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跨学科活动——制作抢答器教学设计
课题 跨学科活动——制作抢答器 单元 描述系统 学科 信息科技 年级 六年级
教材分析 本课以“制作抢答器”为跨学科活动主题，融合信息科技、工程与数学。教材从举手判序争议出发，按“想一想、查一查、议一议、做一做、评一评”展开，引导学生用“输入—计算—输出”描述系统，借助子系统思想将多人抢答分解为单人抢答，再拓展到两人、三人。通过主控板、按键、显示屏和编程，体验需求分析、算法设计、程序实现与反思优化，培养系统思维和创新能力。
学习目标 信息意识：能发现举手判序争议，主动用数字化工具设计抢答器，关注信息准确、公平与规则意识，积极寻求技术方案解决。计算思维：能用“输入—计算—输出”描述系统，运用子系统分解多人抢答，设计算法用列表存储按键顺序并判断输出结果。数字化学习与创新：能利用主控板与编程环境搭建单人、两人及三人抢答器，迭代优化程序，体验数字化创作与创新乐趣和成就感。信息社会责任：遵守竞赛规则，尊重公平公正，善于合作交流，对抢答结果负责，形成诚信与责任意识，自觉维护数字化学习环境。
重点 理解抢答器系统的输入、计算、输出三要素；掌握单人抢答器初始化、按键触发、显示编号的程序算法；学会用列表存储按键顺序，实现两人及多人抢答；运用子系统方法将复杂问题分解为简单功能，完成主控板模拟。
难点 多人抢答器中用列表记录抢答顺序，判断存储变量第0项并清空；理解循环、条件判断与系统状态变化的配合；将按键、计算、显示子系统整合为完整系统，保证结果准确无争议。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 本课中你将学习：◎如何用“输入一计算一输出”的模式描述系统◎如何运用子系统的思想化繁为简活动任务学校里要组织抢答赛，老师很难通过举手顺序判断谁抢到了问题，好多同学对判断结果有异议，有什么好的方法来解决这个问题吗 思考抢答比赛举手判分遇到的争议，交流现实抢答遇到的问题。 创设真实情境，激发学习兴趣，引出制作抢答器的学习任务。
讲授新课 环节1：想一想两位同学举手时间相近时，人眼难以分辨其先后顺序。我们可以制作一个抢答器，让机器帮助我们更好地分辨抢答顺序。想一想，抢答器需要实现哪些功能 大胆想象：模仿电视上知识竞赛的场景，尝试制作一个抢答器。需求分析◎使用方法简单。◎能够满足全班同学的使用。◎能够准确判断抢答顺序，并显示结果，产生的抢答结果没有争议。环节2：查一查有了解决问题的方向以后，可以上网查找相关资料，从以下方面详细地了解想法实施的可能性，如：◎抢答器共有多少种状态 ◎抢答器负责输入的要素有哪些 ◎抢答器负责输出的要素有哪些 ◎抢答器怎样判断抢答顺序 整合资料并思考，这些资料对你有什么启示 还需要查找什么资料 环节3：议一议还记得子系统是怎么设计出来的吗 面对复杂的系统，可将其功能分解成多个简单的、独立的小功能，设计相应的子系统，最终得到完整的大系统。多人抢答器较难设计，可以考虑先设计一个单人抢答器。请讨论一下：怎样制作单人抢答器 根据我们的想法，先画一张单人抢答器示意图，我们能够更清楚、更全面地描述自己的想法。输入部分计算部分输出部分系统状态按下绿色按键(默认该按键编号为1)或其他开关装置主控板和程序收到按下绿色按键的输入，计算显示数字显示屏显示“1”已抢答未按下绿色按键主控板和程序判断应保持初始状态显示屏显示“0”未抢答控制过程与状态变化：当系统开始工作时，主控板和程序进行初始化设置，显示器显示“0”,系统处于“未抢答”状态；当绿色按键被按下时，按下的信号作为输入被主控板获得，程序根据输入的信号判断抢答器编号，将抢答器编号作为输出，系统处于“已抢答”状态。环节4：做一做1.单人抢答器算法已经有了一个完整的设计，那么控制部分的程序算法应该是什么样的呢 主程序：1.初始化：屏幕显示0按下按键触发程序：屏幕显示1创建程序用主控板模拟算法，在主控板环境下编写一段程序，感受单人抢答器的效果吧!前面我们一起尝试设计了一个单人抢答器，下面我们尝试在“单人”系统之上进行拓展和延伸，完成两人抢答器的设计。