10. 开环控制应用广（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开环控制的概念、“输入-计算-输出”工作过程及无反馈、结果固定的特点。课堂导入通过闹钟响后不调整、洗衣机难洗干净的生活场景对比，制造认知冲突，搭建从生活现象到技术概念的学习支架，引导学生初步感知开环控制核心特征。 特色在于案例驱动与实践结合，通过洗衣机、电风扇等实例分析，引导学生绘制“输入-计算-输出”示意图培养计算思维，利用虚拟仿真工具让机器人走正多边形轨迹体验开环控制，体现数字化学习与创新。教学方法上案例对比与实验探究结合，既帮助学生从生活到技术深化理解，又为教师提供清晰教学流程，提升课堂互动与教学实效。

10.开环控制应用广 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 10.开环控制应用广 课 型 新授课 课时 第 1课时 课程标 准要求 通过分析具体案例，了解开环控制的特点；能结合实例描述开环控制系统“输入-计算-输出”的工作过程。 学科核心素养目标 信息意识：通过闹钟、洗衣机、电风扇等生活实例，感知开环控制系统在生活中的广泛应用，认识到其结构简单、操作方便的特点。 计算思维：通过绘制和分析开环控制系统（如洗衣机、电风扇）的工作过程示意图，掌握“输入-计算-输出”的分析模型，理解开环控制线性、无反馈的工作逻辑。 数字化学习与创新：能利用虚拟仿真工具体验机器人走正多边形轨迹的开环控制过程，并通过修改参数观察结果，理解开环控制结果固定的特点。 信息社会责任：在分析开环控制优缺点时，初步形成技术应用的辩证思维，认识到技术选择需考虑具体场景。 教学重点 1.开环控制的概念与核心特点（无反馈、线性过程、结果固定）； 2.开环控制系统“输入-计算-输出”工作过程的分析与示意图绘制； 3.识别生活中的开环控制实例。 教学难点 1.理解开环控制“结果无法根据输出进行调整”的本质； 2.准确区分开环控制与后续将学的闭环控制； 3.将具体设备工作过程抽象为“输入-计算-输出”模型。 教学方法 案例对比法、图示分析法、实验探究法、小组讨论法 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.呈现两个生活场景： 场景一：小智设了7点闹钟，闹钟响了，但小智没起床，闹钟会一直响吗？ 场景二：爸爸用“标准模式”洗特别脏的衣服，洗衣机能把衣服洗干净吗？ 2.提问：闹钟和洗衣机能根据最终结果（人是否起床、衣服是否干净）自动调整自己的工作吗？ 3.引出概念：这种不检测结果、按设定程序“一往直前”的控制方式，就是“开环控制”。 1.观察生活场景，思考并回答问题。 2.讨论闹钟和洗衣机的工作逻辑，感知其“只执行、不检查”的特点。 3.明确本课学习主题：开环控制。 通过对比生活常识与设备实际能力，制造认知冲突，激发学生探究兴趣，自然引出开环控制的核心特征——无反馈。 环节2 分析开环控制的特点 剖析典型案例——洗衣机 1.引导学生分析洗衣机（标准模式）工作过程： （1）输入：爸爸选择“标准模式”并启动。 （2）计算：洗衣机内部程序按“标准模式”生成指令。 （3）输出：洗衣机按程序运转，最后蜂鸣提示结束。 2.关键问题引导： （1）洗衣过程是否按设定程序一步步执行？(是) （2）如果衣服没洗干净，洗衣机自己能知道并重洗吗？(不能，需人工重新设定) 3.总结开环控制定义与特点： （1）定义：控制系统按给定输入运行，产生预期输出，且本次结果无法改变。 （2）特点：结构简单、操作简单、过程线性、结果固定、无自我调节能力。 1.跟随教师引导，分析洗衣机工作过程，并尝试用“输入-计算-输出”模型进行描述。 2.