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信息科技 五下
第10课《计算机在控制系统中的作用》教学设计
教学内容与学习对象分析：
一、教材内容分析
本课内容主要包括“计算机控制系统”和“计算机控制系统的优势”，重点学习的大概念是“通过体验和认识身边的计算机控制系统，进一步认识计算系统可以抽象为输入、计算和输出三个典型环节”。
本课是第三单元的第2课，把第一单元“系统的构成”中学习的计算机系统应用到庞大、更复杂的控制系统中，与五下第5课“控制系统的三个环节”和第9课“控制系统中的计算”等内容密切相关。同时为第15课恒温箱实验的系统分析与设计打好知识基础，也为六年级下册控制系统中的运算做好认知铺垫，达成概念构建的螺旋上升。
本课继续围绕“算法”核心逻辑主线展开，融合了“数据”“信息安全”等多条逻辑主线。承载了计算机参与控制系统的作用，与控制系统中的计算环节紧密相关，主要探讨了计算机控制系统的概念、原理及优势，并围绕主题“自动光控路灯控制系统”，探究分析控制系统的三个环节，对运行过程进行抽象建模，转化为原理图，结合生活中的计算机控制系统实例，感受计算机控制系统的优势，体会自主可控系统重要性。
二、学习对象分析
本课的学习对象是五年级学生，从认知基础来看，经过前两个单元的学习，学生已经认识了控制系统和控制系统的基本环节，能够从“输入-计算-输出”三个基本环节认识生活中的控制系统。经过前一课的学习，学生认识了控制系统中的计算，并知道计算是控制的核心环节；从生活经验来看，学生在生活中体验了各式各样的控制系统，初步知道控制系统中计算机的是控制的核心，但学生尚未从系统控制的角度理解计算机对被控对象的控制作用，也不知晓计算机在控制系统中的具体环节和作用目标，对计算机控制的优势较为模糊。因此，本课的重点在于计算机控制系统的基本原理，包括计算机控制系统的基本要素和运行机制，在此基础上提炼计算机控制系统的优势，前者也作为本课的难点。
教学目标分析(含核心素养导向)：
1.通过探究光控路灯控制系统,借助“输入-计算-输出”模型，进一步分析计算环节，认识计算机控制系统的概念及原理。
2.通过调整计算机的控制策略，分析具体生活场景，体会计算机在控制系统中的作用和优势。
3.通过对生活实例的分析讨论，感受计算机对于自动控制系统的影响，体会自主可控系统对数据安全和国家安全的重要性。
重点：认识计算机控制系统的概念及原理
难点：计算机控制系统中计算过程的抽象与分析
教学过程：
观察车闸控制系统工作过程的视频，思考以下两个问题，并准备发言。
1.车闸系统中的计算过程是怎样的？ 2.这些控制系统中，计算的类型有哪些？
一、探索：生活中用计算机实现的控制系统
观察PPT出示的图片和视频,思考“哪些是由计算机实现的控制系统”并准备发言。
【教师引导】展示多种类型的图片和视频，它们分别是：一部分为计算机控制、一部分没有电子元件的机械控制装置、一部分有电子元件但无计算机控制的装置。具体图片和视频可以为：车闸控制系统、自动售货系统、人脸识别系统工作视频、使用木制门闩的门锁系统、使用机械钥匙的门锁系统、楼梯双联开关系统、声控灯系统、光控灯系统。
由计算机参与并作为核心环节的自动控制系统，称为计算机控制系统。
随着计算机技术的发展，在现实生活中，大量的控制系统通过计算机来实现控制，那么计算机在控制系统中到底起着怎样重要的作用呢？今天就让我们一起走进第10课《计算机在控制系统中的作用》。（板书：计算机在控制系统中的作用）
二、建构：车闸控制系统的控制原理及优势
活动一：计算机控制系统的梳理，继续思考小区车闸控制系统的工作过程，思考以下问题：
1.车闸控制系统中的输入、输出分别是什么？
2.系统中的计算机是如何对输入信号进行分析，是否需要程序？
3.总结：在车闸控制系统中，从输入、计算、输出的角度梳理设备，突出计算机在控制系统中的作用有3个，一是通过摄像头识别车牌图像，把它转换成输入数据即车牌号；二是将输入数据与计算机中的数据库文件中存放的数据进行匹配；三是把匹配后生成的指令发送给舵机，从而带动杆抬起或放下。
活动二：完成计算机控制系统的原理图，借助车闸控制系统的工作过程分析计算机控制系统的原理图
三、应用：计算机控制系统的应用
1.借助信息科技实验板模拟光控灯（如图6信息科技实验板），同桌合作，一人负责操作，一人负责记录数据。
将实验板与计算机相连，运行程序“光控灯.py”，将光敏传感器置于不同环境光线。及时记录实验数据，多次实验，验证实验数据是否填写正确，填写空光控灯工作分析表（如表2光控灯工作分析表），探究出光控灯亮灯的条件。
实验次数 输入(光敏值) 计算过程 输出(灯的状态)(在□内打“√”)
1 10 □灯亮□ 灯灭
2 31 □灯亮□ 灯灭
3 200 □灯亮□ 灯灭
2.修改程序中的亮灯条件，体验计算机控制系统的灵活性和高度精准性。
3.总结优势：①计算机控制系统可以根据需求，及时调整控制规则（有利于实现更加灵活的控制）。②通过修改精准的光敏值的阈值实现路灯的控制（有利于实现更高精度的控制）。
四、小结：结合板书，针对计算机控制系统中计算机的价值和作用，说一说本节课你收获了什么？你想对生活中的哪些控制系统进行创新性的改造？
计算机在控制系统中的作用
├─ 计算机控制系统
└─ 计算机控制系统的优势
├─ 有利于实现复杂回路的控制
├─ 有利于实现整体协调控制
├─ 有利于实现最优干扰控制
└─ 有利于实现灵活的控制
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