《定速巡航的控制》教案-2024-2025學年人教版（2024）小學信息科技六年級（全一冊）核心素養教學目標信息意識引導學生感知定速巡航系統在汽車駕駛中的信息價值，讓學生認識到該系統是通過獲取車輛行駛速度、路況等信息來實現自動化控制，從而提升駕駛的便利性和舒適性。例如，在高速公路長途駕駛場景中，定速巡航能依據設定速度持續控制車輛，減少駕駛員疲勞，使學生體會到信息對系統運行的關鍵作用。培養學生在生活中主動關注汽車智能控制系統等信息科技應用的習慣，鼓勵學生從新聞、汽車展覽、家長駕駛經驗分享等渠道，收集不同車型定速巡航系統的功能特點和更新動態，增強對信息的敏感度和好奇心。計算思維幫助學生理解定速巡航系統從速度設定、實時監測到速度調整的完整工作流程，能夠對系統中的輸入（如駕駛員設定速度、實際行駛速度傳感器數據）、計算（速度偏差分析與控制算法處理）和輸出（油門或剎車指令）進行抽象和分解。例如，學生可以用自己的語言描述系統如何根據設定速度與實際速度的差異，調整車輛動力。引導學生運用算法流程圖、狀態轉換圖等工具，清晰描述定速巡航系統的邏輯關系和工作機制，提升邏輯思維和問題建模能力。如學生能夠繪制出包含速度判斷、指令執行等環節的流程圖，并依據圖分析系統運行邏輯。培養學生在面對實際問題（如優化定速巡航系統應對復雜路況的能力）時，運用計算思維方法，通過合理的邏輯推理和方案設計來解決問題，例如思考如何改進系統以適應上下坡、彎道等特殊路況。數字化學習與創新鼓勵學生利用互聯網、數字化學習平臺等資源，自主探索定速巡航系統的技術原理、發展歷程以及未來趨勢，培養自主學習和信息檢索能力。比如，學生通過查閱汽車技術論壇、科普視頻，了解定速巡航從基礎版本到自適應巡航的演變過程。組織學生在小組合作中，借助在線文檔、虛擬仿真軟件等數字化工具，共同探討、分析定速巡航系統的工作過程和優化方案，提高數字化合作與探究能力。例如，小組使用虛擬仿真軟件模擬定速巡航在不同路況下的運行，通過在線文檔記錄分析結果和改進建議。激發學生的創新精神，引導學生對現有的定速巡航系統提出創新性的改進設想和設計方案，如開發結合自動駕駛技術的智能定速巡航系統，并嘗試通過簡單的編程模擬或模型搭建來驗證創新思路。信息社會責任讓學生明確在研究和討論定速巡航系統等汽車智能控制信息時，要尊重他人的知識產權和研究成果，不抄襲、不盜用他人的創意和技術方案，在小組合作和匯報中規范引用資料來源。引導學生認識到汽車智能控制系統信息的重要性和敏感性，樹立正確的信息傳播觀念，不隨意傳播未經證實的定速巡航系統謠言或虛假信息，遇到不實信息能保持理性判斷并避免擴散。培養學生的社會責任感，使其明白定速巡航系統等汽車智能控制技術的研發和應用，對提高交通效率、保障行車安全的重大意義，鼓勵學生關注交通安全問題，積極宣傳安全使用定速巡航系統的知識。教學重難點教學重點深入理解定速巡航系統的功能特點、組成模塊以及工作原理。包括系統如何通過傳感器獲取速度信息，控制器如何進行邏輯運算和指令發送，執行機構如何實現速度調整等關鍵環節。熟練掌握用算法流程圖、狀態轉換圖等工具表示定速巡航系統的工作邏輯和狀態變化，能夠準確繪制相關圖示，清晰展示系統從速度設定到穩定巡航的完整流程。學會運用所學知識，對簡單的定速巡航系統場景進行分析和優化，培養學生將理論知識應用于實際的能力和創新思維。教學難點理解定速巡航系統中復雜的邏輯運算和控制算法，特別是涉及到速度偏差計算、PID（比例-積分-微分）控制等原理，以及如何根據不同路況和駕駛需求進行動態調整。能夠結合實際駕駛場景，設計出合理、有效的定速巡航系統優化方案，并通過數字化工具或簡單實踐進行初步驗證，這需要學生綜合運用多學科知識和技能，對學生的綜合能力要求較高。在教學過程中，引導學生將抽象的信息科技知識與汽車駕駛的實際操作緊密結合，使學生真正理解知識的應用價值，培養學生運用信息科技解決實際問題的意識和能力。教學過程課程導入1.教師活動：同學們，在假期和家人自駕出游時，尤其是在寬闊平坦的高速公路上，大家有沒有注意到爸爸媽媽使用過一個神奇的功能？當設定好速度后，汽車就能保持這個速度自動行駛，不需要一直踩著油門，這就是我們今天要學習的定速巡航系統（板書課題）。我們先來看看教材中是怎么介紹定速巡航的（展示教材中關于定速巡航的圖文內容，如定速巡航功能開啟后的儀表盤顯示圖、簡單文字描述）。