请将下图及表2-11所示的两人抢答器设计方案补充完整。输入部分计算部分输出部分系统状态按下绿色按键(默认该按键编号为1)或其他开关装置主控板和程序记录按键顺序，将第_____个被按下的按键编号交给输出显示屏显示_____已抢答按下红色按键(默认该按键编号为______)或其他开关装置显示屏显示______控制过程与状态变化：当系统开始工作时，主控板和程序进行初始化设置，显示器显示“0”,系统处于___状态；当任意按键被按下，按下的信号作为输入被主控板获得，程序记录__,将第_____个被按下的按键编号作为输出，显示屏显示抢答信息，系统处于“已抢答”状态。2.两人抢答器算法两人抢答器算法与单人抢答器算法有很大区别，需要使用一种存储结构，将按键顺序存储下来，请将下面的算法补充完整。程序改进主程序：1.初始化：屏幕显示02.创建一个存储变量，存储抢答顺序，初始值设为空3.一直循环下列操作：4.判断：如果存储变量第0项不为空，执行下列命令：5.输出存储变量第0项编号6.清空存储变量7.结束循环按下按键A触发程序：1.将按键编号___存入存储变量按下按键B触发程序：1.将按键编号___存入存储变量存储抢答顺序的程序如下图所示。试着按照两人抢答器的算法编写程序。程序改进试着在改进后的算法基础上，使用主控板环境模拟三人抢答器，相信同学们一定能够成功模拟出三个人同时使用的抢答器。环节5：想一想为了让我们的设计更加实用，一起反思一下当前的两人抢答器有哪些优点和不足。优点：响应及时，能够按照程序准确显示抢答结果。其他优点：_________________________________不足：主控板的显示屏有点小，提示效果较差。其他不足：_________________________________环节6：评一评在本课中我们尝试制作了抢答器，请根据下面的提示，写下反思与收获吧!内容遇到的问题解决方法感悟收获总体评价想一想①☆☆☆☆☆查一查☆☆☆☆☆议一议☆☆☆☆☆做一做☆☆☆☆☆想一想②☆☆☆☆☆环节7：小结与评价1.知识回顾如何将系统分为输入、计算、输出三部分如何设计系统与子系统如何用系统的观点看世界参考：如何将系统分为输入、计算、输出三部分观察系统工作过程，拆分三类功能要素：输入：传感器、按键等，负责接收外界信号、指令、环境数据，给系统传递信息。计算：主控板、程序，接收输入信息后进行判断、运算、处理。输出：灯、显示屏、风扇等执行设备，接收计算结果，做出对应的动作、显示、声光反馈。任何系统都可以按照 “接收信息 — 处理信息 — 做出反应” 这个流程，把部件划分到输入、计算、输出三个部分。如何设计系统与子系统化繁为简拆分：遇到复杂大系统，把整体功能拆解成多个拥有独立输入 计算 输出功能的小功能模块，每一个独立模块就是子系统。先做简单子系统：优先完成简单子系统的设计调试，例如做多人抢答器先完成单人抢答器。组合子系统：把各个子系统组合在一起，协同工作，共同实现完整大系统的全部功能。如何用系统的观点看世界判断事物：分辨它是一个系统、还是某个系统的要素、或是一个子系统。用「输入 计算 输出」模式分析事物，看它接收什么信息、如何处理、产生什么结果。明白系统之间会相互嵌套、相互影响；大系统由子系统组成，一个事物可以同时是系统，又属于更大系统的组成部分。分析生活设备、自然现象时，从整体角度看待，不只孤立看单个零件，关注各部分之间的联系和整体实现的功能。2.思维导图3.反思与评价空调遥控器是空调系统中的要素吗 请判断：抢答器的子系统可以分为按键系统、计算系统、显示系统。在智能家居系统中你能想到的子系统有哪些 请讨论一下：城市交通系统是哪个系统的子系统 在本单元学习过程中，肯定少不了与他人互动交流、参与作品制作等活动。请你就此进行总结与反思，以便更好地促进自身成长。从同伴那里学到了什么 向同伴分享过哪些观点 工具、方法的使用是否得当 所开发项目还有哪些可以优化的地方 参考：1. 空调遥控器是空调系统中的要素吗？答：是。遥控器属于空调系统的要素，它向空调发送操作指令，承担系统的输入功能，是构成空调系统的组成部分。2. 