《閉環(huán)系統(tǒng)巧設(shè)計(jì)》教學(xué)設(shè)計(jì)-2025-2026學(xué)年泰山版（2024）小學(xué)信息技術(shù)六年級(jí)上冊(cè)學(xué)情分析知識(shí)基礎(chǔ)六年級(jí)學(xué)生已完成本單元前序課程《控制過(guò)程初體驗(yàn)》《控制過(guò)程細(xì)探究》的學(xué)習(xí)，掌握了控制系統(tǒng)的基本概念，能識(shí)別開環(huán)控制系統(tǒng)的組成（控制器、被控對(duì)象），并對(duì)生活中如自動(dòng)燈控、簡(jiǎn)易機(jī)器人等控制場(chǎng)景有初步認(rèn)知。這為理解閉環(huán)系統(tǒng)的“反饋”核心要素奠定了知識(shí)基礎(chǔ)，但對(duì)“輸出影響輸入”的循環(huán)邏輯缺乏認(rèn)知。能力特點(diǎn)學(xué)生具備基本的電腦操作能力和小組協(xié)作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)智能生活設(shè)備充滿好奇，喜歡通過(guò)案例分析和實(shí)踐操作獲取知識(shí)。但抽象思維仍在發(fā)展中，對(duì)于“反饋環(huán)節(jié)的作用機(jī)制”“閉環(huán)與開環(huán)的本質(zhì)區(qū)別”等抽象內(nèi)容，需要借助具象案例和互動(dòng)體驗(yàn)突破理解難點(diǎn)。學(xué)習(xí)難點(diǎn)預(yù)判學(xué)生易將“閉環(huán)系統(tǒng)的反饋”與開環(huán)系統(tǒng)的“簡(jiǎn)單響應(yīng)”混淆，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)可能忽略反饋元件的合理性，或無(wú)法梳理“檢測(cè)-比較-調(diào)整”的邏輯鏈條。核心素養(yǎng)目標(biāo)（一）信息意識(shí)能識(shí)別生活中閉環(huán)控制系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景（如空調(diào)、電飯煲），理解其在提升生活便利性中的價(jià)值，形成對(duì)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的敏感度。（二）計(jì)算思維能拆解閉環(huán)系統(tǒng)的四大組成部分，梳理“輸入-控制-輸出-反饋”的工作流程，對(duì)比開環(huán)系統(tǒng)差異，培養(yǎng)邏輯分析與系統(tǒng)拆解能力。（三）數(shù)字化創(chuàng)新與發(fā)展能結(jié)合生活需求，設(shè)計(jì)包含反饋環(huán)節(jié)的簡(jiǎn)單閉環(huán)系統(tǒng)方案，繪制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，提升創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐規(guī)劃能力。（四）信息社會(huì)責(zé)任在設(shè)計(jì)實(shí)踐中考慮系統(tǒng)的實(shí)用性與安全性，理解技術(shù)創(chuàng)新需貼合生活需求，樹立合理運(yùn)用技術(shù)的意識(shí)。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)掌握閉環(huán)控制系統(tǒng)的定義、四大組成部分（控制器、被控對(duì)象、反饋元件、比較環(huán)節(jié)）。理解“檢測(cè)-比較-調(diào)整-再檢測(cè)”的閉環(huán)工作原理及反饋環(huán)節(jié)的核心作用。識(shí)別生活中典型的閉環(huán)控制案例并分析其工作過(guò)程。教學(xué)難點(diǎn)理解“反饋環(huán)節(jié)如何實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)精準(zhǔn)控制”的抽象邏輯。結(jié)合實(shí)際需求，設(shè)計(jì)包含完整閉環(huán)邏輯的系統(tǒng)方案。教學(xué)過(guò)程（一）情境導(dǎo)入：發(fā)現(xiàn)生活中的“自動(dòng)調(diào)節(jié)”奧秘教材情境呈現(xiàn)教師播放教材“趣味導(dǎo)入”環(huán)節(jié)的自動(dòng)蓄水池視頻：展示蓄水池水位低于設(shè)定值時(shí)自動(dòng)抽水，達(dá)到上限后停止，始終保持水位穩(wěn)定的過(guò)程。同時(shí)出示問(wèn)題卡片：“為什么蓄水池的水既不會(huì)干涸也不會(huì)溢出？這個(gè)過(guò)程中哪些設(shè)備在協(xié)同工作？”師生互動(dòng)學(xué)生自由發(fā)言，分享觀察到的現(xiàn)象（如“水位低了水泵會(huì)開”“水滿了水泵就停”）。教師追問(wèn)：“水泵如何‘知道’水位高低？這個(gè)過(guò)程和我們之前學(xué)的自動(dòng)燈控系統(tǒng)（開環(huán)）有什么不同？”