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一分为二-开关的作用教学设计
课题 一分为二-开关的作用 单元 了解系统 学科 信息科技 年级 六年级
教材分析 本课是湘教版2024版《信息科技》六年级上册第一单元了解系统的第1课，属于过程与控制模块内容。教材从生活中随处可见的开关入手，以电水壶为例揭示开关控制状态的本质，引导学生设计压力、红外、声控三种自动小夜灯方案，最后通过图形化编程实现按键控灯，完整呈现生活现象→原理分析→方案设计→编程实现→生活拓展的逻辑，为后续学习“输入—计算—输出”系统模型奠定基础，突出实践性、生活化与控制思维培养。
学习目标 1.信息意识能够敏锐感知生活中各种开关的存在和作用，形成通过开关控制信息、处理问题的意识，关注自动控制系统给生活带来的便利。2.计算思维能够识别开关控制系统的基本要素，理解“断开”与“闭合”两种状态的二元对立关系，初步学会将简单的开关控制问题转化为程序逻辑。3.数字化学习与创新能够使用主控板和编程软件实现开关控制，通过小组合作设计并制作自动小夜灯装置，在实践操作中体验数字化工具解决问题的过程。4.信息社会责任认识到开关控制技术在生活中的广泛应用，理解技术发明如何改善人们的生活质量，养成安全用电的良好意识。
重点 开关通过接通/断开控制设备两种状态。教材中三种自动小夜灯的组成、控制过程与状态变化。按键A、B控制LED亮灭的程序逻辑。
难点 理解自动开关如何实现状态自动切换。建立操作→状态改变→输出的过程控制思维。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 本课中你将学习： 开关是怎样控制状态的 如何设计简单的开关装置 如何通过程序实现开关的控制生活中随处可见开关的身影，电灯的开关、计算机的开关、洗衣机的开关……我们通常使用开关切换电源状态，控制电器的运行。小小的开关蕴藏着丰富的信息科技原理。 自由发言，列举家中、校园、公共场所见过的各类开关；小组简单交流：平时使用开关时，设备会发生什么变化；齐读本节课三大学习任务，明确课堂学习主线。 从学生熟悉的生活实物切入，唤醒生活经验，激发学习兴趣，落实信息意识素养；梳理本课学习框架，让学生清晰知晓本节课学习内容，建立课堂学习目标；初步感知“开关控制设备状态”核心现象，为新课原理学习做好铺垫
讲授新课 环节1：开关控制运行状态电水壶是家庭常用的电器，能够快速将水加热至所需温度。电水壶的烧水步骤如图所示。请同学们想一想，使用电水壶烧水需要进行哪些操作 连接电源以后，电水壶不会立刻开始加热。只有将开关变成“打开”状态，电水壶才开始工作。当水温达到沸腾温度时，开关自动变成“关闭”状态，电水壶停止加热。那么电水壶的开关控制的是什么呢 其实，电水壶的开关控制的是电流的“接通”或“断开”。在生活中，我们通过各种开关，转换电源“接通”或“断开”的状态，从而控制电器设备的工作。请同学们思考一下这个问题：“开关” 与 “开与关” 有什么区别？总结“开关”是实体设备，像空调遥控器 。“开与关”是对设备的操作行为及对应系统状态，按下为开，再按为关 。环节2：设计自动开关灯装置通常，卧室里灯的开关不在床边，若没有床头灯，晚上去卫生间的时候，就会遇到找不到灯的开关的问题。我们可以设计一个能自动点亮、熄灭的小夜灯来解决这个问题。怎么制作一个能自动点亮、熄灭的小夜灯呢 我们通常通过开关控制灯泡的亮、灭两种状态，如下图所示。小小的开关可以将深夜的房间变成光明和黑暗两种状态。制作自动小夜灯的关键是“实现开关的自动切换”。