资源简介

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最简单的系统——构成系统的要素教学设计
课题 最简单的系统——构成系统的要素 单元 描述系统 学科 信息科技 年级 六年级
教材分析 本课是小学信息科技六年级“描述系统”单元的起始内容。教材以“最简单的系统”为切入点，遵循从具象到抽象的认知规律，引导学生通过拆解日常事物，认识系统的基本构成要素，为后续学习系统的特征、功能与优化奠定知识基础，承担单元奠基的作用。教材内容贴合学生生活经验，选取熟悉的实物与场景案例，将抽象的系统概念具象化，聚焦系统要素的识别与分析，着力培养学生的系统思维与计算思维，落实信息科技学科核心素养。
学习目标 1.信息意识：感知生活与数字场景中系统的普遍存在，能识别简单系统的构成要素，建立整体由部分组成的基本认知。2.计算思维：经历拆解生活实例的探究过程，梳理系统要素及关联，掌握结构化分析方法，完成具象到抽象的思维转化。3.数字化学习与创新：运用思维导图等数字化工具梳理系统要素，借助数字工具呈现系统结构，提升数字化表达应用能力。4.信息社会责任：体会系统思想的应用价值，认同要素协同的重要性，树立整体协同观念，理性看待数字化生活中的问题。
重点 认识系统的基本构成要素，掌握识别与梳理简单系统组成部分的方法，理解系统各要素之间的依存与关联关系，能结合生活实例完成系统要素的拆解与分析，初步建立系统整体认知，为后续单元的系统知识学习筑牢基础。
难点 实现从具象实物到抽象系统概念的思维转化，准确把握系统各要素间的内在关联，理解要素协同对系统整体功能的支撑作用，形成从系统视角分析日常事物的思维方式。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 1.单元概述第一单元我们知道了什么是系统，系统普遍拥有输入、计算、输出三个部分。那么哪些是输入 哪些是输出 输入和输出之间又是什么关系呢 本单元我们将研究系统的内部，学习用系统的观点分析和看待世界。你将学习◎如何将系统分为输入、计算、输出三个部分◎系统与子系统是什么关系◎如何用系统的观点看世界你知道吗 描述“计算机系统”一般都会提到“输入设备”和“输出设备”。计算机的输入输出形式多种多样，常见的输入形式有键盘输入、鼠标输入、触摸屏输入、语音输入、传感器输入、网络输入等，常见的输出形式有图形输出、语音输出、文字输出、网络输出等。学习热身下面是一个系统的示意图，你能猜出这个系统的功能吗 2.本课中你将学习：◎构成系统的要素如何分类◎如何描述系统的构成随着信息科技的发展，各种系统为我们的生活提供了越来越便利的服务，如自动感应门和全自动洗衣机解放了人们的双手，智能家居系统为人们提供舒适方便的生活环境……这些系统都由很多硬件设备组成，它们就是系统的要素。 回顾系统“输入-计算-输出”的旧知，思考抢答器示意图的系统功能，举例生活中系统的输入输出形式，明确单元学习方向。明确本课学习目标，列举身边的智能系统实例，感知系统由硬件要素构成的特点。 衔接新旧知识，用具象案例激发探究兴趣，建立单元学习预期，铺垫系统分析的基础框架。锚定本课学习任务，以生活实例拉近抽象概念与学生的距离，引发探究动力。
讲授新课 环节1：系统的要素分类如下图所示，我们以自动感应门为例，它是由什么要素组成的呢 这些组成要素又是怎样联系起来完成自动感应门系统的功能呢 系统具有“输入一计算一输出”的计算模式，我们也可以将组成系统的要素分为输入、计算、输出三类。环节2：设计彩色灯光系统如图所示，六(1)班借用学校多媒体教室举办节日庆祝活动，同学们用气球布置完教室后，总觉得节日氛围还不够浓厚，仔细观察后发现，原来缺少绚丽多彩的灯光。如果有一个彩色灯光系统就好了，像电视里的联欢会那样，灯光闪烁变换，会让现场的气氛更热烈饱满。我们已经知道生活中普遍存在着具有“输入一计算一输出”模式的系统，尝试用这种模式分析彩色灯光系统的构成要素，描述它的控制过程与状态变化，从而设计出我们想要的作品。