计思想的概念？
模块化的方法包括：
1.功能分解：根据系统的功能需求，将系统分解为若干个功能模块。每个功能模块实现一个特定的功能，模块之间通过接口进行交互。
2.层次化设计：将系统分为不同的层次，每个层次由若干个模块组成。层次化设计可以提高系统的可维护性和可扩展性，同时也便于对系统进行管理和控制。
3.标准化接口：定义标准化的模块接口，使得不同模块之间可以方便地进行组合和集成。标准化接口可以提高模块的可重用性，降低系统的开发成本。
06
拓展延伸
3、模块化设计思想适合运用在哪些领域？
一、制造业
1.汽车制造：汽车由发动机、变速器、底盘、车身等多个模块组成。
2.电子产品制造：电子产品如手机、电脑等也采用了模块化设计。
3.机械设备制造：各种机械设备如机床、起重机、印刷机等也可以采用模块化设计。
二、建筑领域
1.装配式建筑：装配式建筑采用了模块化设计的理念，将建筑物分解为多个模块，如墙板、楼板、梁柱等。
06
拓展延伸
3、模块化设计思想适合运用在哪些领域？
2.室内装修：室内装修也可以采用模块化设计的理念，将墙面、地面、天花板等部分设计为模块化的装饰板。
三、软件开发领域
1.软件架构设计：在软件架构设计中，模
块化设计是一种重要的设计原则。
2.插件开发：插件开发是一种基于模块化设计的软件开发方式。
四、医疗领域
1.医疗器械设计：心电图机、血糖仪、血压计等也可以采用模块化设计。
06
拓展延伸
3、模块化设计思想适合运用在哪些领域？
2.医疗信息化系统：医院管理系统、电子病历系统等也可以采用模块化设计。
五、航空航天领域
1.飞机设计：飞机由机身、机翼、发动机、起落架等多个模块组成。
2.卫星设计：卫星也可以采用模块化设计的理念。将卫星分解为多个模块，如通信模块、电源模块、姿态控制模块等。
07
课堂练习
如何更好地学习和运用模块化设计呢？
一、理论学习
1.阅读专业书籍和文献：查找关于模块化设计的专业书籍，这些书籍通常会深入讲解模块化设计的原理、方法和应用案例。阅读相关的学术文献，了解最新的研究成果和实践经验。
2.参加在线课程和培训：现在有很多在线学习平台提供关于模块化设计的课程，这些课程由专业的讲师授课，内容丰富，形式多样。参加线下的培训活动。
07
课堂练习
如何更好的学习和运用模块化设计呢？
二、实践操作
1.从简单项目开始：选择一些简单的项目进行模块化设计的实践。
2.参与开源项目：开源项目通常具有良好的模块化结构，你可以通过阅读源代码、参与讨论和贡献代码等方式，学习其他开发者的模块化设计思路和技巧。
3.反思和总结：在实践过程中，及时反思和总结经验教训是非常重要的。每次完成一个项目后，回顾整个设计过程，分析哪些地方需要改进。
08
课堂小结
通过探索系统与模块，我们了解了什么是模块化设计思想，我们还通过分析研究台灯系统的模块和遥控小车的模块分析从实践中感受模块化设计的优势。模块化设计亦是无处不在的，不论是手机、收割机、家庭照明系统都有它的身影。我们也学习了模块化设计适合运用在哪些领域并如何能更好地学习这种设计思想方法。运用到日常生活中来分析问题，解决问题。
09
板书设计
探索系统与模块
一、 分析台灯系统的模块
二、了解模块化设计思想
课后作业
1、回家挑选一个物品运用课堂所学对其进行模块化设计思想的分析并写100字的分析总结。
https：//www.21cnjy.com/recruitment/home/fine

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