资源简介

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《第1课 校园门禁巧控制》教学设计
教学内容分析
本节课选自2025年广东教育出版社六年级信息科技教材第2单元第1课，紧扣“校园生活趣探秘”的单元主题，以校园中常见的门禁系统为核心探究载体，串联起控制系统的基础认知、人工控制与自动控制的区分、硬件搭建与编程实践等内容。 教材遵循“情境导入—探究发现—实践操作—拓展延伸”的逻辑脉络，通过小智和小慧的对话引出核心问题，结合校园生活中的真实场景（如多媒体教学系统、广播系统、食堂刷卡支付等），帮助学生建立“输入—计算—输出”的控制系统认知框架。同时，教材注重理论与实践的结合，设计了硬件搭建、编程实现、小组讨论等多样化活动，既落实了2022版新课标中对信息科技学科核心素养的培养要求，又贴合六年级学生的认知特点和校园生活实际，为学生后续深入学习复杂控制系统奠定基础。
学情分析
六年级学生已经具备一定的校园生活经验，对校园中的门禁、风扇、路灯等控制系统有直观感受，但缺乏对“控制方式”的系统性认知，不清楚人工控制与自动控制的本质区别。 在信息科技知识储备方面，学生此前已接触过简单的硬件连接和图形化编程基础，能够理解基本的程序逻辑，这为本次课中搭建行空板与舵机模块、编写门禁控制程序提供了能力支撑。从认知特点来看，六年级学生好奇心强，喜欢动手实践和小组合作探究，对贴近生活的真实情境和实践任务兴趣浓厚，但抽象思维能力仍有待提升，需要教师通过具象化的场景、分步引导的操作和直观的演示，帮助其理解控制系统的工作原理和编程逻辑。此外，学生个体差异较为明显，部分学生动手操作能力较强，而部分学生可能在硬件连接或程序编写上存在困难，需要在教学中关注分层指导。
教学目标及核心素养指向
1.能够识别校园中常见的控制系统，区分人工控制与自动控制的类型，明确两种控制方式的适用场景，形成对校园中信息科技应用的敏感度和探究兴趣。（信息意识） 2.能够梳理人工门禁系统的“输入—计算—输出”工作流程，运用图形化编程工具设计并实现门禁的开关功能，初步形成基于逻辑分析解决问题的思维方式。（信息意识、计算思维） 3.学会使用行空板、舵机模块等硬件设备进行搭建，熟练运用Mind+编程软件完成程序编写与上传，能够结合所学知识尝试优化门禁系统功能，培养数字化工具的应用能力和创新意识。（数字化学习与创新） 4.了解人脸识别等自动控制技术的应用原理和注意事项，认识到技术在保障校园安全、提升生活便利中的作用，树立合理使用信息技术的责任意识。（信息社会责任）
教学重难点
教学重点： 人工控制与自动控制的概念、特点及区别。 人工门禁系统的工作流程梳理及编程实现。 教学难点： 结合具体场景分析控制系统的控制方式及工作原理。 运用编程逻辑实现门禁开关的精准控制，尤其是按键与舵机角度的对应设置。 重难点设计原因： 人工控制与自动控制的区分是理解控制系统的基础，只有明确两者的核心差异，才能准确识别校园中各类控制系统的类型，为后续学习自动门禁系统奠定基础；而人工门禁系统的工作流程梳理与编程实现，是将理论知识转化为实践能力的关键环节，既贴合教材“实践操作”的编写思路，又能直接落实计算思维和数字化学习与创新的核心素养目标，符合六年级学生“做中学”的认知规律。 控制系统的工作原理具有一定抽象性，学生需要将“输入—计算—输出”的框架与校园具体场景结合起来，这对其抽象思维和分析能力要求较高；而编程实现过程中，学生需要理解按键触发与舵机角度变化的逻辑关联，掌握程序编写的顺序、条件判断等要素，部分学生可能在模块添加、参数设置或程序调试上出现困难，且该内容是后续拓展复合控制学习的重要基础，因此成为教学难点。
