资源简介

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《第2课 班级设备我管理》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“校园生活趣探秘”第2课，是小学阶段信息技术领域中控制系统知识的入门内容。教材以校园生活为载体，通过“探索电灯开关原理”“设计开环控制风扇”“认识生活中的阈值”三个递进式活动，将抽象的开环控制系统概念与学生熟悉的班级设备管理场景相结合，符合六年级学生从具体到抽象的认知规律。 教材遵循“情境导入—探究实践—应用拓展”的编写思路，以小智管理班级设备的系列情境为主线，融入观察记录、小组讨论、硬件搭建、编程实践等多种学习形式，既落实了2022版新课标中“信息科技”学科的核心素养要求，又为学生后续学习更复杂的控制系统奠定了基础。教材内容注重理论与实践的结合，强调在真实场景中运用知识解决问题，体现了“做中学、学中用”的教学理念。
学情分析
六年级学生已经具备了一定的校园生活经验，每天都会接触电灯、风扇等设备，对设备的开关操作有直观认识，这为理解开环控制系统的工作过程提供了良好的生活基础。在信息技术学习方面，学生已掌握基本的计算机操作技能，部分学生接触过简单的编程逻辑，具备初步的动手实践和小组合作能力，能够参与硬件搭建和简单的程序调试活动。 但由于“控制系统”“阈值”等概念较为抽象，学生缺乏相关的知识储备，容易出现理解困难的情况。同时，学生的动手实践能力和逻辑思维水平存在个体差异，在进行硬件连接和编程实践时，可能会出现操作不熟练、思路不清晰等问题。此外，六年级学生好奇心强，对生活化的探究主题和实践类活动兴趣浓厚，适合通过情境体验、动手操作等方式激发学习积极性。
教学目标及核心素养指向
1.能够识别校园和生活中的开环控制系统，感知开环控制技术在生活中的广泛应用，理解信息技术与日常生活的密切联系，提升对信息科技的敏感度和关注度。（信息意识） 2.能够运用“输入—计算—输出”的逻辑分析开环控制系统的工作原理，理解阈值的概念及其对控制系统的作用，初步形成运用逻辑推理分析技术问题的思维方式。（信息意识、计算思维） 3.能够根据要求完成硬件搭建和简单的编程任务，模拟语音控制风扇的开环系统，尝试设计多档位风扇控制方案，培养数字化工具的应用能力和创新实践能力。（数字化学习与创新） 4.在班级设备管理的情境中，体会信息技术带来的便利，树立节约能源、合理使用设备的意识，培养对班级和校园事务的责任感，规范自身的数字化行为。（信息社会责任）
教学重难点
教学重点： 开环控制的概念、特点及工作原理。 阈值的概念及生活中的应用场景。 简易开环控制系统的设计与编程实现。 教学难点： 运用“输入—计算—输出”的逻辑分析开环控制系统的工作过程。 硬件搭建与编程的协同操作，以及多档位风扇控制方案的设计。 重难点设计原因： 开环控制的概念和工作原理是本节课的核心知识，是学生后续学习复杂控制系统的基础，只有掌握这一核心内容，才能准确识别生活中的开环控制系统；阈值作为连接连续量与开关量的关键概念，是理解控制系统状态转换的重要前提，且与生活联系紧密，符合新课标中“学以致用”的要求；简易开环控制系统的设计与编程实现是核心素养中“数字化学习与创新”的具体体现，能够让学生在实践中深化对知识的理解，提升动手能力和创新思维，因此将以上内容确定为教学重点。 “输入—计算—输出”的逻辑关系较为抽象，需要学生从具体的设备操作中提炼出抽象的逻辑模型，对六年级学生的逻辑思维能力要求较高；硬件搭建涉及行空板、扩展板、直流电机风扇等设备的连接，编程则需要掌握语音识别、引脚控制等相关指令，两者的协同操作需要学生具备较强的动手能力和问题解决能力，且学生个体差异较大，部分学生可能在操作中遇到困难；多档位风扇控制方案的设计需要学生综合运用开环控制原理和阈值知识，要求学生具备一定的创新思维和系统设计能力，因此将以上内容确定为教学难点。
