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信息科技 单元1 活动1 解锁系统状态——有限状态与开关量
课题 解锁系统状态——有限状态与开关量 单元 单元一 学科 信息科技 年级 六年级
教材分析 《解锁系统状态——有限状态与开关量》该课时教材编排了“系统中的有限状态—构思并设计行人控制的红绿灯系统—利用编程模拟行人控制的红绿灯系统—控制系统的状态”等意义学习活动，能够让学生有创造思维，能够了解什么是开关量，并且能够知道如何通过开关量控制系统的多个状态，以及我们为什么要去学习开关量与控制系统，对应的意义是什么，有什么好处。教材编排合理，教学环节注重实践与理论相结合，教材内容贴近学生生活实际，符合六年级学生认知特点。
教学目标 1、发现生活中的各类控制系统，识别系统状态与控制部件，感知信息控制在生活中的广泛应用。 2、拆解系统工作流程，分析状态变化逻辑，理解开关控制原理，养成逻辑分析与拆解问题的思维。 3、结合实例探究智能控制系统，尝试分析智能设备工作逻辑，提升自主探究与应用能力。 4、了解交通、家电等控制系统服务生活，明白规范使用控制设备的意义，树立安全使用电器、遵守交通规则的意识。
重点 一、认识开关量二、通过开关量控制系统的多个状态
难点 1、通过开关量控制系统的多个状态
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 第1课 解锁系统状态——有限状态与开关量1、学习单元引入2、本课中你将学习：如何分析常见系统的状态如何通过开关量控制系统的多个状态2、上学期，我们探索了“开关”的奥秘，当开关“打开”时，设备接通电源或呈现开机状态，开始工作;当开关“关闭”时，设备断开电源或呈现关机状态，停止工作。这是系统的两种状态--“开机”“关机”。这节课我们一起学习系统的状态。观看视频 明确本单元以及本课学习目标，更清晰所研究的主要内容。 从我开机关机等生活中常见的例子引入本课内容，吸引学生的学习兴趣，更快的进入学习状态。
讲授新课 一 、新知讲解1、系统中的有限状态生活中的系统有很多状态，比如家用电风扇的风速有三个不同挡位，随着系统挡位的升高，风速不断加大;空调的工作模式里有“自动”“制冷”“除湿”“制热”等状态，空调系统会根据用户对模式的设置来改变运行状态。以上系统的状态是有数量的，不是无限的，我们称之为有限状态。2、构思并设计行人控制的红绿灯系统行人在过马路时，经常会遇到等红绿灯的情况。有些人行横道人流量少，安装自动切换的红绿灯会使交通变得不畅，但是不装红绿灯又存在一定安全隐患。你能想办法解决这个问题吗 要想解决这个实际问题，可以从车辆和行人两个方面考虑。当公路上没有行人的时候，车辆方向红绿灯永远是绿色的，保障车辆顺畅通行;当有行人要过马路时，将车辆方向红绿灯变为红色，行人通过后再变为绿色。我们可以尝试制作一款行人控制的红绿灯系统，红绿灯的改变由行人控制。请分析一下准备设计的这款行人控制的红绿灯系统，需拥有多少种状态 需要多少个开关才能实现这个系统在不同状态间的切换呢 该系统共有3 种工作状态：车辆通行行人禁行、变灯警告、车辆禁行行人通行。至少需要2 个核心开关：一是行人请求按钮开关，用于触发变灯流程；二是系统内部时序控制开关，配合计时切换灯光状态。根据设计思路，按照开关控制的思想，可设计出行人控制的红绿灯系统方案，如下图所示。将行人控制的红绿灯系统中的要素按照输入、计算、输出三个功能进行划分，如表 1-1所示。行人红绿灯初始为车辆通行、行人禁行。行人按下按钮后，系统先判断间隔是否满 10 分钟，满足则依次切换至警告状态、行人通行状态。行人通行状态持续 60 秒后，系统自动复原初始状态。整个过程依靠各类开关，完成系统不同状态的有序切换。3、利用编程模拟行人控制的红绿灯系统根据设计方案，下面我们使用主控板通过编程的方式模拟行人控制的红绿灯系统。按照输入、计算、输出、其他四部分准备设备，如下图和表 1-2所示。表1-2 设备准备及功能部分设备功能输入按键(1个)获取行人申请通行的信息计算主控板计算是否改变红绿灯状态输出RCBLED4灯灯光模块(3个)显示红绿灯状态其他电池、连接线提供电能、连接设备算法描述仅靠硬件无法模拟行人控制的红绿灯系统，需要在计算部分设计配套算法，对整个系统进行控制，才能将输入和输出设备联系起来，进而实现设计方案。