從教材里我們能知道，它能讓駕駛變得更輕松。那大家有沒有好奇，它是怎么做到讓汽車自動保持速度的呢？設計意圖：通過聯系學生熟悉的自駕出游生活場景，結合教材圖文，引發學生興趣和好奇心，自然引出課題，同時引導學生關注教材內容，為后續學習做好鋪墊。學生活動：學生回憶生活場景，積極回應教師提問，分享自己見到或聽說過的定速巡航使用情況。教師活動：看來大家都對這個功能很感興趣。在一些長途駕駛中，定速巡航能幫駕駛員節省體力，減少疲勞。但它可不是“魔法”，而是依靠一系列信息科技實現的。接下來，我們就一起揭開定速巡航控制的奧秘。設計意圖：進一步強調定速巡航的作用，激發學生的探究欲望，明確學習方向。知識講解1.定速巡航系統的功能和模塊組成教師活動：首先，我們來了解定速巡航系統有哪些厲害的功能。請大家閱讀教材中關于定速巡航功能的段落（引導學生閱讀）。誰來分享一下，你從教材里知道了定速巡航有哪些功能？設計意圖：培養學生自主閱讀教材獲取信息的能力。學生活動：學生閱讀教材后回答，如可以設定固定速度讓汽車勻速行駛，能在行駛過程中調整速度，還能隨時取消和恢復巡航等。教師活動：非常棒！大家都讀得很認真。那這些功能是怎么實現的呢？這就和它的組成模塊有關了。我們看教材中的系統組成示意圖（展示教材圖），定速巡航系統一般由速度傳感器、控制器、執行機構和操作開關這幾個主要模塊組成。速度傳感器就像系統的“眼睛”，它能實時監測汽車的行駛速度；控制器是系統的“大腦”，負責接收傳感器傳來的速度信息，并和我們設定的速度進行比較、分析；執行機構是系統的“手腳”，根據控制器的指令來控制油門或剎車，調整車速；操作開關則是我們和系統交流的“嘴巴”，通過它我們可以設定速度、啟動或關閉巡航。大家能理解每個模塊的作用了嗎？有什么疑問可以提出來。設計意圖：結合教材示意圖，以形象比喻講解系統組成模塊，幫助學生理解抽象概念，同時鼓勵學生提問，及時解決疑惑。學生活動：學生提出問題，如速度傳感器是怎么檢測速度的等。教師活動：針對學生疑問，詳細解釋速度傳感器的工作原理（可參考教材拓展內容或補充資料），如通過測量車輪轉速，再根據車輪直徑等參數計算出汽車行駛速度。同時，再次強調各模塊協同工作對實現定速巡航功能的重要性。2.分析定速巡航系統的工作過程教師活動：了解了組成模塊，我們深入分析一下定速巡航系統的工作過程?，F在，我們一起看教材中的工作過程圖示（展示教材圖），并結合這個簡單的動畫演示（播放動畫）。當我們通過操作開關設定好速度后，系統是怎么一步一步讓汽車保持這個速度行駛的呢？大家先自己觀察思考一下，然后小組討論，把工作過程梳理出來。設計意圖：通過教材圖示、動畫演示，提供直觀素材，結合小組討論，培養學生觀察、分析和合作學習能力。學生活動：學生觀察圖示和動畫，小組內交流討論，嘗試梳理工作過程。教師活動：好，哪個小組來分享一下你們梳理的結果？（請小組代表回答）其他小組認真聽，看看是否需要補充或修正。學生活動：小組代表回答，如設定速度后，速度傳感器檢測實際車速并將信息傳給控制器，控制器比較實際速度和設定速度，若有偏差就給執行機構發指令，執行機構調整油門或剎車，讓車速達到設定速度。教師活動：這個小組回答得很全面。我們來詳細梳理（結合教材圖和動畫，逐步講解）。首先，操作開關輸入設定速度，這是系統工作的起始信息。接著，速度傳感器實時采集實際行駛速度，將信號傳輸給控制器，這是輸入環節?？刂破髂玫絻煞N速度信息后，進行計算，判斷實際速度和設定速度的差值，如果實際速度低于設定速度，就給執行機構發出加大油門的指令；如果實際速度高于設定速度，就發出減小油門或適當剎車的指令，這是計算和處理環節。最后，執行機構根據指令動作，調整車速，實現穩定巡航，這是輸出環節。為了更好理解，我們來做個小練習，填寫下面的表格（展示表格，內容為定速巡航系統工作過程中的輸入、計算和輸出填空）。設計意圖：通過學生回答、教師梳理和練習，強化學生對工作過程的理解，鞏固知識要點。學生活動：學生填寫表格，小組內互相檢查，然后小組代表展示結果。教師活動：對各小組結果點評，糾正錯誤，強調關鍵環節和邏輯關系。3.定速巡航系統的算法流程圖教師活動：為了更清晰展示定速巡航系統的工作邏輯，我們用算法流程圖來表示。大家看教材上的算法流程圖示例（展示教材圖），它清晰呈現了系統從啟動到穩定巡航的判斷和執行過程。