设计自动小夜灯制作方案根据我们的分析，如果有自动切换的开关，那么自动小夜灯就有了设计思路。可以上网或用其他方法查一查：常用的自动开关有哪些 开关有多少种类型 常见的开关有红外感应开关、压力感应开关、声控开关、微波感应开关等，那么哪些开关能用来制作自动小夜灯呢 下面就让我们一起学习利用不同的开关设计自动小夜灯吧!方案1:将小夜灯设计到地面上如图所示，将由电池、小灯泡、压力感应开关、导线等组成的简单灯光系统安装在地面上。将压力感应开关安装在地面活动区域。控制过程与状态变化：当我们起床站在压力感应区域中时，地面上的压力感应开关监测到压力变大，开关闭合，小灯泡亮起；当我们离开感应区域后，压力变小，开关断开，小灯泡熄灭。方案2:将小夜灯设计到床侧如下页图所示，将由电池、小灯泡、红外感应开关、导线等组成的简单灯光系统安装在床侧。控制过程与状态变化：在起床到站在地面上的过程中，红外感应开关感应到人体，开关闭合，小灯泡亮起；一段时间以后，开关自动断开，小灯泡熄灭。方案3:将小夜灯设计到墙上如图所示，将小灯泡安装在卧室墙面上，将声控开关和电池安装在床头柜上并用导线连接。控制过程与状态变化：起床时轻轻发出声音，声控开关闭合，小灯泡亮起；一段时间以后，开关自动断开，小灯泡熄灭。反思与改进我们在设计开关时，既要考虑实际的功能需要，也要考虑作品实现的难度，尽可能选择易于实现、可操作性强的方案。请评价以上三种自动小夜灯设计方案，说一说它们的优缺点和改进建议，填入表1-1中。除了这三种设计方案以外，你还能想出其他自动小夜灯设计方案吗 环节3：利用编程实现灯的开与关根据设计思路，我们模拟制作一个开关系统，使用主控板通过编程制作一个简易开关装置，实现LED灯的开、关控制。程序实现(1)当按下按键A时，LED灯亮起；(2)当按下按键B时，LED灯熄灭；(3)可以重复亮灯、熄灯。环节4：生活中常见的开关借助开关“断开”和“闭合”两个操作，能够实现小夜灯两种状态的切换。除了电灯开关以外，生活中我们还能见到很多开关，如水龙头的开关，它能控制“出水”和“停止出水”两种状态的切换。电视、冰箱、洗衣机、空调等也都有开关。环节5：探索学习完本课知识后，你能尝试设计程序控制多个LED灯的亮、灭吗 环节6：拓展请借助硬件设备制作一个“创意开、关灯装置”,并编写程序使夜晚开、关灯变得更方便。拓展实践——复合型感应小夜灯综合设计结合本课压力、红外、声控三种单一感应小夜灯的优缺点，设计双重感应复合式自动小夜灯，解决单一感应方案误触发、耗电、使用不便等问题。设计思路：基于光线传感器和声音传感器，设计白天不响应，夜间响应的小夜灯。核心逻辑：触发亮灯必须两个条件同时成立：条件1：光线数值＜设定阈值（代表夜晚、环境昏暗）条件2：声音数值＞500（检测到脚步声、拍手声）两个条件全部满足→点亮灯光，延时30秒后自动关灯；任意一个条件不满足（白天光线亮/夜晚但没有声响）→灯光保持关闭。 独立思考后举手回答电水壶完整操作流程；同桌互议：电水壶开关打开/关闭分别对应什么现象；提炼关键词，记录“开关接通→设备工作、开关断开→设备停止”基础控制模型。结合自身起夜经历，分享夜间开灯遇到的麻烦，明确设计需求；小组合作查阅、梳理常见感应自动开关类型；分组研读三款小夜灯方案，梳理每套装置配件、感应触发条件、亮灭状态变化；小组讨论完成评价表格，分别写出压力、红外、声控小夜灯的优点、不足与改进办法；发散思考，构思微波、光感等其他自动小夜灯设计方案并全班分享。读懂控制任务，口头梳理按键与灯光的对应逻辑；自主操作图形化编程软件，拖拽指令块搭建按键控灯程序；反复测试程序，分别按下A、B键验证LED亮灭，调试修改出错代码；口述程序运行流程，说出循环、条件判断在程序中的作用。