引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)“水位信息被送回控制端”的關(guān)鍵差異。設(shè)計(jì)意圖以教材原生情境為切入點(diǎn)，貼合學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)比開環(huán)系統(tǒng)引發(fā)認(rèn)知沖突，自然引出“閉環(huán)控制”主題，激發(fā)探究興趣。（二）新知探究：拆解閉環(huán)系統(tǒng)的“核心密碼”概念建構(gòu)：什么是閉環(huán)控制系統(tǒng)？（1）教材內(nèi)容講解結(jié)合自動(dòng)蓄水池案例，教師講解教材核心定義：“當(dāng)系統(tǒng)輸出量（水位）會(huì)通過(guò)某種方式返回到輸入端，影響控制過(guò)程，這種包含反饋環(huán)節(jié)的系統(tǒng)就是閉環(huán)控制系統(tǒng)”。同時(shí)板書關(guān)鍵詞：“輸出影響輸入”“反饋環(huán)節(jié)”。（2）師生互動(dòng)學(xué)生結(jié)合定義復(fù)述蓄水池的“輸出量”（實(shí)際水位）和“反饋過(guò)程”（水位信息傳給控制器）。小組競(jìng)賽：列舉生活中“輸出影響輸入”的場(chǎng)景（如空調(diào)調(diào)溫、電飯煲保溫），教師點(diǎn)評(píng)并標(biāo)注潛在閉環(huán)案例。（3）設(shè)計(jì)意圖從具體案例到抽象定義，降低概念理解難度；小組競(jìng)賽激活學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)案例分析鋪墊。結(jié)構(gòu)拆解：閉環(huán)系統(tǒng)的“四大部件”教材內(nèi)容講解展示教材“做中學(xué)”環(huán)節(jié)的自動(dòng)蓄水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，逐一講解四大組成部分：被控對(duì)象：需要控制的物體（水箱水位）；控制器：系統(tǒng)核心（單片機(jī)/PLC），負(fù)責(zé)處理信息；執(zhí)行器：執(zhí)行控制指令的設(shè)備（水泵）；反饋元件：檢測(cè)輸出量的設(shè)備（水位傳感器）；補(bǔ)充教材隱含的“比較環(huán)節(jié)”：控制器內(nèi)將實(shí)際水位與設(shè)定水位對(duì)比的過(guò)程。師生互動(dòng)實(shí)物觀察：教師展示簡(jiǎn)易水位控制模型（含浮球傳感器、小型水泵、控制器），讓學(xué)生對(duì)應(yīng)指出四大部件。填表練習(xí)：發(fā)放教材附表，學(xué)生結(jié)合空調(diào)案例（教材實(shí)例），填寫“被控對(duì)象-溫度”“反饋元件-溫度傳感器”等內(nèi)容，教師巡回指導(dǎo)并展示優(yōu)秀答案。設(shè)計(jì)意圖借助教材圖示與實(shí)物模型，將抽象的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具象化；填表練習(xí)強(qiáng)化知識(shí)應(yīng)用，落實(shí)“識(shí)別系統(tǒng)組成”的重點(diǎn)目標(biāo)。原理剖析：閉環(huán)系統(tǒng)的“工作循環(huán)”教材內(nèi)容講解結(jié)合教材“自動(dòng)蓄水系統(tǒng)工作過(guò)程”文字描述，用動(dòng)畫演示閉環(huán)工作流程：設(shè)定輸入：用戶預(yù)設(shè)水位上限（如1米）；檢測(cè)反饋：水位傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)實(shí)際水位（如0.5米）；比較判斷：控制器對(duì)比“實(shí)際水位＜設(shè)定水位”，產(chǎn)生誤差信號(hào)；執(zhí)行控制：控制器指令水泵啟動(dòng)抽水（輸出動(dòng)作）；再檢測(cè)反饋：水位升至1米時(shí)，傳感器將信號(hào)傳回控制器；調(diào)整停止：控制器判斷“無(wú)誤差”，指令水泵關(guān)閉。強(qiáng)調(diào)：“這一‘檢測(cè)-比較-調(diào)整’的循環(huán)持續(xù)進(jìn)行，就是閉環(huán)系統(tǒng)精準(zhǔn)控制的奧秘?！睅熒?dòng)①角色扮演：4名學(xué)生分別扮演“控制器”“水位傳感器”“水泵”“水箱”，用臺(tái)詞和動(dòng)作演繹工作流程（如“傳感器”喊“水位0.5米”，“控制器”回應(yīng)“啟動(dòng)水泵”）。②深度提問(wèn)：“如果傳感器損壞，無(wú)法檢測(cè)水位，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題？”引導(dǎo)學(xué)生理解反饋環(huán)節(jié)的“核心保障作用”。設(shè)計(jì)意圖通過(guò)動(dòng)畫可視化與角色扮演，將抽象的“循環(huán)邏輯”轉(zhuǎn)化為直觀體驗(yàn)，突破“反饋?zhàn)饔谩边@一難點(diǎn)；故障假設(shè)提問(wèn)強(qiáng)化對(duì)系統(tǒng)完整性的認(rèn)知。