请判断：抢答器的子系统可以分为按键系统、计算系统、显示系统。答：这句话正确。按键负责输入信号，主控程序负责计算判断抢答顺序，显示屏负责输出抢答结果，三者各自具备独立的输入 计算 输出功能，可以作为抢答器的子系统。3. 在智能家居系统中你能想到的子系统有哪些？答：照明控制子系统、安防监控子系统、温湿度空调控制子系统、门窗窗帘控制子系统、语音交互子系统等。每个子系统完成一项独立功能，共同组成智能家居大系统。4. 请讨论一下：城市交通系统是哪个系统的子系统？答：城市交通系统可以看作城市社会系统（城市综合系统）的一个子系统。城市综合系统还包含城市环境、公共服务、城市经济等其他子系统；交通系统为城市运转服务，受城市大系统约束，同时又会影响城市整体运行。 小组讨论抢答器需要实现的功能，梳理使用要求。搜集抢答器相关资料，思考抢答器的状态、输入输出要素、判断抢答顺序的原理。小组探讨单人抢答器制作方案，填写系统要素表格，分析输入 计算 输出与系统状态。学习单人抢答器算法；补充两人抢答器填空；理解列表存储抢答顺序；在主控板编写、调试单人、双人抢答器程序，尝试拓展三人抢答器。结合作品，填写抢答器其他优点、其他不足，思考改进方向。填写评价表格，梳理实践中遇到的问题、解决方法与学习感悟，开展自评。回顾输入 计算 输出、系统与子系统知识点；完成教材思考问答题；梳理单元思维导图。 培养需求分析意识，明确作品要解决的实际问题。锻炼信息搜集整理能力，初步建立抢答器系统认知。运用子系统化繁为简，先从简单单人模型入手，理解系统三部分构成。落实计算思维，掌握列表、条件、循环，亲历算法设计到程序实现的数字化创作过程。学会从功能角度对作品进行评价、反思，形成迭代优化意识。引导学生复盘整个项目过程，提升自我反思与总结能力。巩固单元核心概念，学会用系统的观点分析生活实例。
课堂练习 一、选择题1.抢答器中，按键按下这个动作属于系统的哪一部分（）A.输出部分B.计算部分C.输入部分D.存储部分2.设计多人抢答器时，我们先设计单人抢答器，再进行拓展，这运用的思想是（）A.子系统拆分，化繁为简B.直接复制C.只关注输出D.只关注输入3.两人抢答器要记录按键按下的先后顺序，需要借助什么存储按键信息（）A.显示屏B.列表（存储变量）C.按键D.喇叭二、判断题1.抢答器系统可以拆分为按键子系统、计算子系统、显示子系统。（）2.抢答器初始化完成后，系统处于“已抢答”状态。（）3.“输入—计算—输出”是描述系统的一种模式。（）4.多人抢答器，程序只需要记录最后按下的按键编号。（）三、简答题1.简述抢答器系统中，输入、计算、输出分别对应什么部件/操作。2.说一说利用子系统思想解决复杂问题有什么好处？参考答案一、选择题C解析：按键按下是给系统送入信号，属于输入。A解析：把复杂多人抢答拆成简单单人抢答，是子系统化繁为简的思想。B解析：使用列表（存储变量）保存按键的抢答顺序。二、判断题√×解析：初始化后显示屏显示0，系统处于未抢答状态。√×解析：需要记录第一个按下的按键，判断抢答先后。三、简答题答：输入：抢答按键（接收按下的信号）；计算：主控板和程序，判断按键按下的先后顺序；输出：显示屏，显示抢答编号、抢答状态。答：可以把复杂大系统拆解成多个简单、独立的小功能子系统，降低设计难度，化繁为简，便于理解、设计与调试。 独立完成选择、判断、简答课堂习题，核对答案订正错题。 检测学生对系统三要素、子系统思想、抢答器算法等知识点掌握情况，巩固重难点。
课堂小结 本课以抢答器为载体，学习用“输入—计算—输出”描述系统，运用子系统思想化繁为简。从单人按键显示，到两人、三人用列表记录抢答顺序，完成程序模拟。大家经历了需求、设计、编程、反思，体会到准确、公平与合作的重要性，课后可继续优化作品。 跟随教师回顾本课流程，复述抢答器系统、子系统分解、列表记录抢答顺序等要点，交流课后优化设想。 梳理本课知识脉络，强化系统思维，鼓励课后继续创新实践。
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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