信息科技六下第5課《控制系統中的數據》教學設計教學內容與學習對象分析：一、教材內容分析本課通過整單元《校園智能農場》項目作為引導，了解自動控制系統的涉及的數據有哪些，通過分類、歸納整理數據的類型及作用，從而幫助理解自動控制系統通過數據進行運行的原理。五上理解了算法對數據通過輸入、計算、輸出三個典型環節解決問題，但這些數據是虛擬的、抽象的，本課則通過現實生活的控制系統中實際接觸到的真實數據，其表現形式往往是模糊的，多樣的，需要理解它的作用和類型?？刂葡到y運算的對象是控制系統中的數據，數據是運算的基礎，只有精準分析出數據，才能為后續數據運算打下扎實的基礎。本課通過真實的案例，進一步全面分析數據的類型和作用，為本單元認識連續量與開關量數據，以及相應與運算、或運算等做好知識準備，并為第下一單元《擴音系統》的綜合實踐作好鋪墊。本課通過“控制系統中數據的類型”和“控制系統中數據的作用”兩部進行教學。以《校園智能農場》項目為例，從整個系統需求的角度梳理和分析了校園智能農場正常運行需要哪些類型的數據，并通過真實實驗引導學生思考不同類型數據的區別；在此基礎上，從系統運行角度分析每一類數據在系統運行中的作用。為了加深對數據作用的理解，課堂通過文字介紹和系統運行流程圖，形象地表示出各種數據在系統中的流轉原理。二、學習對象分析通過四年級的學習，學生對生活中的數據有了一定的概念，了解數據是由圖像、聲音、字符、視頻等多種形式存在的，計算機通過編碼的形式利用各種數據進行計算，為本課認識系統中數據的類型打下了基礎。通過五年級的學習，學習對生活中的系統及系統如何實現自動控制及實現控制所必須的輸入、計算、輸出和了原理上的認識，并對控制系統中的計算方式和類型有了大致的了解，這為本單元的學習打下了基礎。學習對象是六年級學生，經過前幾年的學習已經擁有了一定的數字化學習能力，對于問題及問題蘊含的數據有簡單的分析解讀能力，會用文字或圖示等描述問題和解決問題的順序，學生對解決簡單問題的一般過程如分解、抽象、模型等計算思維要素有了初步的了解。通過上一單元的學習學習已經掌握了控制系統實現的三個關鍵環節，并能通過各種算法結構來進行計算并解決實際問題，意識到自主可控系統在解決安全問題時的重要性。這一階段的學生正處于從具象思維向抽象思維過渡期，隨著算法知識不斷完善，對算法的思維方式和設計方法有了切身的體驗和一定的掌握，并對系統從表象到內部原理有了進一步的理解力。學生在具體問題中如何精確抽象并科學建模還是空白，預計學生在學習過程中，對關鍵要素的抽象還不能準確到位。內容掌握上通過五上的學習，學生對系統有了概念上的認識，了解了系統的組成及工作原理，但這些計算都是屬于系統層面的廣義的計算，對于具體的計算方式、對什么數據進行什么樣的計算還不夠明確。學生在此基礎上對控制系統中的數據通過類型和作用進行精準的分析，理解起來難度不大，但真正掌握還需通過實驗了解各種數據在系統中的流轉，加深對此知識點的理解。教學目標分析(含核心素養導向)：1.通過生活中的設備，認識到過程與控制系統普遍存在于日常生活中，了解這些系統中蘊含大量數據并對其進行控制。了解控制系統運行需要不同類型的數據，通過分析控制系統，理解各種類型的數據所起到的不同作用。（信息意識）2.通過觀察、分析、比較，體驗生活中的系統與數字世界深度融合的環境，有意識地應用反饋優化解決問題的過程，驗證解決方案，反思問題解決的過程和方法，并對其進行優化。（計算思維）3.能利用在線平臺與教學資源尋找生活中的過程與控制場景，認識到自主可控技術對社會發展的重要作用，在問題情境中，能夠利用信息科技開展數字化學習與交流，合作解決學習問題。（數字化學習與創新）資源準備：硬件：計算機網絡教室、小學實驗器材包軟件：信息科技實驗板編程工具(Python_V1.0)、實驗視頻資料教學素材：導學單、虛擬校園智能農場系統設計思路：本課遵循“以生為本”的教育理念，致力于構建以學生中心的學習環境，充分體現教學評一致，通過實驗器材模擬真實操作進行探究實現做中學、用中學。