制作彩色灯光系统的关键是根据用户输入的指令，控制灯光显示的颜色和时间。根据我们的想法，按照输入、计算、输出三个功能模块，制作彩色灯光系统所需要的要素，如表2-1所示。输入部分计算部分输出部分对应状态按下按钮A(或其他开关装置)主控板收到按下按钮A的输入，执行灯光颜色变换的程序命令灯带任意变换灯光颜色按下按钮B(或其他开关装置)主控板收到按下按钮B的输入，执行灯光连续闪烁的程序命令灯带灯光连续闪烁按下按钮C(或其他开关装置)声音传感器主控板收到按下按钮C的输入，执行灯光随音乐变化的程序命令灯带灯光随音乐变换无将灯带布置成想要的图案灯带灯光组成图案控制过程与状态变化：按照“输入一计算一输出”的顺序，描述系统运行的过程和状态变化。彩色灯光系统通过A、B、C三个按钮的输入控制三种灯光效果的切换，使整个系统处于三种不同的工作状态；计算部分在接收到不同的输入指令以后，启动不同的控制程序，改变灯带的输出效果，用时间控制灯光颜色的变换速度(即多长时间改变一次颜色),用时间控制灯光的闪烁(打开与关闭)频率(即多长时间闪烁一次),用声音强弱控制灯带亮灯数量，实现灯光随音乐变换。环节3：利用编程实现彩色灯光系统根据设计思路，模拟彩色灯光系统。使用主控板编程制作一个简易彩色灯光系统。按照输入、计算、输出、其他四部分准备设备，如下页图和表2-2所示。部分设备功能输入按钮(3个)、声音传感器获取操作指令、收集声音计算主控板计算处理灯带显示的颜色和时间输出灯带显示灯光其他电源、连接线提供电能、连接设备彩色灯光系统由主控板、控制按钮、RGB灯带等组成。当用户按下按钮时，主控板计算处理RGB灯带显示的颜色与时间，然后RGB灯带显示灯光。算法描述接下来，根据上述思路设计相配套的算法，对整个系统进行控制。主程序：1.创建灯光变换时间变量，设定初始值为5秒2.创建灯光闪烁时间变量，设定初始值为1秒3.打开灯带按下按钮A时触发程序：1.结束其他灯光控制2.RGB灯带亮起红光3.一直循环下列操作：4.灯带保持当前颜色5秒5.灯带按照红、绿、蓝顺序变换6.结束循环按下按钮B时触发程序：1.结束其他灯光控制2.一直循环下列操作：3.打开灯带所有灯光4.保持1秒5.关闭灯带所有灯光6.保持1秒7.结束循环按下按钮C时触发程序：1.结束其他灯光控制2.一直循环下列操作：3.接收声音传感器的输入4.将传感器声音数值映射到灯带发光数量5.打开灯带6.保持1秒7.结束循环程序实现我们已经初步设计出彩色灯光系统，下面完成计算部分的程序。根据算法的描述，编写彩色灯光系统的程序，主程序如下页图所示。按下按钮A时，灯带连续变换颜色的程序如下图。按下按钮B时，灯光连续闪烁的程序如下图。请根据已学知识，尝试完成灯光连续闪烁和灯光随音乐变换的程序。反思与改进可以从输入、计算、输出三个环节，系统、全面地考虑当前的彩色灯光系统的优点和不足，如表2-3所示。环节优点不足输入通过按钮和声音输入，可以很好地完成系统控制按钮控制需要有连接线，操作起来不太方便，如果用遥控方式会更加便利计算采用不同事件触发的方式设计程序，减少了大量循环，程序运行速度快灯光变换时间固定，样式可以再增加一些，例如流水灯效果输出闪烁效果和颜色变换非常漂亮，满足了联欢会需要灯带有些小，不能完美地烘托氛围，可以再改进环节4：生活中常见的系统现实中系统都是由各种要素构成的，有的系统比较简单，构成要素少，如手电筒由电池、开关、外壳、电珠等构成；有的系统比较复杂，构成要素比较多，如感应水龙头，主要由传感器、控制器、电动机、连接线等构成。无论系统复杂程度如何，构成的要素多少，我们都可以将这些要素分成输入、计算、输出三大类。环节5：探索请尝试分析电烤箱系统的组成要素，并将这些要素按照输入、计算、输出进行分类。环节6：拓展请根据大家的建议，进一步完善彩色灯光系统，尝试制作一个更加出色的节日灯带，烘托节日气氛!系统优化挑战——彩色灯光系统升级1. 输入端：思考可替代按钮的新型输入方式（如遥控、人体感应、光线感应）；2. 