教学策略
情境教学法：以小智和小慧探寻校园控制系统的情境为主线，结合校园生活中的真实案例，创设贴近学生生活的教学场景，激发学生的探究兴趣。 实践操作法：设计“硬件搭建—程序编写—测试优化”的实践环节，让学生在动手操作中梳理工作流程、掌握编程方法，实现理论与实践的深度融合。 小组合作法：在寻找校园控制系统、讨论自动门禁系统原理等环节，组织学生进行小组合作探究，通过交流分享碰撞思维，培养团队协作能力。 分层指导法：针对学生在硬件搭建和编程操作中的个体差异，设计基础任务和拓展任务，对能力较弱的学生进行针对性指导，对能力较强的学生鼓励其尝试优化功能，确保全体学生都能达成学习目标。 多媒体辅助法：运用PPT、微视频、实物演示等多媒体资源，直观展示硬件连接方法、编程步骤和技术原理，降低学生的认知难度。
教学过程
课堂导入
教师活动：本单元情境描述：在校园生活中，存在各种各样的控制系统，如门禁系统、风扇、电灯、饮水机、电子班牌等，这些大大小小的控制系统都能按照预先设置好的规则进行工作，为校园学习和生活提供各种服务。本单元，我们将以校园为主题，深入探索校园中隐藏的控制系统。我们将进一步分析与探讨如何优化校园中常见的控制系统，提高我们的校园生活质量。 情境描述：炎热的午后，教室里的风扇呼呼地转着;夜晚来临，校园里的路灯定时亮起:图书馆里，借还书机快速地识别图书信息……在我们熟悉的校园里，有各种各样的控制系统在默默工作着。让我们和小智、小慧一起探寻校园中的控制系统，了解控制系统的不同控制方式吧! 提出核心问题：学校大门既可以手动打开，又可以人脸识别自动打开，这两种方式有什么不同？ 学生活动：围绕核心问题进行初步思考和讨论，产生探究兴趣。 教师活动：明确本节课目标：1.能说出人工控制和自动控制的概念与特点。2.能描述人工控制的工作流程，通过编程实现人工门禁系统。3.能找出校园中人工控制和自动控制的案例。 学生活动：明确本节课学习主题，产生学习兴趣。 问题设计： 问题1：人工控制和自动控制的概念与特点分别是什么？ 问题2：如何描述人工控制的工作流程，并通过编程实现人工门禁系统？
设计意图： 通过校园真实场景导入，让学生直观感受控制系统的广泛应用，激活已有生活经验；以对话情境提出问题，引发学生认知冲突，自然引出本节课的学习主题，为后续探究活动奠定情感基础和目标导向。
活动1：寻找校园中的控制系统
教师活动：情景引入：小智发现，熟悉的校园里有各种各样的控制系统，它们遵循“输入一计算一输出”的工作过程，为校园生活提供便利和安全。 布置任务：小智通过观察，发现校园生活中的以下场景都应用了控制系统。请找一找，这些场景中存在着哪些控制系统呢 想一想，这些控制系统是人工控制还是自动控制呢 上课了，老师启动教室的多媒体教学系统，带领同学们畅游知识海洋。 □人工控制 □自动控制 课间，广播室响起音乐，同学们到操场做课间操。 □人工控制 □自动控制 午餐时，同学们在学校食堂点餐，用饭卡自助刷卡支付。 □人工控制 □自动控制 学生活动：分析教材中的场景案例，判断控制方式并说明理由。 教师活动：讲解：我们发现，准制系统在运行时，若需要人工操作来实现某个特定的功能，使其达到预设目标，则该过程属于人工控制;若控制系统在运行过程中，无需人参与便可自动达成预期输出目标，则该过程属于自动控制。这两种控制方式的区别在于系统执行过程中是否存在人工干预。 学生活动：小组合作，列举校园中其他控制系统，共同讨论其控制类型。 教师活动：组织小组讨论：小组讨论，校园中还存在哪些控制系统 这些控制系统是人工控制还是自动控制 学生活动：分享小组讨论成果，倾听教师点评并完善自己的认知。