教学策略
情境教学法：以小智管理班级设备的系列情境为主线，贯穿课堂始终，让学生在真实的校园生活场景中感知开环控制系统的应用，激发学习兴趣。 探究式学习法：设计“观察—思考—讨论—实践”的探究流程，引导学生通过观察电灯开关的工作状态、讨论校园中的开环控制系统、实践搭建控制风扇等活动，主动获取知识。 小组合作学习法：将学生分成若干小组，在探究讨论、硬件搭建、编程实践等环节中进行合作学习，促进学生之间的交流互助，培养团队协作能力。 动手实践法：通过填写观察记录表、搭建硬件设备、编写程序、设计控制方案等实践活动，让学生在“做中学”，深化对知识的理解和应用。 多媒体辅助教学法：运用PPT、微视频等多媒体资源，直观展示开环控制系统的工作原理和硬件连接方法，突破教学重难点，提升教学效果。
教学过程
课堂导入
教师活动：情境描述：作为班级的设备管理员，小智负责各种电器设备的开关。早晨，小智来到学校，由于教室里光线不足，小智按下了教室的电灯开关按钮，让电灯亮起来。目前，开环控制系统普遍存在我们生活中，让我们和小智、小慧一起探究校园中的开环控制系统吧! 提问：为什么教室的电灯需要按下开关才能控制，不能像感应灯一样自动开关？电灯的亮与灭受到哪些因素的影响？ 学生活动：思考教师提出的问题，自由发言，分享自己的想法。 教师活动：明确本节课目标：1.能说出开环控制的概念及特点，能描述开环控制系统工作原理。2.能通过编程制作简易的开环系统。3.能说出阈值的概念，并能在生活场景中找出阈值。 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：开环控制的概念及特点是什么？如何描述开环控制系统工作原理？ 问题2：阈值的概念是什么，生活场景中哪里有阈值？
设计意图： 通过贴近学生生活的校园情境导入，让学生直观感受电灯控制的特点，引发学生的思考和探究欲望，自然引出本节课的学习主题，为后续的课堂探究做好铺垫。
活动1：探索电灯开关原理
教师活动 引导学生回顾情境短片中电灯的控制过程：课间，校园广播响起。小智把教室电灯关闭，和同学们一起排好队，到操场做课间操。课间操结束之后，同学们回到教室，小智重新打开教室电灯。 提出探究任务：当小智按下电灯开关时，电灯打开或关闭。这个过程中存在“输入-计算-输出”三个环节。请你观察并记录教室电灯的工作状态，填写在表中。 学生活动：分组观察电灯开关的工作状态，按照要求填写观察记录表，记录输入、环境光变化与输出之间的关系。 教师活动：结合学生的讨论结果，讲解开环控制的概念：我们发现，电灯的亮与灭完全依赖开关，不受环境光等其他因素的影响。这类输出只依赖输人的系统，我们可以把它称为开环控制系统。在开环控制系统中，控制器负责接收输人量，并经过一系列的计算后发送控制信号给被控对象，控制其输出。开环控制系统原理如图所示。 播放【微视频】开环控制 学生活动：认真倾听教师讲解，观看微视频，理解开环控制的概念、特点及工作原理。 教师活动：讲解：开环控制适用于输出结果单一、对精度要求不高的应用场景。生活中应用广泛的吹风机、定时音乐喷泉系统、定时路灯等都属于开环控制。 提出拓展问题：参照以下表格，与你的小组讨论，列举校园中2~3个开环控制系统，分析其控制过程中的输入量与输出量，并判断输入量的类型属于开关量还是连续量。 组织各小组分享讨论结果，对学生的回答进行点评和补充，强化对开环控制概念的理解。 