资源简介

3.10 探秘车位计数——控制系统的计算
教学设计
一 、课标内容
通过分析典型应用场景，了解计算机可用于实现过程与控制，能在实验系统中通过编 程等手段验证过程与控制系统的设计。
二、学习内容
通过探索小区车辆管理中，车库剩余车位数的计算过程，了解过程与控制系统一般都可以抽象为包含输入、计算和输出三个典型环节的系统。本课在前面两课认识过程与控制系统的输入与输出的基础上，探索计算环节，经历实验模型搭建和计算环节的算法分析，让学生认识到计算环节是控制的核心，也是将计算机应用到过程与控制系统中，实现自动控制的基础。
三、学习基础
六年级学生已有算法和图形化编程知识的基础，已了解过程与控制系统的输入和输出数据可以是开关量也可以是连续量，但是对过程与控制系统内部的计算环节，如何根据输入数据处理成输出数据不太理解，这是认知的“黑箱”。
四、学习目标与重难点
1．学习目标
了解过程与控制系统的计算环节，能通过编程实现“计算”过程。
项目目标
探秘车位计数器中的计算功能。
2．学习重点和难点
（1）学习重点
结合实例，了解过程与控制系统的计算环节。
（2）学习难点
理解计算环节起着将输入数据转换成输出数据的关键作用。
五、环境与资源
安装mPython软件的计算机、掌控板及数据线等。
六、学习过程
教学环节 学生活动 教师引导 设计意图
情境设置引入项目 师生讨论：生活中的智能应用观看视频，进入项目情境。生活中的自动控制视频展示：小区停车场也更加智能，不仅能识别车牌，还能实时显示车位。思考问题：车位计数功能是怎么实现的？ 展示生活中的自动控制设备，引导学生发现控制系统的发展需求。介绍智慧停车系统，提出项目目标：探索车位计数原理。 感受自动控制给生活带来的便利，创设问题情境，引出项目探究目标——聚焦过程与控制系统的计算环节。
分析系统准备项目 活动一：认识设备组成观察系统，认识自动控制的实现设备智慧停车场的车位管理系统
连一连打开“活动一”文件，分别对应车位计数器的“输入”、“计算”、“输出”模块。说一说分享选择的结果和理由。 图片展示智慧停车场的设计图，介绍智慧停车场的组成设备。组织学生打开桌面上的“活动一”结合生活经验连一连，车位计数器的输入、输出、计算设备。介绍计算是控制系统的核心环节。 直观感知智慧停车场的设备和设施。用活动的方式找到这些设备可以实现哪些不同的控制功能。感知车位管理系统中输入-计算-输出的各个环节。
模拟系统实施项目 活动二：分析计算环节演绎情景剧，模拟日常停车计数器的完整工作过程。师生合作：讨论输入与输出经过怎样的计算，补充剩余车辆入库时车位数的算法流程图。汇报填写的流程图结果。完成车辆出库的流程图。活动三：体验系统模块观看教师的演示了解开源硬件掌控板和mPython软件。打开电脑中的mPython,找一找掌控板里哪些模块可以实现车位计数的输入和输出。讨论得出结论并汇报发现。 活动四：编写程序，实现计算打开程序1，分别对应程序的设置部分、计算部分、输出部分。小组结合流程图，分别补充完成车辆入库时车位的计数程序和车辆出库时车位的计数程序。运行编写好的程序，发现问题，修改程序。展示两组程序，对比共同部分和不同的部分，讨论：如何合并程序，实现车辆入库和出库时车位的计算。结合讨论，合并程序，并运行测试。 引导学生分小组完成流程图算法的补充填写。展示小组填写结果，共同讨论车位数量的变化，引导学生完成车辆出库的流程图。引导：有了以上的基础，让我们一起来体验它。介绍掌控板，演示mPython软件的打开和使用。引导学生体验mPython的模拟功能，找一找车位计数系统的输入设备与输出设备可用哪些模块实现布置学生打开mPython程序结合流程图。补充车辆入库时，车位计数的程序。教师展示学生程序，讲解易出错的问题。（如按键曾经按下，OLED显示生效等）。布置学生对照修改程序，运行、验证程序。分别展示车辆入库时车位计数的程序、车位出库时车位的计数程序，引导观察程序中的共同部分。结合讨论，布置学生合并程序。 小区车位计数器的输入输出是直观能够看到的，让学生通过视频记录下输入输出的具体内容。进而分析输入输出之间经过了怎样的计算。首次接触的掌控板对于学生是陌生的。使用现场演示和自主实践的方式，帮助学生快速熟悉掌控板的组成部分和编程软件。想要实现车位的计数模拟程序，用到的模块较多，为了让学生在课堂上能够模拟程序，真实观察到车位计数程序的实现，为学生提供了搭建好的部分程序，只在计算部分留下了一些需要补充的模块，也是本节课学到的关键内容。
项目评价测试系统 结合测试数据，演示车位计数系统，计算车位计算的结果。评价项目成果。 组织小组用掌控板演示车位计数，测试系统。 用多组不同数据帮助学生测试程序，发现程序问题。
优化程序总结提升 总结收获，说一说自己对“控制中计算”的认识。说一说感受，控制中的计算还可以解决哪些问题。 组织学生总结全课，归纳控制中的计算。 概括全课，总结副标题，提升对控制系统中计算的认识。
七、板书设计
探秘车位计数
控制系统的计算
输入 计算 输出
关键环节

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