资源简介

(共43张PPT)
第五课
最简单的系统——构成系统的要素
（湘教版）六年级
上
01
学习目标
内容总览
02
新知导入
03
探究新知
04
课堂练习
05
课堂总结
学习目标
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。
01
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。
02
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。
03
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。
04
信息意识
计算思维
数字化学习与创新
信息社会责任
新知导入
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。
新知导入
单元概述：
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
新知导入
单元概述：
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。
新知导入
单元概述：
学习热身
右侧是一个系统的示意图，你能猜出这个系统的功能吗
探究新知
环节2：设计彩色灯光系统
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。
探究新知
环节1：系统的要素分类
如图所示，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
探究新知
环节1：系统的要素分类
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。
探究新知
环节2：设计彩色灯光系统
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，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。
新知导入
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。
探究新知
环节2：设计彩色灯光系统
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。
探究新知
环节2：设计彩色灯光系统
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。
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
探究新知
环节2：设计彩色灯光系统
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。
1.输入控制:通过A、B、C三个按钮切换三种灯光效果。
2.计算与控制:接收输入后，启动不同的控制程序。
3.效果实现:
用时间控制颜色变换速度。
用时间控制灯光闪烁频率。
用声音强弱控制亮灯数量，实现灯光随音乐变换。
探究新知
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，如图所示。
探究新知
环节3：利用编程实现彩色灯光系统
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
探究新知
环节3：利用编程实现彩色灯光系统
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。
探究新知
环节3：利用编程实现彩色灯光系统
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。
算法描述
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
探究新知
环节3：利用编程实现彩色灯光系统
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
算法描述
探究新知
环节3：利用编程实现彩色灯光系统
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
算法描述
探究新知
环节3：利用编程实现彩色灯光系统
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
算法描述
探究新知
环节3：利用编程实现彩色灯光系统
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，主程序如图所示。
程序实现
探究新知
环节3：利用编程实现彩色灯光系统
按下按钮A时，灯带连续变换颜色的程序如图。
程序实现
探究新知
环节3：利用编程实现彩色灯光系统
按下按钮B时，灯光连续闪烁的程序如下图。
程序实现
探究新知
环节3：利用编程实现彩色灯光系统
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。
程序实现
探究新知
环节3：利用编程实现彩色灯光系统
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，如表所示。
反思与改进
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
探究新知
环节4：生活中常见的系统
简单系统:手电筒
构成要素:电池、开关、外壳、电珠等。
特点:构成要素少，结构简单。
复杂系统:感应水龙头
构成要素:传感器、控制器、电动机、连接线等。
特点:构成要素多，结构复杂。
核心观点：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。
探究新知
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。
探究新知
环节5：探索
案例分析：电烤箱系统
01 输入 (Input)
能量供给
接入市电提供持续电能，为烤箱运转提供动力基础，是系统启动的前提。
指令交互
通过旋钮或触控面板设定温度、时长与烘烤模式，将用户需求转化为电信号。
待烤食材
面包、肉类等原料放入炉腔，作为系统加工的对象，是物质层面的核心输入。
02 计算 (Processing)
核心解析
内部电路板接收并解析指令，根据预设算法生成加热逻辑，统筹全局运作。
精准执行
控制电热管的通断功率，并驱动风扇实现热空气对流，确保受热均匀。
闭环反馈
温度传感器实时回传炉内温度，动态调节输出功率，维持恒温控制。
03 输出 (Output)
核心价值
食材完成化学与物理变化，达到预设熟度与口感，产出美味的烘烤成品。
能量转化
电能转化为热能（加热）与光能（炉内照明），辅助观察与烹饪过程。
状态反馈
显示屏实时显示温度、剩余时间，指示灯提示工作状态，实现人机交互。
探究新知
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!
探究新知
环节6：拓展
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）。
系统优化挑战——彩色灯光系统升级
课堂练习
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
一、选择题
A
课堂练习
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
一、选择题
B
课堂练习
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
一、选择题
C
课堂练习
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。（ ）
二、判断题
课堂练习
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）
参考：
课堂练习
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。
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。
三、解答题
课堂练习
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。
参考：
课堂总结
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。
课堂板书
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php
让备课更有效
www.21cnjy.com
Thanks!

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