1、2.4.5 信息系统中的控制教学设计信息系统中的控制教学设计 一、教学设计模板一、教学设计模板 课程标准课程标准 和和 教学目标教学目标 信息系统中的控制信息系统中的控制 教材内容：教材内容： 2.4.5 信息系统中的控制 适应的课程标准：适应的课程标准： 2.3 通过分析物联网应用实例，知道信息系统与外部世界的连接方式，了解常见的传感与控制机 制。 教学目标：教学目标： 知晓常见的传感与控制机制。 掌握运用掌握板作为智能终端，过 python 编程采集传感器数据。 理解智能终端获取传感器信息原理， 掌握运 用掌控板作为智能终端和通过 python 编程采集 传感器数据的方法。 指向的核心素养
2、：指向的核心素养： 信息意识：能够按要求获取与处理信息；在合作 学习过程中，愿意与团队成员共享信息。 计算思维：知道信息系统与外部世界的连接方 式，了解常见的传感与控制机制，以及接入方式、 带宽等因素对信息系统的影响。 数字化学习与创新：能构建简单的信息系统，积 极利用各种信息系统促进学习与发展。 信息社会责任：认识信息系统在社会应用中的优 势，具有积极学习的态度、理性判断和负责行动的 能力。 学习环境：学习环境：有教学控制软件的多媒体机房，装有 BXY 软件。 建议课时：建议课时：1 课时 教学活动教学活动 设计设计 教学环节 教学过程 设计意图 情境导入 教师引导学生针对以下问题进行思考、
3、讨论 回答。 导入：描述人们乘火车或地铁进站过程是怎 么样？请学生描述，进站时闸机上刷身份证，机 器识别到身份证信息后，在数据库中查找身份信 息是否购买了相应车次的车票，然后做出题否打 开闸机的决定。 通过描述检票系统控制闸机的打开 和关闭现象，帮助学生了解这是信息 系统控制技术的一种应用。通过观察 与探讨思考，学生认识信息系统如何 获取外部世界信息，师生对话、探讨 启发学生思考，让学生从实际生活应 用思考，引出传感器概念，培养信息 意识。 知识讲解 信息系统通过传感器能够获取外部世界的 各种信息， 通过执行器， 则可以作用于外部世界。 执行器是指在控制系统中接受控制信息并对受 控对象施加控制
4、作用的装置。如智能手环可以用 简单的震动来提醒用户，除最常见的闹钟唤醒、 来电提醒和消息提醒外，还可以实现一些特殊的 提醒：发现用户久坐时，会提醒用户起来运动； 发现用户运动过量时， 会提醒注意休息等。 火车、 地铁的检票系统则可以控制闸机的打开和关闭， 大楼的火警预报系统在发现火情后不仅会发出 通过认识生活中信息系统应用，了解 信息系统中的控制论，理解信息系统 中的控制工作原理，提升积极学习的 态度，激发学习兴趣。 警报，还能提醒不同楼层的用户如何便捷地找到 逃生通道。 在诺伯特维纳（NorbertWiener)提出的控制论 中，控制的基础是信息，一切信息传递都是为了 控制，任何控制又依赖信
5、息反馈来实现。信息反 馈是指系统输出信息后，其返回的结果将对信息 的再次输出产生影响，从而起到制约的作用，以 达到预定的 0 的。例如，智能农场系统利用湿度 传感器实时获取土壤湿度，如果湿度值低于预设 的阈值，系统将启动浇水装置，使土壤湿度值上 升到预设的湿度范围。 学习任务 实践与体验：利用掌控板作为智能终端，用 PC通过串口发送操作指令控制掌控板的RGB灯和 蜂鸣器。 器材：掌控板、USB 连接线等。 实践步骤： 1.给掌控板编程，打开 BXY，输入如下代码， 并单击“烧录”按钮。 2.通过串口调试掌控板。 单击 “串口” 按钮， 打开串口调试窗口。 学生经过实践体验，通过掌控板作为 智能