通過六上第一單元自動控制系統的認識進行復習鞏固，進而引入把校園農場改造成自動控制的校園智能農場激發學生探究的興趣，通過實驗器材模擬校園智能農場的濕度控制系統，發現一些數據在系統運行的的作用推敲數據的種類有哪些。進而進行第二次溫度控制實驗找到類似種類的數據，通過表格進行對比歸類總結出數據的類型并總結數據的作用，最后通過過程示意圖完整還原數據在整個自動控制系統中所起的重要作用，為后續內容進行打下基礎。教學過程：（一）問題驅動【學生活動】1.觀察并描述恒溫熱水壺、智能加濕器的作用及工作原理。2.觀看“智能溫室大棚”參考視頻介紹，思考改造校園智能農場應具有的先進功能。3.通過觀看視頻交流校園智能農場的先進功能。【教師引導】1.課件出示自動控制系統：恒溫熱水壺、智能加濕器，讓學生探討其工作原理。2.課件出示校園農場圖片并播放“智能溫室大棚”視頻介紹，請學生思考如何改造成自動控制的校園智能農場。3.課件出示校園智能農場的先進功能的思維導圖，引入濕度及濕度控制子系統實驗?！驹O計意圖】回顧生活中的自動控制系統，描述自動控制系統的工作原理，從而進行復習鞏固。通過把學生身邊的校園農場改造成自動控制的智能農場激發學生的學習動力。通過觀看“溫室智能大棚”引導學生思考校園智能農場應具有的先進功能：濕度控制、溫度控制及光照控制等，為本課接下來的兩個實驗做好情境準備，同時為本單元的“校園智能農場”項目后續課堂的持續推進打下基礎，。（二）知識構建活動一：操作濕度控制實驗，找出四類數據【學生活動】1.觀看課件明確實驗要求。2.三人小組合作完成溫度控制實驗，操作員進行實驗操作，觀察員仔細觀察實驗板屏幕出現的數據，記錄員在導學單上記錄數據。3.學生交流從屏幕上看到的數據，并對老師匯總的多份學單資料思考從實驗中得出的數據的特點，根據組內討論所得小結出直接能看到的兩類數據：設置濕溫度、環境檢測濕度。4.回憶自己的實驗情境并觀看老師播放的實驗現場視頻，思考實驗中發生了哪些狀態的變化，并在導學單上填寫自己實驗結束前的狀態數據。5.觀察實驗進行時的內部實現代碼，思考影響實驗狀態數據的原因，討論并思考使實驗中狀態發生變化的關鍵指令，并在導學單上完成實驗完成前的指令數據。6.小組討論思考：通過剛才的學習對數據有什么新的認識。【教師引導】1.課件出示實驗要求，強調實驗應仔細觀察每一個細節。2.觀察學生實驗，抽取至少3份完成的學單進行匯總拍照，讓學生交流后對比不同學單上填寫的數據有什么特點。（第一個數據相同，第二個各不一樣）3.小結數據名稱，為了方便交流第一類稱為：設置濕度，第二類稱為：環境檢測濕度，板書兩類數據。4.狀態數據關鍵引導提問：（1）除了直接從實驗板屏幕上看到的數據，實驗中還有哪些數據？（2）數據不一定是數字值，也可能是一種狀態，在剛才的實驗中發現哪些狀態的變化？5.播放實驗過程現場視頻，引導學生觀察實驗中加濕器狀態隨著濕度的改變在不停地變化，從而得出控制系統中加濕器狀態的開與關也是一種數據，板書：加濕器開、關狀態。6.指令數據關鍵引導提問：那么是誰在控制著加濕器的開與關呢？7.引導學生觀察控制加濕器開、關的關鍵語句。課件出示實驗關鍵代碼：8.教師根據學生回答歸納：控制系統中還有一種數據我們雖然看不見，卻在發揮著重要作用，打開、關閉是系統下達的指令，指令也是一種數據。板書：加濕器開、關指令。9.小結歸納控制系統中的數據關鍵提問：經過以上學習，你對數據有什么新的認識？對于控制系統中的數據雙有怎樣的理解？【設計意圖】建構部分通過濕度控制實驗重在引導學生認識四類數據，是本課的重點和難點部分。前兩類是可以直接從實驗板屏幕上看到的數據，教師通過多份學單的匯總讓學生對比一直不變的設置濕度數據和各不相同的環境檢測數據具體數值，進而進行歸納。