《控制系統(tǒng)有特點》教案-2024-2025學(xué)年人教版（2024）小學(xué)信息科技六年級（全一冊）核心素養(yǎng)目標(biāo)信息意識學(xué)生能夠主動察覺生活中各類控制系統(tǒng)的存在，如智能家居控制系統(tǒng)、交通信號燈控制系統(tǒng)等，敏銳感知不同控制系統(tǒng)所處理的信息類型與特點，增強對控制系統(tǒng)信息的敏感度。理解控制系統(tǒng)中信息的傳遞、處理和反饋機制，認(rèn)識到信息在控制系統(tǒng)運行中的關(guān)鍵作用，形成主動關(guān)注控制系統(tǒng)信息流動的意識。計算思維通過分析控制系統(tǒng)的工作過程，引導(dǎo)學(xué)生抽象出其中的邏輯結(jié)構(gòu)和算法模型，學(xué)會運用分解、抽象、建模等計算思維方法理解和描述控制系統(tǒng)的運行邏輯。培養(yǎng)學(xué)生運用流程圖、自然語言等工具準(zhǔn)確描述控制系統(tǒng)工作流程和特點的能力，能夠從計算思維的角度分析控制系統(tǒng)的優(yōu)化方向，提升邏輯推理和問題解決能力。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新引導(dǎo)學(xué)生借助數(shù)字化工具，如控制系統(tǒng)模擬軟件、在線虛擬實驗平臺等，自主探究不同類型控制系統(tǒng)的特點和運行機制，提高自主學(xué)習(xí)和探索能力。鼓勵學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)新思維，針對現(xiàn)有控制系統(tǒng)的特點，提出改進或創(chuàng)新設(shè)計的思路，嘗試設(shè)計具有獨特功能和特點的控制系統(tǒng)方案，培養(yǎng)創(chuàng)新實踐能力。信息社會責(zé)任讓學(xué)生了解控制系統(tǒng)在社會發(fā)展中的重要作用和廣泛應(yīng)用，認(rèn)識到控制系統(tǒng)的設(shè)計和運行對社會、環(huán)境和人類生活的影響，增強對信息技術(shù)的社會責(zé)任感。培養(yǎng)學(xué)生正確使用和對待控制系統(tǒng)的意識，引導(dǎo)學(xué)生在參與控制系統(tǒng)相關(guān)活動時，遵守法律法規(guī)和道德規(guī)范，關(guān)注系統(tǒng)安全、隱私保護等問題，樹立正確的價值觀和道德觀。教學(xué)重難點教學(xué)重點深入理解控制系統(tǒng)的基本組成部分，包括輸入、處理、輸出和反饋環(huán)節(jié)，掌握各部分在系統(tǒng)運行中的功能和作用。熟練掌握控制系統(tǒng)的主要特點，如目的性、整體性、相關(guān)性、環(huán)境適應(yīng)性等，能夠結(jié)合具體案例準(zhǔn)確分析和闡述這些特點。學(xué)會運用合適的方法和工具描述控制系統(tǒng)的工作流程和特點，提高學(xué)生的表達和分析能力。教學(xué)難點理解控制系統(tǒng)各組成部分之間復(fù)雜的相互關(guān)系和協(xié)同工作機制，以及如何通過反饋環(huán)節(jié)實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和優(yōu)化調(diào)整。能夠?qū)⒖刂葡到y(tǒng)的特點靈活應(yīng)用于實際問題的分析和解決，從系統(tǒng)整體的角度出發(fā)，綜合考慮各方面因素，對控制系統(tǒng)進行評價和改進。教學(xué)過程導(dǎo)入新課生活場景視頻展示教師通過多媒體播放一段包含多種控制系統(tǒng)應(yīng)用場景的視頻，如智能溫室中自動調(diào)節(jié)溫度、濕度的控制系統(tǒng)，城市地鐵運行的調(diào)度控制系統(tǒng)，家庭中智能音箱根據(jù)語音指令播放音樂的控制系統(tǒng)等。