第二单元控制系统中的运算单元教学设计六下信息科技浙教版.docx

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1、第二单元控制系统中的运算【单元整体构想】一、单元内容简介数据的逻辑运算是数据运算中的重要内容。通过逻辑运算可以实现对系统的灵活控制,满足复杂的控制需求,这是设计过程与控制方案的基础。本单元响应课程标准“过程与控制”模块内容要求的第四条“了解系统的输入与输出可以是开关量或连续量，了解连续量可以经由阈值判断形成开关量,掌握开关量的简单逻辑运算”和第五条“了解计算机可用于实现过程与控制，能在实验系统中通过编程等手段验证过程与控制系统的设计在第一单元了解控制系统形态，以及用反馈实现过程与控制优化的基础上,本单元将学习如何通过数据运算实现控制系统的复杂控制。通过本单元的学习，学生能够理解数据在过程与控制

2、中的作用，知道如何通过逻辑运算实现复杂控制。通过“小型开关系统”的跨学科主题学习，学生能够在抽象建模、算法设计、验证优化等一系列环节中培养计算思维。二、单元设计的望远镜思维义务教育教科书信息科技五年级下第三单元“控制系统的计算”中,对什么是计算、计算对控制的作用、常见的计算类型进行了阐述。这里的计算是广义的计算,或者说是系统层面的计算,是从系统的角度理解计算，旨在帮助学生初步了解控制系统如何通过计算实现过程与控制。而义务教育教科书信息科技六年级下第二单元“控制系统中的运算”则是具体的计算,要求通过数值运算和逻辑运算来实现系统计算。义务教育教科书信息科技五年级上中介绍的计算原理可以迁移到本单元,

3、通过本单元学习可以继续加深学生对计算的理解。反馈是实现系统计算环节的基本形式。义务教育教科书信息科技六年级下第一单元只是简单介绍了反馈的原理和硬件实现,而本单元要介绍的是软件实现。本单元的任务是通过连续量阈值判断生成开关量，以及利用开关量逻辑运算等方式实现反馈和其他比较复杂的控制需求。本单元还为下一单元“扩音系统”一一利用反馈原理和数据运算设计扩音系统打下基础。三、单元设计的放大镜思维本单元共6课，围绕“数据”这个逻辑主线展开。第5课“控制系统中的数据”呈现控制系统各环节产生和涉及的数据,剖析数据的作用，进一步认识控制系统中的数据。在这些数据中，有些参与运算，有些不参与运算。第6课“连续量与开

4、关量”对参与运算的数据进行分析,根据形态和取值分为连续量和开关量,为学习开关量逻辑运算做好准备。第7课“开关量的生成”通过连续量阈值判断生成开关量,将连续量变成可逻辑运算的开关量。第8课和第9课主要介绍如何通过开关量逻辑运算实现控制需求。第10课通过跨学科主题一一小型开关系统,对前面所学内容进行综合应用。综上所述,本单元内容环环相扣,从易到难，由表及里,逐渐深入,通过清晰的“数据”主线将内容串联起来,帮助学生掌握本模块核心内容。本单元各课内容如下表所示。课序课题主要内容第5课控制系统中的数据控制系统中数据的类型、控制系统中数据的作用。第6课连续量与开关量控制系统中的连续量、控制系统中的开关量。

5、第7课开关量的生成认识阈值、开关量的生成。第8课开关量的与运算控制系统中的逻辑运算、开关量的与运算。第9课开关量的或运算开关量的或运算、开关量的非运算。第10课开关量与控制小型开关系统的设计与实现。【单元目标设计】素养目标通过分析具体控制系统，知道控制系统数据类型和作用，了解系统的输入、输出可以是连续量或开关量，了解连续量可以经由阈值判断形成开关量,掌握开关量的简单逻辑运算。数据存在多种形式，数据的1.了解系统的输入、输出可数据组织和呈现需要一定的规以是连续量或开关量。贝人2.了解连续量可以经由阈值解决问题的一般步骤包括抽判断形成开关量。算法象、分解、建模和制订解决3.掌握开关量的简单逻辑运方

6、案算。【单元评价设计】本单元的评价可以基于生活中常见控制系统的实例，围绕“用逻辑运算实现控制系统复杂控制需求”展开。一、最终评价任务设计参照智能楼道灯光控制系统,为家里的风扇设计一个能够自动启动的控制系统。二、评价量规设计评价内容评价指标（5分）得分描述问题能清晰地描述问题，提出控制系统的控制需求。分解问题对需求进行分解，分解出影响风扇开关的因素。抽象建模能利用表格梳理关系,建立控制模型。硬件搭建会合理选择硬件，并对硬件进行连接与搭建。编程实会设计算法并用编程实现控制需求。总计【单元过程设计】一、单元问题设计问题一：空调面板显示的数据是当前设定的温度,空调运行中还有哪些类型的数据？设计意图：考

7、虑到在日常生活中学生广泛接触空调的控制,有较多的经验,可以通过空调显示屏了解当前设定的温度,通过这个问题引导学生发现空调运行过程中更多的数据,如室内的温度、制冷及制热模式、出风速度等,并引发对这些数据作用的进一步思考。最终引导学生深入思考和研究控制系统的各种数据（可见和不可见），以及这些数据对系统运行的影响。学生回答的引导方向：空调在运行时.,我们可以看到当前设定的温度,还可以通过显示屏知道室内的温度、风速、模式、摆叶等数据。问题二：智能路灯的亮与灭,与控制系统中的哪些数据有关？设计意图：为了引导学生审视日常生活中常见的控制系统,通过控制现象猜测内部的数据控制原理,让学生明白控制系统中的有些数

8、据在输入、输出环节比较容易观察到,有些数据虽然不易观察到,但它们是存在的，并且会影响系统的运行。学生回答的引导方向：智能路灯的亮和灭可能跟光照数据有关，当环境光线暗到一定程度,路灯自动打开，当环境光线亮到一定程度，路灯自动关闭。日常生活中，会有出门没关空调、大白天开路灯的浪费现象,说明这些问题具有研究意义和优化调整控制的需求。二、单元学习策略本单元教学活动可以在普通电脑教室或信息科技实验室进行。在开展教学前,需要准备开源硬件主板、传感器套件以及可用于设计制作项目的相关材料（用于零件固定的积木零件或者用于设计制作项目的纸质、木质材料），还需要准备开源硬件配套的相关软件。同时，要准备虚拟仿真平台或者使用Scratch设计制作一些教学仿真软件，用于学生仿真操作、实验和设计。本单元教学中，教师可采用的教学方法有实验教学法、项目教学法等。由于本单元的概念较多，为了减轻学生理解概念的压力，建议通过“具体-抽象-具体”的概念教学策略,通过体验、分析、讨论、小结、应用等环节,增强学生对多个概念的理解。本单元学习中，学生可采用的学习方法有实验探究法、小组合作法、项目实践法等。选择这些学习方法是为了让学生在真实的学习环境中展开学习活动,通过在真实项目实践中发现问题、分析问题、探究问题,完成知识的构建。学生通过体验各种控制系统,讨论控制实现的原理,培养利用数据运算实现复杂控制的素养和能力。