17. 设计我的种植园（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控制系统“输入-计算-输出”模式及闭环控制原理，通过“小小农业工程师”情境导入，衔接上节课智能种植大棚知识，引导学生设计种植园控制系统，实现知识迁移与应用。 以项目式学习为主线，跨学科融合生物知识，小组合作分解系统、用网络查植物生长条件、绘制子系统示意图，培养计算思维（复杂系统分解）、数字化学习（信息检索与协作）、信息意识（技术应用价值），助学生建立系统思维，教师易操作，提升课堂实效。

17.设计我的种植园 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 17.设计我的种植园 课 型 新授课 课时 第 1课时 课程标 准要求 通过分析具体控制系统的工作过程，了解其包含输入、计算和输出三个典型环节，能结合案例描述这三个环节的具体内容，理解“输入-计算-输出”的计算模式。 学科核心素养目标 信息意识：通过设计小型种植园控制系统，认识到信息技术在现代农业中的应用价值，增强利用技术解决实际问题的意识。 计算思维：能将一个相对复杂的控制系统（种植园）分解为多个功能相对独立的子系统（如土壤湿度、光照、温度控制）；能规划设计种植园控制系统的整体功能、硬件组成和工作过程；能绘制主要子系统（土壤湿度、光照、温度控制）的工作过程示意图，理解其“输入-计算-输出”的逻辑及闭环控制过程。 数字化学习与创新：能利用网络等数字资源，搜索并确定计划播种植物的生长条件；通过小组合作，运用数字化工具完成种植园设计方案，并进行展示交流，提升数字化协作与创新能力。 信息社会责任：在设计过程中，考虑植物生长规律，培养尊重自然、科学种植的观念。 教学重点 1.能规划设计一个小型种植园控制系统，明确其整体功能、主要子系统及所需硬件设备。 2.能根据植物生长需求，分析其对土壤湿度、光照、温度等环境条件的要求。 3.能绘制土壤湿度、光照、温度控制系统的工作过程示意图，理解阈值在其中的作用。 教学难点 1.从整体规划到子系统分解的系统性设计思维。 2.将抽象的“输入-计算-输出”模式及闭环控制原理，具体应用到不同环境因子的控制系统设计中。 3.理解一个子系统的输出可能是另一个子系统的输入，认识系统内部各部分的关联性。 教学方法 项目式学习法、小组合作探究法、案例分析法、图示法 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.创设情境：学校新开拓了一片种植园地，邀请同学们担任“小小农业工程师”。以小组为单位，设计一个符合需求的小型智能种植园控制系统。 2.明确设计内容：设计内容包括：种植园的硬件组成、包含的子系统、计划种植的植物及其环境要求、关键子系统的工作过程 1.回顾智能种植大棚的基本构成和工作原理。 2.明确本课核心任务：完成一个种植园控制系统的设计方案。  创设真实项目情境，激发学生设计兴趣。将上节课的知识作为本节课设计的基础，实现知识的迁移与应用。 环节2 明确种植园的硬件组成、子系统和工作过程 活动：小组合作，完成《活动1任务分析表》 1.引导讨论： (1)你们小组的种植园打算搭建在什么环境？ (2)为了实现“智能种植”，这个种植园系统需要包含哪些子系统？每个子系统有什么功能？ (3)搭建这些子系统，需要哪些主要设备？ (4)请简单描述整个种植园控制系统是如何协调工作的。 2.提供支持：展示智能种植大棚环境监控示意图，提供《活动1任务分析表》模板。 3.组织分享：邀请小组分享初步规划，教师点评并引导完善。 1.小组讨论，确定种植园的搭建环境。 2.分析并列举种植园需要的主要子系统及其功能。 3.列出搭建所需的主要硬件设备。 4.尝试用语言描述系统的大致工作流程（如：传感器采集数据→计算机处理→控制设备动作）。 5.将讨论结果填写到《活动1任务分析表》中。 