计算端：设计 1 种新的灯光效果逻辑（如流水灯、渐变呼吸灯）；3. 输出端：思考灯带之外可搭配的输出设备（如小型音箱） 观察自动感应门工作示意图，拆解其组成部分，尝试将要素对应归类为输入、计算、输出三类。结合联欢会场景思考灯光需求，分组讨论彩色灯光系统的组成，按 “输入 - 计算 - 输出” 梳理对应要素与工作状态。认识系统各部件的功能归属，理解算法逻辑，尝试补充完善灯光控制程序，完成简易系统模拟。观察手电筒、感应水龙头的结构，自主完成要素分类，同桌间交流核对。独立分析电烤箱的组成要素，按三类完成划分，分享自己的分析结果。分组讨论现有灯光系统的不足，从输入、计算、输出维度提出优化设想。 以熟悉的生活实物为载体，具象化系统要素分类方法，建立核心分析框架。创设真实任务情境，引导学生主动运用分类方法拆解系统，锻炼结构化分析能力。将系统分析落地为实践操作，通过编程深化对要素协同运作的理解，落实计算思维培养。拓展案例范围，巩固要素分类方法，实现知识的迁移应用。检验知识掌握情况，锻炼独立分析与表达能力，强化方法迁移。延伸课堂学习，培养反思优化意识与创新思维，深化对系统协同的理解。
课堂练习 一、选择题1. 在自动感应门系统中，负责监测 “有人走近或离开” 的传感器，属于系统要素的哪一类？（ ）A. 输入部分B. 计算部分C. 输出部分D. 辅助供电部分2. 在彩色灯光系统中，主控板承担接收指令、运行控制程序的功能，它属于系统的？（ ）A. 输入部分B. 计算部分C. 输出部分D. 连接部分3. 下列设备中，属于系统输出部分的是？（ ）A. 控制按钮B. 声音传感器C. RGB 灯带D. 主控板二、判断题1. 所有系统的构成要素只能划分为输入、计算、输出三类，不存在其他组成部分。（ ）2. 在彩色灯光系统中，按下按钮 A 发出颜色变换指令的过程，属于系统的输入环节。（ ）3. 普通手电筒系统里，电珠（灯泡）承担发光功能，是系统的计算部分。（ ）4. 系统的输入只能通过物理按钮实现，声音、光线等信号不能作为输入形式。（ ）5. 按照 “输入 - 计算 - 输出” 的框架拆解系统，能够帮助我们理清系统的工作逻辑。（ ）三、解答题1. 请结合本课所学知识，将感应水龙头系统的核心要素（传感器、控制器、出水阀门）按照输入、计算、输出三类进行划分。2. 简述彩色灯光系统中，按下按钮 B 后，系统 “输入 - 计算 - 输出” 的完整工作过程。参考答案一、选择题1. A2. B3. C二、判断题1. ×（系统还包含电源、连接线等其他辅助要素）2. √3. ×（电珠属于输出部分）4. ×（声音、光线等都可通过对应传感器作为系统输入）三、解答题1. 输入部分：传感器；计算部分：控制器；输出部分：出水阀门。2. 输入：按下按钮 B，向系统发出灯光连续闪烁的控制指令；计算：主控板接收指令，结束其他灯光控制程序，运行灯光闪烁程序，按设定时间间隔控制灯带通断；输出：灯带按照设定频率完成亮灭交替，呈现连续闪烁的效果。 独立完成选择、判断与解答题，完成后同桌互评，订正错题。 当堂检测学习成效，查漏补缺，强化对系统要素分类、工作过程的认知。
课堂小结 同学们，本节课我们学习了系统的构成要素，知道了无论简单还是复杂的系统，都可按照 “输入 — 计算 — 输出” 的框架拆解核心组成部分。我们结合自动感应门、彩色灯光系统、手电筒等生活案例，掌握了系统要素的分类方法，理解了输入收集信号、计算处理指令、输出实现功能的协同运作逻辑，初步形成了结构化分析系统的思维方式。课后大家可以试着用今天的方法，分析身边常见的电子设备。 跟随教师回顾核心知识，梳理系统分析方法，分享本课学习收获。 巩固梳理所学内容，强化系统分析思维，引导将方法迁移到生活场景。
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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