学生活动：小组讨论校园中的开环控制系统，列举例子并分析输入量和输出量，完成表格填写。各小组代表分享讨论结果，与其他小组进行交流。 教师活动：讲解：开环控制系统通过输入指令直接控制输出结果，结构简单且逻辑清晰，但容易受到外界因素的影响，导致输出难以达到预期效果。 布置任务：小区的路灯每天晚上6点准时亮起，但小智发现:夏天，晚上6点时天还很亮，路灯提前亮起会浪费电;冬天，不到晚上6点天就已经黑了，但路灯还没亮，看不清楚道路。针对上述问题，定时路灯系统应该如何调整呢
设计意图: 通过观察记录、小组讨论等探究活动，让学生从具体的电灯控制中提炼出开环控制的概念和工作原理，化抽象为具体，突破教学重点；通过列举校园中的开环控制系统，让学生将知识与生活实际相结合，提升信息意识。
活动2：设计开环控制风扇
教师活动：创设情境：小智留心观察教室的温度变化。上午课间操回来时，教室温度较高，小智打开风扇，使教室变得凉快;到了午休时间，为减少风扇噪声，小智关闭风扇，改用开窗自然通风。在风扇的工作过程中，风扇按预期的设定输出结果，并在下一次输入之前，工作状态无法改变，所以风扇属于开环控制系统。除了手动开关，我们还能运用语音“唤醒”风扇。 指导学生分组进行硬件搭建和程序编写：通过硬件搭建和软件编程，模拟运用语音打开风扇的工作过程。1.按照图的指示进行硬件搭建，将行空板与直流电机风扇通过扩展板连接起来。直流电机风扇模块可以通过高低电平来调节风扇的开关状态。2.根据图中的提示编写程序，连接行空板与计算机，并将程序上传到行空板。3.测试程序，观察语音打开风扇的过程是否正常。 组织学生测试程序，观察语音控制风扇的效果，记录测试结果。 学生活动：倾听教师介绍情境和实验器材，了解硬件连接方法和程序编写逻辑。分组进行硬件搭建，按照示意图连接行空板、扩展板和直流电机风扇，确保连接正确。按照教师指导编写程序，连接行空板与计算机，上传程序并进行测试，观察风扇是否能通过语音控制开启。 教师活动：讲解：在上述探究活动中，同学们通过语音来控制风扇。此时语音作为输人指令，程序根据它控制风扇开启。在此过程中，系统不会监测输出的结果,也不会对输出结果进行调节，属于开环控制系统。 提出拓展任务：请你思考如何设计风扇系统，使其能够实现多档位风速调节以及风扇的关闭。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：小组讨论多档位风扇控制方案，运用所学知识设计思路，并用自然语言或示意图进行表述。各小组分享设计方案，与其他小组交流借鉴。
设计意图: 通过硬件搭建和编程实践，让学生在实践中深化对开环控制原理的理解，提升数字化学习与创新能力；多档位风扇控制方案的设计的环节，能够激发学生的创新思维，突破教学难点，培养问题解决能力。
活动3：认识生活中的阈值
教师活动：创设情境：午休时，小智关闭电灯，教室的光线变暗，同学们纷纷入睡。午休结束后，小智打开电灯，教室的光线变亮。 引出阈值的概念：我们知道，教室里光照度的变化属于连续量。但连续量除了可以作为-类数据出现外，还可以经由“阈值”判断转换为开关量。阈值是指触发控制系统状态发生变化的临界点，能够将连续变化的数据(如温度、光照度等)划分为两个明确的区间: 通过这种划分方式，原本连续变化的数据就被转化为机器能识别的“0/1”式的开关量信号。 例如，当温度传感器监测值超过30℃时，风扇自动开启。 学生活动：倾听教师讲解，理解阈值的概念及其作用。 教师活动：展示生活中存在阈值的三个场景，引导学生分析其中的连续量、阈值和开关量对应的指令：以下场景都存在国家标准阈值:场景1:某小区的噪声监测器在夜间监测噪声，一旦音量超过55分贝它便会向管理部门发出提示，确保居民不被侵扰。