以小组为单位分类列举不同场景开关；任选一种开关，说明它的两种控制状态；交流感悟：开关给日常生活带来哪些便利。独立思考多灯控制的编程思路；小组交流方案，简单绘制程序逻辑草图；自愿上台分享多灯控制设计构想。记录课后实践任务，构思个人创意装置；小组自由组队，初步规划作品配件、感应方式、程序功能。小组合作，完成复合型感应小夜灯综合设计。 借助生活化电器具象化抽象概念，帮助学生直观理解开关通断的本质；通过自主思考、同桌互助，自主抽象出二元控制模型，初步培养计算思维；建立“操作-状态变化”基础逻辑，为后续自动开关、编程控制做理论铺垫。立足真实生活问题，驱动学生主动探究，培养数字化学习与创新素养；通过拆解三套方案，区分不同自动开关的工作逻辑，突破本课教学重点；方案评价与创新设计，锻炼学生辩证思考、工程设计能力，树立实用、节能的设计意识；理解自动开关无需手动操作即可切换状态，攻克本课难点：自动状态切换原理。将前面学到的“通断控制”模型转化为数字化程序，实现理论到实践的落地；通过编程实操，理解条件判断、循环执行逻辑，深化计算思维；掌握按键控制LED的程序逻辑，落实本课核心教学重点；体验用编程工具解决生活照明问题，感受数字化工具的实用价值。拓宽学生认知边界，巩固“开关控制两种状态”核心知识点；串联生活各类系统，强化信息意识，体会状态控制广泛应用；渗透信息社会责任，感受科技优化生活的价值。分层拓展学习内容，满足学有余力学生的探究需求；迁移单灯控制逻辑，锻炼举一反三的计算思维；为后续复杂控制系统学习埋下伏笔。打通课堂与课后实践，完整落实“生活现象—原理—设计—编程—实物制作”学习链条；综合运用本课开关、感应、编程全部知识，提升数字化创新实践能力；在动手制作中强化安全、节能、实用的技术设计理念，落实信息社会责任目标。能对比三种基础方案短板，建立“多条件同时满足才执行亮灯”的复合判断逻辑，深化条件判断、系统输入输出思维。整合两种及以上感应开关，完成新装置方案设计，能简单梳理对应的图形化编程思路。在复合设计中落实节能、低误触、安全实用的设计原则。
课堂练习 1.填空题（1）开关通过______两种状态，控制电器工作或停止。（2）电水壶开关闭合，电流______，设备加热；开关断开，电流______，设备停止工作。2.连线题压力感应开关感应声音触发灯光红外感应开关人体靠近自动亮灯声控感应开关踩踏受压点亮小夜灯3.简答题简单说一说：开关的核心作用是什么？ 独立完成填空、连线基础习题，梳理本节课核心概念；完成后同桌互查答案，互相订正错题；举手分享简答题答案，全班统一纠错。 紧扣本课重点“开关接通/断开控制设备两种状态”，夯实基础概念，落实信息意识素养；通过同桌互查实现生生互助，快速排查基础知识点漏洞；以简单问答梳理开关本质，帮助学生提炼“一分为二两种状态”核心模型，为后续进阶练习铺垫。
课堂小结 今天我们认识开关依靠接通、断开控制设备两种状态，分析了压力、红外、声控三款自动小夜灯的控制逻辑，通过图形化编程实现按键控LED。生活各类物品都存在二元开关控制。设计装置要兼顾安全、节能、实用。课后大家可尝试多灯编程或制作创意关灯装置，用本课控制模型观察身边控制系统。 快速口头梳理本课知识点，同桌互说学习收获，记录课后拓展任务。 梳理知识框架，巩固重难点；内化二元控制模型，发展计算思维；延伸课堂实践，落实四大信息科技核心素养。
板书
21世纪教育网www.21cnjy.com精品试卷·第2页（共2页）
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