程序实现第一步:在图形化编程软件中定义所需变量。第二步:单击软件界面左侧“扩展”中的“+”添加设备。第三步:按照算法编写程序，参考如下程序图。反思与改进为了让我们的设计更加实用，可以从输入、计算、输出三个环节系统全面地考虑当前行人控制的红绿灯系统有哪些优点和不足，如表1-3所示。环节优点不足输入简单，易操作按照实际情况，按键应该有2个计算逻辑严谨模拟程序中行人通过的 60 秒时间，可以定义为变量输出切换流畅模拟控制的是 LED灯，与实际应用还有一定差异4、控制系统的状态在日常生活中，我们经常与各种控制系统互动。这些控制系统通过监测和调整其内部状态来保持系统性能。例如冰箱通过内置的温度传感器来监控和调节其内部温度，当内部温度升高并超过设定值时，制冷系统会启动，直到温度回落到理想状态。在控制系统中，系统的状态是有限的，不是无穷无尽的，大多数情况可以通过“开关量”实现对系统状态的控制。1个开关可以控制2种输出系统最多可以有2种状态;2个开关可以控制4种输出，系统最多可以有4种状态;3个开关最多可以控制多少种状态呢 64种状态的系统，需要多少个开关进行控制呢 探索空调是生活中的常用电器，请用本课所学知识，分析一下空调有哪些状态。猜一猜这些状态是如何用开关来控制的。工作状态：待机、制冷、制热、送风、除湿。开关控制：总电源开关控制整机启停；模式开关切换制冷、制热等功能；风速开关调节风量；温度感应开关配合控温，达到设定温度后自动切换运行状态。二、课堂练习1、行人控制红绿灯一共有几种主要状态（ ） A.2 种 B.3 种 C.4 种2、控制红绿灯切换的触发开关是（ ） A.行人按钮 B.音量开关 C.灯光开关3、以下不属于空调状态的是（ ） A.制冷 B.制热 C.行驶答案：B、A、C完成判断：1、一个控制系统只能有一种工作状态。（ ）2、开关可以实现控制系统不同状态的切换。（ ）3、行人按下按钮，红绿灯会立刻切换为行人通行。（ ）4、电风扇的档位开关可以改变运行状态。（ ）5、自适应交通信号灯会根据路况动态调整。（ ）答案：X、V、X、V、V三、拓展延伸1、随着科技的发展，出现了一种自适应的交通信号灯。它运用了计算机技术和监控系统技术，能够对车流量、停车次数、延误时间、排队长度等进行动态调整。你能尝试描述一下它的控制过程吗 2、学习如何通过开关量控制系统的多个状态对青少年有什么好处？3、青少年如何更好的学习如何通过开关量控制系统的多个状态？ 学习系统中的有限状态。 构思并设计行人控制的红绿灯系统。利用编程模拟行人控制的红绿灯系统。 认识控制系统的状态。完成课堂练习题。 学习拓展知识 与教师一起学习和研究系统中的有限状态。明确对应的表现，为研究本课内容打下基础。 结合现实生活中最常见的红绿灯过马路问题，引导学生结合开关量控制系统原理，构思控制红绿灯系统，强化学生用所学知识内容解决生活难题的问题。在前面所学基础上，运用编程继续完善和落地模拟行人控制的红绿灯系统，明确对应的算法原理和描述。 引导学生发现并认识控制系统的状态，明白控制系统不同状态的不同表现形式。 考察学生对本课知识点内容的掌握。 在原有的基础知识上进一步加深学生学习效果。
布置作业 列举 3 种生活中的控制系统，写出它们分别有几种工作状态。画出行人红绿灯系统的三种状态，并标注对应的控制开关。 完成作业 培养学生查阅资料的能力，分析解决问题的能力
课堂小结 《解锁系统状态——有限状态与开关量》本节课我们学习了分析系统状态，以及利用开关控制状态切换的知识。我们认识到生活中各类电器、交通设施都属于控制系统，每个系统都有多种固定工作状态，依靠不同开关的通断、联动完成状态转换。我们重点探究了行人红绿灯、空调等实例，理解了开关在控制系统中的核心作用。希望大家课后多观察身边的控制系统，学会区分系统状态，分析控制原理。 分组总结归纳 锻炼学生的总结能力，逻辑思维、语言表达能力。
板书 学习、记忆及勾画知识点 明确教学内容及重点和难点
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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