思考并回答关键问题，理解洗衣机无法根据洗涤效果调整工作。 3.记录并理解开环控制的核心特点。 以洗衣机为典型范例，深入剖析其工作过程，帮助学生建立开环控制的完整概念模型，理解其“线性、无反馈”的本质。 环节3 绘制并分析电风扇的工作过程 1.出示任务：分析并绘制接通电源、选择风速挡位后电风扇的工作过程示意图。 2.指导学生补充示意图： （1）输入：风速挡位（或接通电源+选择挡位） （2）计算：按设定风速生成指令 （3）输出：风扇按预定模式转动 3.小组讨论：如果觉得降温效果不明显，风扇能感知并自动换挡吗？ 1.独立或小组合作，绘制电风扇工作过程示意图。 2.分享绘制结果，并说明各环节。 3.讨论并得出结论：不能。风扇无法感知降温效果并自动调整，这也是开环控制。 将习得的概念和分析方法迁移到新案例中，通过动手绘制示意图巩固“输入-计算-输出”模型，并通过讨论强化对开环控制“无自我调节”特点的理解。  环节4 对比总结 1.引导学生比较洗衣机和电风扇的工作过程。 2.提问：它们的共同点是什么？ 3.归纳：都是给定输入后，系统按固定程序产生对应输出；如果输出效果不理想，系统自身无法调整，需要人工重新设置输入。 1.对比两个案例的工作过程示意图。 2.思考并总结共同点：线性过程、结果固定、无反馈调节。 3.理解开环控制的普遍工作模式。 通过对比分析，从具体案例中抽象出开环控制的普遍规律，培养学生的归纳概括能力。 环节5 分析生活中开环控制应用的实例 1.引导学生列举生活中的开环控制系统（如：台灯、微波炉、电烤箱、定时红绿灯、定时浇灌系统等）。 2.完成“生活中的开环控制系统案例分析表”。 （1）电子闹钟（输入：设定响铃时间；输出：铃声）。 （2）示例：电水壶（输入：接通电源指令；输出：加热）。 3.分析这些实例的输入与输出。 1.头脑风暴，列举生活中常见的开环控制设备。 2.小组合作，完成案例分析表，准确描述2-3个系统的输入和输出。 3.分享交流，互相补充。 将课堂所学与真实生活紧密联系，培养学生观察和发现的能力，巩固对开环控制应用广泛性的认识，并熟练运用“输入-输出”进行分析。 环节6 拓展与提升 活动1：补充微波炉加热食物时的工作过程示意图 1.出示任务单，引导学生补充完善微波炉加热食物的工作过程示意图。 活动1：虚拟仿真——机器人走正多边形 1.在虚拟仿真环境中，让学生设置机器人运动参数（如边长、转弯角度），使其走出正方形轨迹。 2.运行程序，观察机器人是否严格按设定轨迹行走，分析它是否具备开环控制的特点。 1.完善微波炉加热工作示意图 2.在仿真工具中设置参数、运行程序，观察机器人运动。 3.思考并回答教师提问，理解程序无法应对外部干扰。 通过虚拟仿真实验，让学生直观体验开环控制“按程序执行、结果固定、抗干扰能力弱”的特点，将抽象概念具象化，培养计算思维和实践能力。 环节7 总结 引导学生总结： 1.开环控制系统操作简单，过程厂家设定，结果基本固定。 2.开环控制系统结构简单，输入对应输出，无需检测结果。 3.抗干扰能力弱，过程受干扰会导致输出偏差。 1.系统梳理知识点； 2.分享学习体会。 通过总结反思巩固所学知识，培养系统思维和表达能力。 学习评价与反思 评价内容 达成情况 1.能准确说出开环控制的定义和核心特点 2.能运用“输入-计算-输出”模型正确绘制并分析开环控制系统的工作过程示意图 3.能识别并列举至少3个生活中的开环控制实例，并能分析其输入与输出 4.能通过虚拟仿真实验，理解开环控制程序执行的特点及局限性 ☆☆☆☆☆ 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.能初步辩证地分析开环控制的优缺点及适用场景 4.交流合作，促成新认知 ☆☆☆☆☆ 1 学科网（北京）股份有限公司 $