后兩類數據無法直接觀察到，是本課的難點，通過引導回憶實驗再觀察實現場驗視頻中加濕器開、關兩種狀態不停交替，得出狀態的開、關也是一種數據。最后通過實驗關鍵代碼的觀察明確加濕器的工作是由兩條語句在控制，得出指令打開、關閉也是一種數據。最后小結控制系統中的數據特點，不光是數字值是數據，還可以是一種狀態，不光是看得見的數據，還可能是看不見的內部指令，進行兩次理解的跳躍，解決本課重難點。（三）遷移應用活動二：操作溫度控制實驗，歸納數據類型及作用【學生活動】1.進行溫度控制實驗，參考第一次實驗小組分工在學單上完成溫度控制四類數據的填寫。2.交流學單填寫情況，并對兩次實驗所得的數據進行分類、對比，對數據類型和作用進行歸納。3.個別學生代表操作課件，根據自動控制系統工作原理把四個類型的數據流程圖的合適位置，并說一說這四類數據是怎么在自動控制系統流程圖中進行流轉運行的?！窘處熞龑А?.指導進行第二次的溫度控制實驗，強調借鑒第一次的濕度控制實驗的經驗，在學單上正確填寫四類數據，抽取部分完成的學單進行交流。2.對于學生在濕度控制實驗交流中得出的數據進行板貼出示，注意和第一個實驗的數據進行對應。3.把兩次實驗得出的四類數據板動態貼補全成表格，讓學生進行類型和作用的歸納。4.數據類型作用關鍵引導提問:我們用表格對兩次實驗的數據進行了整理，發現了什么？它們的數據雖然不同，但每一列都很相似，顯然是同一類型，請用統一的名稱來概括它們。教師根據學生討論板貼數據類型：設置數據、環境檢測數據、設備狀態數據、指令數據。每一種數據在控制系統中發揮著怎樣的作用？你能用簡短的話來概括一下嗎？5.課件出示自動控制系統通用流程圖，讓學生根據作用把為四類數據拖動到合適的位置，邊拖邊解釋原理?！驹O計意圖】第二次溫度控制實驗是第一次實驗的遷移應用，學生很容易根據經驗得出四類數據，但本環節的目的是進行數據類型和作用的概括，為了順其自然地達到教學效果，教師通過表格進行補充，引導從每列中發現數據間的名稱、作用等都極其類似，從而概括出類型名就變得簡單自然，每類數據的作用只要學生依據實驗原理很合理說明即可，教師再作適當完善。最后流程圖中拖動四類數據，使學生通過數據作用進行思考，達到鞏固，邊拖邊解釋使學生內心不自覺地產生了自動控制系統動態運行的過程。（四）拓展提升活動三：模擬仿真實驗，完成學單任務?！緦W生活動】1.仔細閱讀學單任務要求，操作仿真“校園智能農場”各自動控制子系統運行變化，并把光照控制系統涉及的數據填入學單第一份表格，把光照控制系統的四類數據填入自動控制流程圖相應的位置，說一說其運行原理。2.交流學單填寫情況?！窘處熞龑А?.介紹仿真“校園智能農場”使用方法并明確每小組的任務。2.抽取學生交流學單填寫數據，反饋數據在自動控制流程圖運行原理?！驹O計意圖】此環節通過電腦制作的虛擬“校園智能農場”讓學生在操作中整體感受真實多系統運行情境，利用學單的兩個任務進一步對自動控制系統的數據及其運行原理進行體會鞏固，并團結“校園智能農場”大項目的后續課堂內容進行鋪墊。（五）評價小結【學生活動】對照板書對整節課進行知識能力及學法的整理回顧?！窘處熞龑А筷P鍵引導提問：1.今天這節課我們知道了什么？（知識）2.我們是怎么總結出數據類型和數據作用的？（方法：比較、歸類）3.通過今天的學習，我們總結出了哪些學習方法？（學法指導）【設計意圖】本環節堅持素養導向，提煉學法，聚焦問題解決的關鍵環節—抽象與建模，回顧整個課堂的學習經歷，對重要知識點進行羅列梳理，有利于實現“了解算法求解問題的一般方式、形成設計與分析簡單算法的基本能力”這一核心素養目標。板書設計：控制系統中的數據自動控制系統環境測試數據設置數據設備狀態數據指令數據數設定溫度土壤溫度加濕器開、關指令開、關據設定溫度土壤濕度電風扇開、關指令開、關案例啟示：本節課從現實生活接觸的自動控制系統進行回顧，從貼近生活的校園農場改造成自動控制的“校園智能農場”為項目引領，觸發自動控