播放結(jié)束后，提問學(xué)生：“在剛才的視頻中，大家都看到了哪些控制系統(tǒng)？這些系統(tǒng)是如何工作的？它們有什么共同之處？”引導(dǎo)學(xué)生觀察視頻內(nèi)容，思考控制系統(tǒng)的相關(guān)問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和好奇心。設(shè)計意圖：以生動直觀的視頻展示生活中常見的控制系統(tǒng)應(yīng)用場景，讓學(xué)生快速感知控制系統(tǒng)的多樣性和實用性，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為后續(xù)教學(xué)做好鋪墊。問題引導(dǎo)思考教師進一步提問：“同學(xué)們，在我們的日常生活中，還有哪些地方存在控制系統(tǒng)呢？這些控制系統(tǒng)對我們的生活產(chǎn)生了怎樣的影響？”鼓勵學(xué)生積極發(fā)言，分享自己在生活中發(fā)現(xiàn)的控制系統(tǒng)實例，如自動感應(yīng)水龍頭、電梯控制系統(tǒng)等。在學(xué)生回答后，教師對學(xué)生的分享進行總結(jié)和補充，引出本節(jié)課的主題——控制系統(tǒng)有特點，強調(diào)了解控制系統(tǒng)特點對于理解和設(shè)計控制系統(tǒng)的重要性。設(shè)計意圖：通過開放性問題引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活實際，拓展思維，加深對控制系統(tǒng)的認(rèn)識，同時自然地導(dǎo)入新課內(nèi)容，讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。新課講授控制系統(tǒng)的基本組成講解教材內(nèi)容解讀：教師引導(dǎo)學(xué)生翻開教材，找到關(guān)于控制系統(tǒng)基本組成的相關(guān)內(nèi)容，逐句朗讀并詳細解釋：“控制系統(tǒng)通常由輸入、處理、輸出和反饋等環(huán)節(jié)組成。輸入環(huán)節(jié)負(fù)責(zé)接收外界的信息或指令，例如在智能溫控系統(tǒng)中，溫度傳感器檢測到的室內(nèi)溫度就是輸入信息；處理環(huán)節(jié)對輸入信息進行分析和處理，就像大腦對信息進行思考和判斷，智能溫控系統(tǒng)中的控制器會根據(jù)設(shè)定的溫度和檢測到的實際溫度進行比較和計算；輸出環(huán)節(jié)則是將處理后的結(jié)果以一定的形式表現(xiàn)出來，如智能溫控系統(tǒng)控制空調(diào)的制冷或制熱來調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度；反饋環(huán)節(jié)會將輸出的結(jié)果再次送回輸入，以便系統(tǒng)根據(jù)實際情況進行調(diào)整，比如溫度傳感器持續(xù)監(jiān)測調(diào)節(jié)后的室內(nèi)溫度，將信息反饋給控制器，實現(xiàn)溫度的穩(wěn)定控制?！睂嵨镎故九c演示：教師拿出一個簡易的自動澆水控制系統(tǒng)模型（由土壤濕度傳感器、小型控制器、水泵和水箱組成），現(xiàn)場演示系統(tǒng)的工作過程。在演示過程中，詳細介紹每個部件對應(yīng)控制系統(tǒng)的哪個組成部分，以及它們是如何協(xié)同工作的。例如，土壤濕度傳感器作為輸入部分檢測土壤濕度，控制器作為處理部分根據(jù)預(yù)設(shè)濕度值和檢測值進行判斷，當(dāng)土壤干燥時，控制器向水泵（輸出部分）發(fā)出指令進行澆水，同時土壤濕度傳感器持續(xù)監(jiān)測土壤濕度，將信息反饋給控制器，保證土壤濕度維持在合適范圍。師生互動討論：教師提問：“同學(xué)們，結(jié)合剛才的講解和演示，大家想一想，如果控制系統(tǒng)缺少了反饋環(huán)節(jié)，會出現(xiàn)什么情況呢？”