案例拓展：生活中的閉環(huán)系統(tǒng)大搜索教材內(nèi)容講解解讀教材中的典型案例：電飯煲保溫：反饋元件（溫度傳感器）檢測(cè)鍋內(nèi)溫度，低于60℃時(shí)控制器指令加熱管啟動(dòng)，達(dá)到溫度后停止；智能洗衣機(jī)：水位傳感器檢測(cè)水量，反饋給控制器調(diào)整進(jìn)水閥開關(guān)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)水量控制。補(bǔ)充教材“知識(shí)拓展”中的智能灌溉系統(tǒng)：土壤濕度傳感器檢測(cè)水分，控制閥門開關(guān)，節(jié)約水資源。師生互動(dòng)①小組討論：結(jié)合教材案例，用“四大部件+工作流程”分析法，拆解冰箱溫控系統(tǒng)的閉環(huán)邏輯，每組推選代表展示分析結(jié)果。②創(chuàng)意分享：學(xué)生分享自己發(fā)現(xiàn)的閉環(huán)案例（如智能手環(huán)測(cè)心率、自動(dòng)洗手液機(jī)），教師用思維導(dǎo)圖梳理共性特征。設(shè)計(jì)意圖從教材案例到生活實(shí)例，由淺入深鞏固知識(shí)；小組討論培養(yǎng)協(xié)作與分析能力，落實(shí)“計(jì)算思維”素養(yǎng)。（三）實(shí)踐創(chuàng)作：設(shè)計(jì)我的閉環(huán)控制系統(tǒng)任務(wù)發(fā)布：聚焦生活需求教師出示教材“練一練”任務(wù)：“結(jié)合生活中的不便之處，設(shè)計(jì)一個(gè)閉環(huán)控制裝置”。提供參考主題（如“自動(dòng)寵物喂食器”“智能窗臺(tái)澆花器”“教室溫濕度調(diào)節(jié)器”），明確設(shè)計(jì)要求：說(shuō)明設(shè)計(jì)目的與應(yīng)用場(chǎng)景；標(biāo)注系統(tǒng)四大組成部分；繪制工作流程圖并簡(jiǎn)要說(shuō)明。師生互動(dòng)（1）方案構(gòu)思：學(xué)生以4人小組為單位brainstorm，教師巡回指導(dǎo)，針對(duì)“反饋元件選擇”（如澆花器用濕度傳感器而非溫度傳感器）提供建議。（2）草圖繪制：小組用思維導(dǎo)圖軟件或手繪完成設(shè)計(jì)方案，教師選取2組初稿進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，強(qiáng)調(diào)“反饋環(huán)節(jié)與被控對(duì)象的匹配性”。（3）成果展示：每組派代表展示設(shè)計(jì)方案，其他同學(xué)提問(wèn)（如“你的喂食器如何判斷寵物是否吃飽？”），展示組回應(yīng)優(yōu)化思路。設(shè)計(jì)意圖緊扣教材實(shí)踐任務(wù)，將知識(shí)轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新能力；小組協(xié)作與互評(píng)環(huán)節(jié)培養(yǎng)溝通與批判性思維，落實(shí)“數(shù)字化創(chuàng)新”素養(yǎng)。（四）拓展延伸：閉環(huán)系統(tǒng)的“優(yōu)與憂”教材內(nèi)容拓展結(jié)合教材對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)“高精度、強(qiáng)抗干擾”的特點(diǎn)描述，補(bǔ)充對(duì)比開環(huán)與閉環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)：類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用場(chǎng)景開環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低精度差、抗干擾弱自動(dòng)燈控、手動(dòng)洗衣機(jī)閉環(huán)系統(tǒng)精度高、穩(wěn)定性強(qiáng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高空調(diào)、醫(yī)療設(shè)備師生互動(dòng)辯論小游戲：“學(xué)校走廊燈用開環(huán)（聲控）還是閉環(huán)（聲控+光感）更好？”學(xué)生分正反方闡述理由，教師總結(jié)“技術(shù)選擇需結(jié)合需求與成本”。設(shè)計(jì)意圖通過(guò)對(duì)比與辯論，深化對(duì)系統(tǒng)特點(diǎn)的理解，培養(yǎng)“權(quán)衡技術(shù)價(jià)值”的信息社會(huì)責(zé)任意識(shí)。課堂小結(jié)知識(shí)梳理1.教師引導(dǎo)學(xué)生自主總結(jié)：“今天我們認(rèn)識(shí)了閉環(huán)控制系統(tǒng)，它有哪幾個(gè)核心部件？工作時(shí)遵循怎樣的循環(huán)流程？”2.師生共同完善板書思維導(dǎo)圖：閉環(huán)系統(tǒng)巧設(shè)計(jì)├─核心特征：輸