14. 复杂系统可分解（教学设计）-六年级信息科技全一册同步备课系列（人教版2024）

该小学信息科技教学设计聚焦“复杂系统可分解”核心知识点，通过自行车演变史导入，从学生熟悉的自行车结构入手引出复杂系统与子系统概念，再结合宇宙飞船、学校管理系统等实例分析子系统，构建从感知到理解的学习支架。 特色在于以案例分析和任务驱动培养计算思维与数字化学习能力，如厨房电气系统结构图绘制、小组合作设计智能家居系统，促进知识迁移。贴近生活的实例和实践任务，助力学生形成系统观念，也为教师提供清晰教学流程和可操作实践活动。

14.复杂系统可分解 教学设计 学科 信息科技 年级 6年级 备课时间 主备人 教案持有教师 备课组 成员 教学内容 课 题 14.复杂系统可分解 课 型 新授课 课时 第 1课时 课程标 准要求 通过观察身边的真实案例，了解一个大的系统可以分解为几个小的系统，一个系统也可以划分出功能相对独立的多个模块。 学科核心素养目标 信息意识：通过分析自行车、宇宙飞船、学校管理系统等实例，感知复杂控制系统在生活中的普遍存在，认识到复杂系统可以分解为多个功能相对独立的子系统，初步形成系统分解与集成的观念。 计算思维：掌握将复杂控制系统（如自行车、厨房电气系统、智能家居）分解为多个子系统的方法；能绘制控制系统与子系统的关系结构图；理解子系统之间以及系统与外部系统之间的相关性。 数字化学习与创新：能利用资料搜索和小组协作，规划设计“我的智能家居”系统，并将其分解为多个子系统，绘制关系结构图，初步体验系统设计与规划的过程。 信息社会责任：在分析宇宙飞船、学校管理系统等案例时，体会复杂系统分解与协同工作对社会运行和科技进步的重要性，认识到模块化、系统化思维在解决复杂问题中的价值。 教学重点 1.理解复杂控制系统可以分解为多个子系统的思想； 2.能识别并列举具体复杂系统中的主要子系统； 3.能绘制控制系统与其子系统的关系结构图。 教学难点 1.从具体实例中抽象出“系统分解”的思想方法； 2.理解子系统既是独立系统，又是大系统的组成部分，并可能成为其他更大系统的子系统； 3.将系统分解思想迁移应用于新情境（如设计智能家居）。 教学方法 案例分析法、图示法、小组合作探究法、任务驱动法 教 学 过 程 教学活动 教师活动 学生活动 教学意图 环节1 导入新课 1.展示案例：简述自行车从1790年木质无脚蹬自行车到1888年充气轮胎的演变史。 2.提问引导： 现代的自行车功能复杂，它是由哪些部分协同工作来实现“骑行”这个总功能的？ 这些部分是否可以看成一个个相对独立的小系统？ 3.引出概念：像自行车这样功能复杂的整体，可以看作一个复杂系统。为了更好地理解和设计它，我们可以将其分解为多个子系统。引出课题：复杂系统可分解。 1.观看自行车演变图片，了解其发展。 2.思考并回答：自行车由车架、车轮、刹车、变速、传动等部分构成。 3.明确本课学习主题：学习如何将复杂系统分解为子系统。 以学生熟悉的自行车历史与结构为例，直观展示复杂系统的构成，自然引出“系统分解”的必要性和课题，激发学习兴趣。 环节2 控制系统中的子系统 活动1：剖析自行车系统 1.引导学生观察自行车结构图，将其分解为：结构系统、转向系统、刹车系统、传动系统、变速系统、轮组系统等子系统。 2.总结概念：一般来说，功能比较复杂的控制系统往往可以划分为多个系统，这些系统被称为子系统。每个子系统承担一定的特定功能。 活动2：分析更多复杂系统案例 1.宇宙飞船系统：展示图片，分解为推进舱、返回舱、轨道舱等子系统。 2.新能源汽车“三电”系统：展示图片，分解为电池系统、电驱系统、电控系统等子系统。 3.学校管理系统：引导学生思考并列举学籍系统、评价系统、后勤系统等子系统。 4.强调：对于控制系统而言，每个子系统承担一定的功能，并且互相配合，共同构成一个复杂系统。这些子系统本身也是一个系统，同样遵循“输入—计算—输出”的计算模式。 1.观察自行车结构图，在教师引导下说出其各个子系统名称及主要功能。 