組織學(xué)生進行小組討論，然后每個小組派代表發(fā)言。教師對學(xué)生的回答進行點評和總結(jié)，通過互動加深學(xué)生對控制系統(tǒng)基本組成及其重要性的理解。設(shè)計意圖：通過對教材內(nèi)容的詳細解讀、實物展示與演示以及師生互動討論，讓學(xué)生全面、深入地理解控制系統(tǒng)的基本組成部分及其工作原理，將抽象的概念與具體實物和實際操作相結(jié)合，便于學(xué)生掌握?？刂葡到y(tǒng)特點講解目的性教材案例分析：教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材中關(guān)于交通信號燈控制系統(tǒng)的案例，案例中詳細描述了交通信號燈控制系統(tǒng)通過定時切換信號燈顏色，實現(xiàn)車輛和行人有序通行的目的。教師講解：“交通信號燈控制系統(tǒng)的目的非常明確，就是為了保障道路交通的安全和暢通。它的一切運行都是圍繞這個目的展開的，這體現(xiàn)了控制系統(tǒng)的目的性特點?！蓖卣古e例：教師進一步列舉其他案例，如智能家居安防控制系統(tǒng)的目的是保障家庭安全，一旦檢測到異常情況（如門窗被非法打開、煙霧濃度超標(biāo)等），就會發(fā)出警報并通知主人；工廠生產(chǎn)線上的自動化控制系統(tǒng)目的是提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，精確控制生產(chǎn)流程的各個環(huán)節(jié)。師生互動：教師提問：“同學(xué)們，你們還能想到哪些控制系統(tǒng)，以及它們的目的是什么呢？”鼓勵學(xué)生積極思考并回答，教師對學(xué)生的回答進行點評和補充，強化學(xué)生對控制系統(tǒng)目的性特點的理解。整體性講解與圖示：教師在黑板上畫出一個簡單的自動灌溉控制系統(tǒng)的組成示意圖，包括水源、水泵、管道、噴頭、土壤濕度傳感器和控制器等部分，講解：“控制系統(tǒng)是一個整體，各個組成部分相互關(guān)聯(lián)、相互作用，共同實現(xiàn)系統(tǒng)的功能。就像這個自動灌溉控制系統(tǒng)，土壤濕度傳感器負(fù)責(zé)檢測土壤濕度，將信息傳遞給控制器，控制器根據(jù)設(shè)定和檢測值控制水泵的工作，水泵通過管道將水輸送到噴頭進行灌溉。任何一個部分出現(xiàn)問題，都會影響整個系統(tǒng)的正常運行，這就是控制系統(tǒng)的整體性特點?！卑咐治觯航處熃Y(jié)合教材中關(guān)于生態(tài)魚缸自動控制系統(tǒng)的案例，分析該系統(tǒng)中水質(zhì)監(jiān)測傳感器、氧氣泵、過濾裝置等各個部分如何協(xié)同工作，維持魚缸內(nèi)生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定，進一步說明控制系統(tǒng)的整體性。小組討論：教師組織學(xué)生以小組為單位，討論如果自動灌溉控制系統(tǒng)中的某個部分（如管道堵塞）出現(xiàn)故障，會對整個系統(tǒng)產(chǎn)生哪些影響？每個小組派代表發(fā)言，教師進行總結(jié)和點評，加深學(xué)生對整體性特點的認(rèn)識。相關(guān)性概念講解：教師解釋：“控制系統(tǒng)的各個組成部分之間存在著緊密的相關(guān)性，一個部分的變化會引起其他部分甚至整個系統(tǒng)的變化。例如在智能照明控制系統(tǒng)中，光線傳感器檢測到環(huán)境光線變暗，這個變化會使控制器發(fā)出指令，讓燈光變亮，同時燈光的亮度變化又可能會影響到室內(nèi)其他與光線相關(guān)的設(shè)備或人們的活動?！卑咐治觯航處熞龑?dǎo)學(xué)生分析教材中關(guān)于汽車自動駕駛輔助系統(tǒng)的案例，講解該系統(tǒng)中攝像頭、雷達、傳感器等部件如何相互關(guān)聯(lián)，共同實現(xiàn)自動跟車、車道保持等功能。