誰能嘗試說一說，這個流程圖里每個框和箭頭的含義？設計意圖：引導學生觀察教材流程圖，培養解讀能力。學生活動：學生觀察后嘗試解釋，如開始后輸入設定速度和實際速度，然后判斷實際速度和設定速度關系，根據結果決定是否調整油門或剎車等。教師活動：很好，解釋得很到位。我們詳細分析（結合教材圖，逐框講解）。從開始框出發，先輸入設定速度和實際速度。進入判斷框，比較兩者大小。如果實際速度等于設定速度，就保持當前狀態繼續巡航；如果實際速度小于設定速度，執行加大油門指令，然后重新檢測實際速度；如果實際速度大于設定速度，執行減小油門或剎車指令，同樣重新檢測實際速度，形成一個循環，直到實際速度穩定在設定速度附近。大家理解這個循環的意義嗎？設計意圖：深入講解流程圖，幫助學生理解循環檢測和調整邏輯。學生活動：學生思考并回答，理解循環是為了持續監測和調整速度，保證穩定巡航。教師活動：非常好?，F在，請大家在練習本上繪制一個簡單的定速巡航系統算法流程圖（只考慮速度調整基本邏輯）。完成后，同桌之間互相檢查、交流。設計意圖：通過繪制流程圖，鞏固學生對知識的掌握和應用能力。學生活動：學生繪制流程圖，同桌互相檢查，提出修改意見。教師活動：巡視指導，選取部分學生作品展示，組織學生評價，總結繪制要點和常見錯誤。4.定速巡航系統的狀態轉換教師活動：除了算法流程圖，我們還可以用狀態轉換圖來描述定速巡航系統在不同階段的狀態變化。在教材中，也有關于系統狀態的介紹（引導學生閱讀相關內容）。系統一般有未啟動、巡航中、暫停等狀態。當我們操作開關啟動巡航，系統就從未啟動狀態轉換到巡航中狀態；按下暫停鍵，又會轉換到暫停狀態。大家想一想，在這些狀態轉換過程中，各個模塊是怎么工作的呢？我們以小組為單位討論，并用簡單的圖示畫出狀態轉換關系。設計意圖：引入狀態轉換圖概念，結合教材閱讀和小組討論，培養學生多角度分析問題能力。學生活動：學生閱讀教材，小組討論，繪制狀態轉換圖。教師活動：請小組展示成果并講解。對各小組作品點評，講解正確的狀態轉換邏輯和圖示表示方法，強調狀態轉換與系統各模塊工作的聯系。案例分析1.教師活動：接下來，我們看一個實際案例（展示某品牌汽車定速巡航系統的新聞報道、技術資料或教材中的案例）。這是某品牌汽車定速巡航系統的特點和改進之處。大家仔細閱讀案例內容，思考一下，這個品牌的定速巡航系統和我們前面學的基礎知識有哪些相同點和不同點？它有哪些創新的地方？設計意圖：通過實際案例，聯系教材知識，拓寬學生視野，培養分析能力。學生活動：學生閱讀案例資料，小組內交流討論。教師活動：好，現在請各小組代表分享討論結果。學生活動：小組代表發言，指出相同點如都有速度傳感器、控制器等基本模塊；不同點可能包括該品牌系統能更快速響應速度變化，在彎道等特殊路況下也能較好保持穩定；創新之處可能有采用新的控制算法，結合導航信息提前調整速度等。教師活動：對各小組發言總結點評，補充講解案例中的新技術、新方法及背后原理，引導學生思考這些創新對提升駕駛體驗和安全性的意義。同時提問，從案例中得到什么啟發，如何改進基礎的定速巡航系統。設計意圖：通過教師總結和提問，深化學生對知識的理解，培養創新和知識遷移能力。1.學生活動：學生發言，分享啟發，如可以結合路況信息、車輛周邊環境信息優化定速巡航系統等。小組討論與實踐（如果有條件進行簡單編程模擬或虛擬仿真實踐，可在此環節設計相關內容；若沒有條件，可進行方案設計討論）1.教師活動：同學們，通過前面學習，我們對定速巡航系統有了深入了解?，F在，我們進行小組討論和實踐。假設要為一款新型汽車設計更智能的定速巡航系統，你們小組有哪些創新想法？可以從功能拓展（如結合自動駕駛輔助）、應對復雜路況（如山區道路、雨天濕滑路面）等方面思考。如果有條件，我們可以用編程軟件簡單模擬系統工作；如果沒有，就設計文字方案。設計意圖：提出實踐任務，激發創新思維，培養實踐和合作能力，根據教學條件靈活設計實踐形式。學生活動：學生小組討論，有條件的小組利用編程軟件（如Scratch，設計簡單的速度控制模擬程序），沒條件的小組撰寫設計方案，教師巡視指導，參與討論，提供建議。教師活動：各小組展示成果。編程小組演示程序并講解邏輯，方案小組介紹設計思路。其他小組評價，提出建議。教師點評，肯定創新點，指出不足，強調設計中體現的核心知識和邏輯。設計意圖：通過