应用“复杂系统可分解”的思想，引导学生对种植园这一目标系统进行顶层设计和功能分解。培养系统规划能力和硬件选型意识。 环节3 明确要播种的植物及其终止条件 活动：研究植物习性，完成《种植条件分析表》 1.引导选择：各小组确定计划播种的1-2种植物（建议选择当季常见蔬菜或花卉，如生菜、番茄、草莓等）。 2.指导研究：引导学生利用网络或资料，查找该植物生长初期（幼苗期）对关键环境因素的要求： (1)土壤湿度：适宜的范围是多少？ (2)光照：喜阴还是喜阳？需要的光照强度大约是多少？ (3)温度：适宜生长的温度范围是多少？ 3.拓展思考：提问：除了土壤湿度、光照、温度，还有哪些因素会影响植物生长？ 如病虫害、土壤酸碱度、土壤微生物等。 1.小组商议，确定本组计划种植的植物。 2.利用数字工具搜索资料，了解该植物对土壤湿度、光照、温度的具体要求，并记录。 3.思考并讨论其他影响因素。 4.将研究结果填写到《种植条件分析表》中。 将控制系统设计与具体的生物需求相结合，体现跨学科思想。培养学生信息检索、资料整理的能力，并建立科学种植、尊重自然的观念。 环节4 设计子系统工作过程示意图 活动：绘制控制系统工作过程示意图 1.回顾原理：引导学生回顾闭环控制系统的基本工作过程（检测→比较→执行→反馈）。强调阈值是关键判断依据。 2.示范与讲解：以土壤湿度控制系统为例，师生共同完善其工作过程示意图： 输入：设定的土壤湿度阈值。 检测：土壤湿度传感器采集当前湿度数据。 计算：将检测数据与阈值比较。 输出：若湿度低于阈值，则启动喷灌器；否则停止。 反馈：喷灌后，传感器再次检测，形成闭环。 3.小组任务：各小组参考示例，根据本组设计方案，补充绘制光照控制系统和温度控制系统的工作过程示意图。 4.深化理解：引导学生思考： 示意图中，输入端输入的是什么？（阈值） 输出端横线上填的是什么？（执行设备的状态，如“补光灯亮”、“暖风机启动”） 像喷灌器、补光灯这样的执行设备，本身是不是一个控制系统？（是，它内部也包含输入、计算、输出环节） 这说明了什么？（在一个复杂系统内部，一个子系统的输出，可能就是另一个子系统的输入。） 1.回顾闭环控制原理，理解阈值的作用。 2.跟随教师分析，共同完成土壤湿度控制系统示意图的填空。 3.小组合作，仿照示例，绘制本组设计的光照控制和温度控制系统工作过程示意图。 4.思考并回答教师提问，理解系统内部模块间的输入输出关系。 通过绘制示意图，将抽象的控制逻辑可视化，巩固对“输入-计算-输出”模式及闭环控制的理解。 环节5 拓展与提升 介绍控制系统中数学运算的应用 例如，在土壤湿度控制系统中，首先通过比较来判断土壤湿度是否在规定的范围内：在水泵系统中，通过对水流速度的测量与流量设定值的比较（减法运算），系统可以根据差值调整水泵的转速（乘法运算），以实现流量的精确控制。 聆听关于数学运算在控制系统中应用的介绍，拓宽认识。 引入数学运算，让学生初步了解控制算法中更复杂的计算，为后续学习做铺垫。 环节6 总结 引导学生总结本课要点： 1.学会了如何规划设计一个小型控制系统。 2.能将复杂系统分解为多个子系统，并描述其功能。 3.能根据植物需求确定环境参数（阈值）。 4.能绘制控制系统工作过程示意图，理解闭环控制。 跟随教师回顾，梳理本课知识要点。 系统总结项目学习成果，将具体的设计经验升华为可迁移的工程思维方法。 学习评价与反思 评价内容 达成情况 1.能完成一份完整的《种植园设计方案》 2.能准确说出计划种植植物对土壤湿度、光照、温度的基本要求 3.能正确绘制出土壤湿度、光照、温度控制系统的工作过程示意图， 4.能在小组展示中清晰阐述本组的设计思路和子系统功能 ☆☆☆☆☆ 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.能理解阈值在自动控制中的核心作用，并能举例说明 4.交流合作，促成新认知 ☆☆☆☆☆ 1 学科网（北京）股份有限公司 $