當(dāng)其中一個傳感器出現(xiàn)故障時，會對其他相關(guān)部分的工作產(chǎn)生影響，進而影響整個系統(tǒng)的性能?；泳毩?xí)：教師提出問題：“在家庭智能供暖系統(tǒng)中，溫度傳感器、控制器和供暖設(shè)備之間存在怎樣的相關(guān)性呢？如果溫度傳感器出現(xiàn)故障，會引發(fā)哪些連鎖反應(yīng)？”讓學(xué)生思考并回答，教師進行指導(dǎo)和糾正，幫助學(xué)生理解相關(guān)性特點。環(huán)境適應(yīng)性案例引入：教師展示教材中關(guān)于氣象監(jiān)測無人機控制系統(tǒng)的案例，講解：“氣象監(jiān)測無人機需要在各種復(fù)雜的天氣環(huán)境下工作，如大風(fēng)、降雨、高溫等。它的控制系統(tǒng)能夠根據(jù)環(huán)境的變化，自動調(diào)整飛行姿態(tài)、高度和數(shù)據(jù)采集頻率，以保證監(jiān)測任務(wù)的順利完成，這體現(xiàn)了控制系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性特點?！蓖卣褂懻摚航處熞龑?dǎo)學(xué)生討論其他具有環(huán)境適應(yīng)性特點的控制系統(tǒng)案例，如深海探測機器人控制系統(tǒng)如何適應(yīng)高壓、低溫、黑暗的深海環(huán)境；太空探測器控制系統(tǒng)如何應(yīng)對太空的極端溫度、輻射等環(huán)境因素。組織學(xué)生進行小組討論，每個小組分享討論結(jié)果，教師進行總結(jié)和補充?？偨Y(jié)強調(diào)：教師總結(jié)控制系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)性的重要性，強調(diào)在設(shè)計和使用控制系統(tǒng)時，必須充分考慮環(huán)境因素，確保系統(tǒng)能夠在不同環(huán)境下穩(wěn)定運行。設(shè)計意圖：通過對控制系統(tǒng)各個特點的詳細講解，結(jié)合教材案例和拓展實例，以及多種互動形式（小組討論、提問回答、案例分析等），讓學(xué)生深入理解控制系統(tǒng)的特點，培養(yǎng)學(xué)生分析和歸納問題的能力，同時提高學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)積極性。3.描述控制系統(tǒng)的方法講解流程圖法方法介紹：教師講解：“流程圖是一種常用的描述控制系統(tǒng)工作流程的方法，它通過各種圖形符號和箭頭來表示系統(tǒng)中信息的流動和處理過程。常見的圖形符號有矩形表示操作步驟、菱形表示判斷條件、箭頭表示流程方向等?！苯處熢诤诎迳袭嫵鲆粋€簡單的自動門控制系統(tǒng)流程圖示例，逐步講解每個符號的含義和流程的走向。教材案例實踐：教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合教材中關(guān)于自動分揀系統(tǒng)的案例，嘗試用流程圖描述該系統(tǒng)的工作流程。學(xué)生在紙上繪制流程圖，教師巡視指導(dǎo)，幫助學(xué)生解決繪制過程中遇到的問題。繪制完成后，挑選部分學(xué)生的作品進行展示，讓學(xué)生自己講解繪制思路，其他學(xué)生進行評價和提出建議，最后教師進行總結(jié)和點評，強調(diào)繪制流程圖的關(guān)鍵要點和注意事項。自然語言描述法示例講解：教師以智能廚房控制系統(tǒng)為例，用自然語言詳細描述其工作過程：“當(dāng)我們走進廚房，人體紅外傳感器檢測到有人進入，將信號傳輸給控制器?？刂破鹘邮盏叫盘柡螅袛嗍欠裥枰_啟照明設(shè)備，如果光線較暗，就會發(fā)出指令打開廚房的燈光。當(dāng)我們準(zhǔn)備做飯，打開燃氣灶開關(guān)時，燃氣泄漏傳感器開始工作，實時監(jiān)測是否有燃氣泄漏。