2.理解并记录“子系统”的概念。 3.观看宇宙飞船、新能源汽车图片，识别其核心子系统。 4.结合自身经验，讨论并列举学校管理系统的各个子系统（如学籍管理、课程管理、食堂管理等）。  通过多个贴近生活与科技的典型案例（自行车、宇宙飞船、汽车、学校），引导学生从具体到抽象，理解“复杂系统可分解为子系统”这一核心思想，并巩固子系统也具有系统基本特征（输入-计算-输出）的认识。 环节3 控制系统及其子系统的关系 活动1：描述关系与绘制结构图 1.强调描述规范：描述子系统时，要指明是哪个控制系统中的子系统。例如：宇宙飞船系统中的轨道舱系统、学校管理系统中的评价系统。 2.任务：分析厨房电气系统 提问：结合家里的厨房，分析厨房电气系统可以分解为哪些子系统？ 引导得出：供电系统、照明系统、烹饪系统（如电饭煲、微波炉）、排烟系统（抽油烟机）等。 3.绘制关系结构图： 展示通用关系结构图范例（大系统包含若干子系统）。 指导学生模仿范例，绘制“厨房电气系统及其子系统”的关系结构图。 活动2：理解系统的层次性 由子系统构成的系统，有可能是另一个更大系统的子系统。例如：消化系统是人体系统的子系统，而人体系统又是生物系统的子系统；厨房电气系统是家庭电气系统的子系统。 1.学习正确描述子系统的方法。 2.小组讨论，列举厨房中的电器和系统，归纳出厨房电气系统的几个主要子系统。 3.动手绘制“厨房电气系统及其子系统”的关系结构图。 4.聆听讲解，理解系统的层次性（大系统套小系统）。 通过“厨房电气系统”这个贴近生活的任务，让学生应用“分解”方法，并学习用结构图直观表示系统与子系统的关系。讲解层次性，帮助学生建立更全面、辩证的系统观。 环节4 设计“我的智能家居” 1.布置设计任务：爸爸要把家升级改造成智能家居系统，请你从以下几个方面进行设计： (1)搜索资料，了解智能家居的特点。 (2)你理想中的智能家居具备哪些功能？ (3)这个智能家居系统可以分解为哪些子系统？ (4)绘制系统和子系统的关系结构图。 2.组织小组合作：学生分组讨论，构想功能，分解子系统，并绘制关系结构图。 3.交流展示：小组代表分享设计方案和关系结构图。  1.接收任务，明确要求。 2.小组合作，利用资料或生活经验，讨论智能家居应具备的功能（如自动照明、语音控制、安全警报等）。 3.将设想的智能家居系统分解为多个子系统，并讨论子系统间的联系。 4.绘制“我的智能家居系统及其子系统”关系结构图。 5.小组代表上台展示并讲解设计思路。 将“系统分解”的思想方法迁移到一个开放的、贴近未来的设计任务中，培养学生规划设计能力、创新思维和合作能力。通过绘制结构图，巩固本课核心技能。 环节5 拓展与提升 设计一个智能家居控制系统的操作界面图，这个控制系统把所有子系统 都集成在一起，只要在这个操作界面进行操作，就能指挥各个子系统进行工作。 小组讨论，在活动3的基础上设计操作截面图。 层层递进，从设计复杂的智能家居系统的子系统，到设计操作界面，理解复杂控制系统的集成控制。 环节6 总结 引导学生总结本课要点： 1.复杂控制系统可以分解为多个子系统。 2.描述子系统要指明所属的大系统。 3.能绘制系统与子系统的关系结构图。 4.系统具有层次性和相关性。 跟随教师回顾，梳理本课知识要点。 系统总结本课知识，并升华到工程设计方法和通用问题解决策略的高度。 学习评价与反思 评价内容 达成情况 1.能准确说出“复杂系统可分解为多个子系统”的含义，并能举例说明 2.能正确分析一个给定的复杂系统（如厨房电气系统），列举出子系统 3.能规范描述子系统，并能绘制系统与子系统的关系结构图 4.能运用系统分解思想，小组合作设计“智能家居”系统，并合理划分其子系统 ☆☆☆☆☆ 1.明确任务分工，开展组内协作 2.积极参与小组讨论，分享观点 3.能理解系统的层次性，认识到“分解”是解决复杂问题的重要方法 4.交流合作，促成新认知 ☆☆☆☆☆ 1 学科网（北京）股份有限公司 $