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第四节《智能灯光系统的设计》教学设计
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教材分析 本课是第二单元的最后一课，属于综合设计实践活动。教材以“设计智能灯光系统”为任务，引导学生综合运用本单元所学的系统拆分与组合、信息系统、计算机控制系统等知识，完成三项任务：1.将智能灯光系统拆分为子系统或模块；2.绘制系统层次图；3.绘制系统工作流程图。课程旨在通过项目式学习，帮助学生将理论知识转化为设计实践能力。
学情分析 学生通过本单元前三课的学习，已经掌握系统的拆分与组合、信息系统的五大要素、计算机控制系统的工作原理等知识，本课将引导学生综合运用这些知识完成智能灯光系统的设计方案。学生对“设计”类任务兴趣浓厚，但需要教师提供清晰的设计框架和指导。
教学目标 信息意识： 能综合运用系统拆分与组合、信息系统、计算机控制系统等知识解决实际问题； 2.理解智能灯光系统的功能需求和应用价值。 计算思维： 能根据功能需求将智能灯光系统拆分为若干子系统或模块； 2.能绘制系统层次图和工作流程图，清晰表达系统的结构和信息流动。 数字化学习与创新： 能创造性地设计智能灯光系统的功能，并用规范的方式表达设计方案。 信息社会责任： 在小组合作中培养团队协作能力和设计思维。
教学重难点 教学重点：完成智能灯光系统的功能拆分、层次图绘制和流程图绘制。 教学难点：能规范地绘制工作流程图，清晰表达信息流动方向。
教学准备 多媒体课件、智能灯光系统功能表模板、拆分表模板、系统层次图模板、工作流程图示例、教材P55-59相关图文。
教学环节 时间 教师活动 学生活动 设计意图
一、情境导入发布任务（4分钟） 4 1. 回顾本单元： “同学们，通过第二单元的学习，我们掌握了哪些知识和技能？”
2. 引导学生回顾：拆分与组合、信息系统五要素、计算机控制系统等。
3. 情境导入： “正确使用灯光可以保护视力，但家庭用光需求多种多样——有人需要明亮的光线阅读，有人需要柔和的光线休息。我们能否设计一个智能灯光系统，来实现家庭用光的智能控制呢？”（出示教材P55情境图）
4. 发布任务： “今天，我们就当一回‘智能家居设计师’，完成一个智能灯光系统的设计。”
过渡： “设计智能灯光系统，需要分三步走——我们先看第一步。” 1. 回顾本单元所学知识。
2. 了解设计任务的背景和意义。
3. 明确本课的设计任务。 回顾本单元核心知识，为综合运用做准备。通过“用光需求”的真实问题，激发设计动机。
二、设计实施（30分钟）
任务一：功能设计 1. 出示教材P56“智能灯光系统功能表”，介绍常见功能：
- 自动开关：感应人的活动并自动开关灯
- 亮度调节：根据需求调节灯光亮度
- 声音控制：通过语音或声音控制灯光
- 远程控制：用手机App远程控制灯光
2. 布置任务（教材P56）： “请小组讨论，你们设计的智能灯光系统要实现哪些功能？填写功能表。”
3. 巡视指导，鼓励学生发挥创意。
4. 请小组分享功能设计方案。
过渡： “有了功能设计，我们来看看这些功能分别由哪些子系统或模块来完成。” 1. 了解常见的智能灯光功能。
2. 小组讨论，确定本组的设计目标和功能列表。
3. 填写教材P56功能表。
4. 分享功能设计方案。 从功能需求出发，明确设计目标。学生可自主选择功能组合，体现灵活性和创造性。
1. 出示教材P57“智能灯光系统拆分表”和任务说明。
2. 讲解： “根据功能表，将智能灯光系统拆分成多个子系统或模块。比如，要检测环境信息，需要‘环境感知系统’；要控制开关，需要‘开关控制系统’。”
3. 示例： 智能灯光系统可拆分为——
- 环境感知系统：检测光线强度、人体活动
- 控制决策系统：根据感知信息决定开关和亮度
- 执行系统：执行开关、调光操作
- 远程通信系统：与手机App通信，接收远程指令
4. 布置任务： “请根据功能表，完成拆分表，将系统拆分为4-6个子系统或模块。”
5. 巡视指导。