6、终端， PC 机发送控制指令实现相 应功能，了解信息系统的控制过程。 通过Python编程实现数据发送控制， 帮助学生理解信息系统的控制机制， 培养计算思维能力。 控制 器 执行 器 受控对 象 传感 器 输出 信号 输 入 信号 控 制 计算机执行的 Python 代码如下： 3.通过串口，用 Python 程序控制掌握板的 LED 灯与蜂鸣器。单击“打开 LED 灯”按钮，即可打 开掌控板上的 LED。 学习评价 完成温度与湿度采集功能，对自己和同伴的作品 进行客观的评价，并思考后续完善的方向。 （5= 优秀，4=超出一般水平，3=满意，2=有待改进， 1=不太理想） 通过自我评价或互评过
7、程，帮助学生 加深对传感器的认识，了解运用传感 器获取环境信息的方法，提高学习自 觉性和热情。 课堂小结 1.学生回顾信息系统的控制应用。 2.总结信息系统的控制机制及应用。 通过回顾总结帮助学生理清本节内 容知识点，了解信息系统的控制机 制，提高学习自觉性和热情。 作业布置 基础作业（面向所有学生） ： 1.信息系统中的控制机制包含哪几部分。 2. （开放题） 请找出生活中的智能控制实例， 并分析其传感与控制的流程。？ 3.（开放题）目前智能手机已内置了许多传 感器。了解这些传感器的功能是什么，能够用来 解决生活或学习中的哪些问题。 提升作业（面向学有余力学生） ： 4.（开放题）使用掌握板
8、，实现通过接在 P0 上的旋钮，旋钮控制 RGB 灯，旋转旋钮 RGB 灯的 颜色会根据读取的模拟值变化。 课后作业是课堂学习的延伸，是巩固 和升华知识点的有效途径。根据学生 的基础和能力设置不同难度的作业， 以满足不同层次的学生需求。 教学设计教学设计 思路思路 本课内容分配 1 课时完成。 首先通过举例， 用生活中的信息系统控制实例创设情境， 引入信息系统通过传感器等控制工作应 用，让学生知晓常见的传感与控制机制，理解“信息系统中的控制”工作原理。根据学生的情况简要 介绍“开环”和“闭环”控制，将通用技术的相关内容无缝结合起来，然后将更多的时间留给学生做 实践与体验活动。通过设计学习任务实
9、践与体验，运用掌握板等作为智能终端，通过 python 编程， 实现信息系统的控制，帮助学生理解控制机制。教师要多准备一些关于 MicroPython 或 BXY 的代码 介绍，鼓励学生自主研究，如利用掌握板的加速度传感器控制电脑。 针对针对 核心素养核心素养 培养的培养的 设计考虑设计考虑 核心素养的培养不可能泛泛而谈，而应落实在每一次引导、每一个活动之中，在仔细分析了本课 内容可以融入三类核心素养的培养，并且细致分析了各个核心素养的具体落点： 信息意识的落点在“能够按要求获取与处理信息；在合作学习过程中，愿意与团队成员共享信 息。 ”本课主要讲授信息系统通过传感器实现控制过程，了解控制机制
10、。通过任务设计，引导学生运 用信息技术手段解决问题，培养获取相关信息与处理信息的能力，并能组织提炼，提升学生们信息处 理与信息共享能力。 计算思维的落点在“知道信息系统与外部世界的连接方式，了解常见的传感与控制机制，以及 接入方式、带宽等因素对信息系统的影响。 ”本条帮助学生通过认识日常生活中的信息化应用实例， 认识传感器， 了解传感器控制机制， 通过完成实践体验智能终端和电脑的互动控制传感器来获取信息， 帮助学生理解信息系统通过传感器控制机制， 运用编程语言工具实现信息系统控制过程， 强化计算思 维能力。 数字化学习与创新的落点在“通过能构建简单的信息系统，积极利用各种信息系统方法促进学 习与发展。 ”本条通过实践与体验任务，利用掌握板作为智能终端，实现计算机发送指令控制智能终 端的信息系统控制过程，运用信息系统方法了解信息系统控制工作原理。 信息社会责任的落点在“认识信息系统在社会应用中的优势，具有积极学习的态度、理性判断 和负责行动的能力。 ”本条通过引导学生从日常应用实例中认识传感器及信息系统的控制应用，思考 新技术所带来的便利，激发学习兴趣，以积极的态度去面对，提升学习能力。