设计意图: 从学生熟悉的校园场景入手，降低概念理解难度；通过小组讨论拓宽探究范围，让学生在交流中深化对两种控制方式的理解，落实信息意识的核心素养目标。
活动2：探秘人工门禁系统
教师活动：情景过渡：学校开展植树节活动，小智的妈妈是家长志愿者，到学校参加活动。学校的保安叔叔让她登记身份信息后，按下开门按钮，打开校门。 提问：保安叔叔如何打开校门？这个过程包含哪些环节？ 引导学生梳理人工门禁系统的工作流程。 布置任务：根据以上的场景描述，分析人工门禁系统开门和关门的控制逻辑，完善图 学生活动：倾听教师讲解，梳理人工门禁系统的工作流程。 教师活动：布置任务：通过硬件搭建和软件编程，模拟“按下按键，校门打开”的工作过程。1.按照图的指示进行硬件搭建，将行空板与“舵机模块”通过扩展板连接起来。 讲解：扩展板能够提供多样化的接口，较好地解决了行空板自带的接口数量与类型有限的问题，是行空板与其他硬件“协同合作”的重要桥梁。微型舵机是一种小型伺服电机，属于位置(角度)执行器，能够通过接收控制信号精确转动到指定角度，如0~180°或者0~360。，并保持该位置稳定。 播放【微视频】扩展板介绍 播放【微视频】舵机介绍 学生活动：按照教师指导进行硬件搭建，确保连接正确。 教师活动：布置任务：2.打开 Mind+，选择“上传模式”，按照如下步骤，添加“舵机模块”。3.根据图中的提示编写程序，连接行空板与计算机，将程序上传到行空板。 4.测试程序，观察人工门禁系统的打开过程是否正常。 学生活动：运用Mind+软件添加模块、编写开门程序，连接设备并上传程序。测试程序，观察舵机转动效果，记录遇到的问题并尝试解决。 教师活动：提出拓展问题：请你思考如何使用行空板的按键“B”实现关闭校门。试着用自然语言或者工作过程示意图来表述其工作过程，并完善程序功能。 学生活动：思考按键B关闭校门的实现方法，描述工作过程并修改程序。
设计意图: 通过场景分析梳理工作流程，为编程实现奠定逻辑基础；硬件搭建和程序编写环节注重分步引导，降低操作难度；拓展问题的设计旨在培养学生的迁移应用能力，深化对计算思维的理解。
活动3：分析自动门禁系统
教师活动 创设小智刷脸离校的场景，提问：小智所在学校的校门还具备人脸识别功能。植树节结束之后，小智与妈妈一起回家。小智走到校门口，对准门禁系统的摄像头“刷脸”，校门便自动打开了。 布置任务：请借助搜索引擎、生成式人工智能等工具查阅人脸识别的相关知识，并与同学讨论:学校的自动门禁系统是怎样识别小智并自动打开校门的呢 学生活动：结合场景进行思考，通过查阅资料、小组讨论探究自动门禁系统的工作原理。 教师活动：讲解人脸识别的核心要素：人脸识别的效果主要由硬件、算法、数据三方面决定。硬件需确保摄像头性能可靠，如摄像头分辨率、光线适应能力及安装位置合理;算法需集合活体监测(如监测眨眼、转头等动作防照片冒充)及多种验证方式(如人脸+声纹);数据则依赖训练素材的全面性，需涵盖不同角度、光线、年龄、肤色的人脸数据以减少偏差，并适配实际场景优化(如遮光设计、高度调整)。任一环节不足均可能降低识别的准确率。 拓展案例：除了人脸门禁系统，生活中还有很多系统也属于自动控制。例如，校园里自动加热的饮水机，人们不需要时刻关注饮水机的水何时烧开，温度是多少，因为饮水机系统监测到水达到一定的温度后，能够自动停止加热。 在控制系统应用中，除单独的人工控制或自动控制的应用外，两者结合的复合控制也广泛存在。这种控制方式充分发挥了人工控制的灵活性与自动控制的高效性，使控制过程更加精准、便捷且易于调控。例如，现在大部分洗衣机，接通电源和选择洗衣模式还都是人工控制，但洗衣服的过程是自动控制;使用空调时，启动遥控器和设置温度是人工控制，空调控制室温恒定的过程是自动控制。 学生活动：结合拓展案例，思考复合控制在生活中的应用，对比不同控制方式的特点。