过渡： “拆分完成后，我们用系统层次图把这些子系统之间的关系画出来。” 1. 观察拆分表示例。
2. 小组讨论，完成系统拆分表的填写。
3. 确定各子系统的名称和功能描述。 运用“系统的拆分与组合”知识，将大系统分解为可管理的子系统或模块，培养分解问题的能力。
1. 出示教材P58系统层次图模板。
2. 讲解： “系统层次图表示系统的层级关系——最顶层是总系统，下一层是子系统，再下一层是更小的模块。”
3. 示例： 以智能灯光系统为例，顶层是“智能灯光系统”，第二层是“环境感知系统”“控制决策系统”“执行系统”等。
4. 布置任务： “请根据拆分表，在教材P58的层次图上完成绘制。”
5. 巡视指导，关注层级关系的表达是否清晰。
过渡： “层次图展示了系统的‘静态结构’。接下来，我们需要画出工作流程图，展示系统的‘动态过程’。” 1. 观察系统层次图模板。
2. 根据拆分表，在层次图上填写各层级。
3. 检查层级关系的正确性。 将拆分结果图形化，培养学生用层次图表达系统结构的能力。
1. 出示教材P59智能灯光系统工作流程图示例。
2. 讲解： “工作流程图展示系统的工作过程——用方框表示步骤，用箭头表示顺序，用菱形表示判断。这与我们之前学的流程图是相同的。”
3. 引导分析： “看这个流程图——开始→检测光线→判断是否过暗→是→开灯；否→关灯→结束。这是分支结构，还记得吗？”
4. 复习流程图的三种基本结构。
5. 布置任务： “请根据你们的系统设计，在教材P59绘制工作流程图。”
6. 巡视指导，重点关注箭头方向是否合理、判断框的使用是否正确。
过渡： “完成了设计，我们来互相欣赏一下大家的作品。” 1. 观察工作流程图示例。
2. 回顾流程图的绘制规范。
3. 小组合作，绘制智能灯光系统的工作流程图。
4. 检查流程图的规范性和逻辑正确性。 综合运用流程图技能，将系统的动态工作过程图形化表达。与五年级所学流程图知识衔接。
三、展示交流评价反思（5分钟） 5 1. 组织展示： “请各小组展示你们的设计——功能表、层次图和工作流程图。”
2. 请2-3个小组上台展示，讲解设计思路。
3. 引导互评（教材P59）： “看看其他小组的设计，他们的系统结构清晰吗？流程图规范吗？功能有创意吗？”
4. 教师点评： 肯定各小组的优点，指出共性问题，提出改进建议。
5. 引导反思： “在设计过程中，你们遇到了什么困难？是怎么解决的？有什么值得骄傲的地方？” 1. 小组代表展示设计成果。
2. 其他小组认真观看，提出评价和建议。
3. 参与互评，记录改进方向。
4. 反思设计过程，分享心得体会。 通过展示交流，锻炼表达能力。通过互评和反思，促进深度学习。
四、课堂总结布置作业（1分钟） 1 1. 教师总结： “同学们，通过今天的设计实践，我们综合运用了本单元所学的所有知识——从拆分与组合到信息系统，从计算机控制系统到流程图。你们设计的智能灯光系统不仅有明确的功能，还有清晰的层次结构和完整的工作流程。这就是‘系统设计师’的工作——用结构化的思维解决实际问题！”
2. 布置作业：
- 基础性作业： 完善本组的智能灯光系统设计方案（功能表、拆分表、层次图、流程图）。
- 实践性作业（选做）： 如果有条件，尝试用Arduino等平台实现智能灯光系统的部分功能（如自动感应开关）。 1. 聆听教师总结。
2. 记录作业要求。 总结设计实践的意义和价值，激励学生持续用系统思维解决问题。
板书设计 第四课：智能灯光系统的设计 一、设计任务： 设计智能灯光系统——实现家庭用光的智能控制 二、设计三步走： 1. 功能设计（功能表）→ 系统要实现什么？ 2. 系统拆分（拆分表）→ 由哪些子系统组成？ 3. 层次图 + 流程图 → 系统的结构和过程 三、设计工具： 功能表 → 拆分表 → 层次图 → 流程图 四、评价标准： 功能完整、有创意 层次清晰、结构合理 流程图规范、逻辑正确
课后反思
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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