如果檢測到燃氣泄漏，傳感器會立即將信號反饋給控制器，控制器發(fā)出警報，并自動關(guān)閉燃氣閥門。”教師講解時強調(diào)自然語言描述要清晰、準(zhǔn)確、有條理。學(xué)生練習(xí)：教師讓學(xué)生選擇教材中的一個控制系統(tǒng)案例，如智能溫室控制系統(tǒng)，用自然語言描述其工作流程。學(xué)生完成后，同桌之間互相交流和評價，教師隨機抽取學(xué)生進行展示和講解，對學(xué)生的表現(xiàn)進行點評和指導(dǎo)，提高學(xué)生運用自然語言描述控制系統(tǒng)的能力。設(shè)計意圖：通過介紹流程圖法和自然語言描述法，結(jié)合教材案例進行實踐練習(xí)，讓學(xué)生掌握描述控制系統(tǒng)的基本方法，提高學(xué)生的表達和分析能力，為后續(xù)分析和設(shè)計控制系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。課堂練習(xí)案例分析練習(xí)教師提供多個控制系統(tǒng)案例，包括教材中的經(jīng)典案例和一些生活中常見的新型控制系統(tǒng)案例，如智能寵物喂食器控制系統(tǒng)、自動停車場收費控制系統(tǒng)等。要求學(xué)生以小組為單位，選擇一個案例進行分析，從控制系統(tǒng)的基本組成、特點（目的性、整體性、相關(guān)性、環(huán)境適應(yīng)性）以及如何描述該系統(tǒng)等方面進行深入探討。每個小組需要形成一份分析報告，包括文字描述、繪制的流程圖等。小組完成分析后，進行展示和交流。其他小組可以針對展示小組的分析報告提出問題和改進建議，教師引導(dǎo)學(xué)生從準(zhǔn)確性、完整性、創(chuàng)新性等方面進行評價，最后教師對各小組的表現(xiàn)進行總結(jié)和點評，強化學(xué)生對本節(jié)課知識的理解和應(yīng)用。設(shè)計意圖：通過案例分析練習(xí)，讓學(xué)生綜合運用所學(xué)知識，深入分析實際的控制系統(tǒng)案例，提高學(xué)生的分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作精神和表達能力?？刂葡到y(tǒng)特點辨析練習(xí)教師在多媒體上展示一系列關(guān)于控制系統(tǒng)的描述語句，其中有些語句準(zhǔn)確體現(xiàn)了控制系統(tǒng)的特點，有些則存在錯誤或不準(zhǔn)確的地方。例如：“某空調(diào)控制系統(tǒng)只是為了調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，沒有其他目的，所以不具有整體性?！薄耙粋€簡單的自動窗簾控制系統(tǒng)，各個部分之間沒有關(guān)聯(lián)，各自獨立工作?！币髮W(xué)生獨立思考，判斷這些描述是否正確，并說明理由。學(xué)生完成后，教師進行統(tǒng)一講解，針對每個描述語句進行詳細分析，糾正學(xué)生的錯誤理解，進一步強化學(xué)生對控制系統(tǒng)特點的認(rèn)識。設(shè)計意圖：通過辨析練習(xí)，幫助學(xué)生鞏固對控制系統(tǒng)特點的理解，糾正學(xué)生可能存在的錯誤認(rèn)知，提高學(xué)生對知識的掌握程度和辨析能力。課堂總結(jié)知識回顧教師引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課所學(xué)的主要內(nèi)容：控制系統(tǒng)的基本組成部分，包括輸入、處理、輸出和反饋環(huán)節(jié)，以及各部分的功能和作用。控制系統(tǒng)的主要特點，如目的性、整體性、相關(guān)性、環(huán)境適應(yīng)性，能夠結(jié)合具體案例分析和闡述這些特點。描述控制系統(tǒng)的方法，如流程圖法和自然語言描述法，學(xué)會運用這