场景2:当电热水壶中的水温升至沸点100℃时，它会自动断电，这一智能的断电机制基于温度闯值的设定，既保护了使用者的安全，也节约了能源。场景3:小华的智能手环是一位贴心的健康顾问，当监测到静息心率超过每分钟 100次时，它会立即发出振动提示，提醒主人关注身体状况。请根据以上场景，分析其中的连续量、闽值和开关量对应的指令，完成表的内容。 学生活动：分析教师展示的生活场景，小组讨论其中的连续量、阈值和开关量对应的指令。完成表格填写，明确不同场景中阈值的具体应用。
设计意图： 通过生活场景分析和表格填写活动，让学生理解阈值的概念及其在控制系统中的作用，将抽象的概念与生活实际相结合，提升信息意识和计算思维；小组讨论和分享环节能够促进学生之间的交流，加深对知识的理解。
课堂小结
教师活动： 引导学生回顾本节课的学习内容，提问：本节课我们学习了哪些知识？开环控制的概念和特点是什么？阈值的作用是什么？ 结合学生的回答，进行总结梳理，强调开环控制的“输入—计算—输出”工作原理、阈值的概念及应用，以及开环控制系统在生活中的广泛应用。 学生活动：回顾本节课的学习内容，思考教师提出的问题，积极发言。认真倾听教师的总结梳理，巩固所学知识。
设计意图: 通过课堂小结，帮助学生梳理本节课的核心知识，巩固学习成果；点评环节能够激发学生的学习积极性，增强学习信心；课后任务能够延伸课堂学习，让学生在生活中继续深化对知识的理解和应用，提升信息意识和信息社会责任。
教学反思
本节课以校园生活情境为载体，通过三个递进式的探究活动，引导学生学习开环控制的概念、特点、工作原理及阈值的相关知识，落实了核心素养的培养要求。在教学过程中，学生参与度较高，能够积极投入到观察记录、小组讨论、硬件搭建、编程实践等活动中，在实践中深化了对知识的理解，提升了动手能力和创新思维。 从教学效果来看，大部分学生能够掌握开环控制的概念和特点，理解“输入—计算—输出”的工作原理，能够识别生活中的开环控制系统和阈值场景，部分学生能够顺利完成硬件搭建和编程任务，并设计出简单的多档位风扇控制方案。但在教学过程中也发现一些问题：一是部分学生在提炼“输入—计算—输出”的逻辑关系时存在困难，需要教师进行更多的引导和举例说明；二是硬件搭建和编程的协同操作对部分学生来说难度较大，出现了硬件连接错误、程序指令误用等问题，需要教师进行针对性的个别指导；三是小组合作学习的效率存在差异，部分小组在讨论和实践中存在分工不明确、交流不充分的情况，影响了学习效果。 针对以上问题，在今后的教学中可以采取以下改进措施：一是增加具体案例的分析，通过更多生活中的开环控制系统例子，帮助学生提炼抽象的逻辑关系，突破教学难点；二是在硬件搭建和编程环节，提前进行示范操作，制作详细的操作步骤视频，方便学生参考，同时加强课堂巡视指导，及时解决学生遇到的问题；三是在小组合作学习中，明确小组分工，制定合作规则，引导学生有序进行交流和实践，提高合作学习的效率。此外，还可以根据学生的个体差异，设计分层任务，满足不同层次学生的学习需求，让每个学生都能在课堂中有所收获。 总体来说，本节课的教学设计符合六年级学生的认知规律和新课标要求，教学目标明确，教学策略得当，教学过程完整，基本达成了预期的教学效果。在今后的教学中，将继续优化教学过程，关注学生的学习体验和能力发展，不断提升教学质量。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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