设计意图： 通过自主查阅资料和小组讨论，培养学生的数字化学习能力；拓展案例的引入帮助学生建立知识关联，理解技术应用的广泛性，同时为信息社会责任的培养提供载体。
课堂小结
教师活动 引导学生回顾本节课的学习内容：我们认识了哪两种控制方式？它们的区别是什么？如何用编程实现人工门禁系统？ 学生活动：跟随教师引导，回顾本节课的核心知识和实践内容，分享自己的学习收获。
设计意图: 通过回顾梳理帮助学生构建系统的知识体系，强化记忆；课后任务的设计旨在延伸学习场景，鼓励学生将所学知识应用到生活中，培养持续探究的能力。
教学反思
成功之处 教学情境创设贴合学生生活实际，以校园场景和小智、小慧的对话为主线，有效激发了学生的探究兴趣，让学生在熟悉的环境中理解抽象的控制系统概念。教学环节设计遵循“认知—实践—拓展”的逻辑，从识别控制系统、区分控制方式，到搭建硬件、编写程序，再到分析自动控制原理，层层递进，符合六年级学生的认知规律，确保了教学目标的逐步落实。注重核心素养的渗透，通过识别控制系统培养信息意识，通过编程实践发展计算思维，通过硬件操作和软件应用提升数字化学习与创新能力，通过技术原理讲解强化信息社会责任，实现了知识学习与素养培养的有机结合。采用小组合作与分层指导相结合的方式，兼顾了学生的个体差异，让不同层次的学生都能在探究活动中有所收获，提高了课堂教学的有效性。 不足之处 部分学生在硬件搭建环节存在操作不熟练的问题，尤其是行空板与扩展板、舵机模块的连接，花费时间较长，影响了后续程序编写和测试的进度。编程实践中，部分学生对按键触发与舵机角度的对应逻辑理解不够透彻，在调试程序时遇到困难，需要教师进行更多针对性指导。自动门禁系统的原理分析环节，由于涉及硬件、算法、数据等专业知识，部分学生理解起来存在难度，课堂讨论的深度和广度有待提升。课堂时间分配不够合理，活动2的实践环节耗时略长，导致活动3的拓展讨论时间不足，未能充分展开复合控制的探究。 改进方向 课前可布置预习任务，让学生提前观看硬件连接的微视频，熟悉行空板、舵机模块的外形和接口，减少课堂上的操作时间。编程教学中，可制作分步操作示意图和常见问题排查手册，帮助学生自主解决编程过程中遇到的问题，同时增加教师巡视指导的频次，及时给予针对性帮助。对于自动控制原理的讲解，可采用更直观的动画演示或模型展示，简化专业术语，结合具体案例降低理解难度，鼓励学生结合生活经验分享自己的见解。优化课堂时间分配，提前预设各环节的时间节点，合理调控教学节奏，确保每个活动都能充分开展；同时，可将部分拓展内容安排在课后小组探究中，延伸课堂学习效果。 后续展望 本节课作为单元的开篇课程，为学生后续学习控制系统的优化与创新奠定了基础。后续教学中，可进一步拓展探究主题，如引导学生设计校园智能照明系统、自动节水装置等，让学生在综合实践中深化对控制系统的理解，提升创新能力和解决实际问题的能力；同时，可加强跨学科融合，结合科学、数学等学科知识，培养学生的综合素养，落实2022版新课标对信息科技学科的要求。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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