第一单元第1课系统与模块 学历案 2025-2026学年青岛版初中信息技科技第五册

《第 1 课 系统与模块》 ——无需触碰，声音唤醒光明 【课题与课时】 课题：第一单元 第 1 课 系统与模块 课时：1 课时 【课标要求】 依据：义务教育信息科技课程标准（2022 年版） （一）内容要求： 1.通过体验和认识身边的过程与控制，了解过程与控制可以抽象为包含 输入、计算和输出三个典型环节的系统。 2.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。 （二）学业要求： 1.能认识到过程与控制系统普遍存在于日常生活中。 2.能发现大的系统可以由小的系统组成，不同的系统中存在相似的组成 部分。 【学习目标】 1.通过实际生活实例，初步了解控制、控制系统，控制要素的概念。 2.通过对控制系统案例分析，能够抽象分析过程与控制中的输入、计算 和输出三个环节。 3.通过分析身边真实控制案例，掌握观察、解释身边控制现象的方法， 能根据功能对系统划分不同模块。 4.通过实例分析，感受计算机实现过程控制的优势，认识可能存在的 风险。 【评价任务】 1.【学习目标 1，2】通过探究活动一，能初步了解控制控制、控制系统， 控制要素的概念，并抽象分析过程与控制中的输入、计算和输出三个环节。 （达标评价一） 2.【学习目标 3，4】通过探究活动二，能够通过生活中常见自动控制系 统，了解计算机在系统中的作用，感受计算机实现过程控制的优势和可能带 来的隐患。（达标评价二） 3.【学习目标 3】通过探究活动三，能够根据理解控制系统对生产、生 活的意义，能对系统进行模块的分解。（达标评价三） - 6 - 学科网（北京）股份有限公司 【学习过程】 一、情景创设，激趣导入（播放视频） 生活里有许多场景，例如，天气闷热，我们可以用遥控器上的按钮启动空调制冷， 马上上课了，值日班长可以按电源启动多媒体教学设备。十字路口的交通信号灯可以 让车辆有序的通行…… ，我们的日常生活中时时刻刻都离不开这些电子产品，这节课 让我们一起探寻这些设备的系统组成和控制的奥秘吧！ 二、 自主合作，探究新知 探究一：控制系统的概念和控制要素 想一想： 现在走廊里的声控灯，可以实现 人来灯亮，人走灯灭。这样既节约的 资源，又提供的方便。 你能不能描述一下，声控灯的工作过 程： 一点通： 控制是人们按照自己的意愿 或 目的，通过运用一定的手段 或方法，使事物向着期望或预 期的方向发展。任何一种控制 的实现，都要通过若干个环节， 这些环节构成了控制系统。 输入输出 计算 计算输出 灯亮 或不亮 输入 声音 处理检测到 的声音数据， 生成指令。 【设计意图】通过分析声控灯的工作过程了解控 制与控制要素的概念（完成目标 1） 议一议： 当你正要过马路，看到前方红灯亮起。在这个场 景中，你获取的信息是什 么 ？ 你做 出的 判 断事 什 么 ？ 你做 出的 表 现事 什 么？ 试一试： 根据过马路的事例，总结声控灯的工作过程三个 加油站： 控制现象的三要素：控制 对象、控制目的、控制手段。 控制系统的三个典型环节：输 入、计算和输出。 一点通： 输入 计算 输出 - 7 - 学科网（北京）股份有限公司 环节。 触点 延时开关 （输入） 灯的 亮灭 ( ) 【设计意图】通过对比人对一些事物作出反应的 过程，可以用输入、计算和输出三个环节来分析。控 制系统的工作过程与之类似。（完成目标2） 达标评价一 依据下面的评价标准完成“达标评价一 ”。 评价项目 自我评价 小组评价 能理解控制和控制技术的概念， ☆☆☆ ☆☆☆ 能根据具体事例分析控制现象的三要素 ☆☆☆ ☆☆☆ 能够抽象分析过程与控制中的三个典型环节 ☆☆☆ ☆☆☆ 填表说明：请将☆图上颜色，★★★表示熟练而正确完成，★★表示基本完成或达到标准， ★表示不能完成或者未达标。 探究二：计算机芯片支持下过程控制的优势 想一想： 我们很多人小时候都有忘记带家里的钥匙，导致 放学进不了家门的尴尬经历，但现在很少人有这种烦 恼！原因是什么呢？ 议一议： 结合生活实际传统的机械式电饭煲和加入芯片控 制后的智能电饭煲，他们的区别是什么？ 加油站： 人脸识别技术是将计算机 图像处理技术与生物统计学原 理融为一体，利用计算机图像 处理技术从视频中提取人像特 点，利用生物统计学的原理进 行分析建立数学模型。 试一试： 生活中还有哪些计算机芯片支持下的控制设备？ 说一说他们的优势和有可能带来的隐患 。 - 8 - 学科网（北京）股份有限公司 一点通： 人工控制是指人参与了实施控 制的整个过程， 自动控制是指 人没有直接参与，而是利用外 加的设备或装置使机器自动的 按照预设的条件运行，智能控 制是自动控制+人工智能。 人工收割 机器收割 智能收割 【设计意图】通过问题引导学生思考生活中常见 自动控制系统，了解计算机在系统中的作用，理解人 工控制、自动控制和智能控制的区别。（完成目标3） 议一议： 举例说明计算机芯片支持下的控制设备还有可能 带来哪些风险和隐患？并说说我们如何理性对待这类 设备的使用？ 达标评价二 依据下面的评价标准完成“达标评价二 ”。 评价项目 自我评价 小组评价 能够理解智能控制系统的工作原理 ☆☆☆ ☆☆☆ 能根据具体实例，了解智能设备给生活带来的便利 ☆☆☆ ☆☆☆ 能够举例说明计算机芯片支持下的控制设备存在的风 险和隐患 ☆☆☆ ☆☆☆ 填表说明：请将☆图上颜色，★★★表示熟练而正确完成，★★表示基本完成或达到标准， ★表示不能完成或者未达标。 探究三 控制系统中的模块 想一想： 观看自动门工作的视频， 自动门工作过程的过程 是怎样的？每一个环节是如何划分的。 【设计意图】 通过自动门工作实例，了解系统中的模块：传感 器，控制器和执行器。 试一试： 系统有大有小，有复杂有简单，对于较大的系统 和比较复杂的系统，可以根据一定的功能，再将其划 加油站： 传感器是能够感受被测量 并按照一定的规律转换成电信 号的器件或装置。 控制器是整个控制系统的 核心，负责接收传感器的信号 并对该信号运用其内部算法进 行处理根据处理的结果，控制 执行器执行命令。 执行器是根据控制器发出 的指令进行操作，完成控制器 的各种指令。 - 9 - 学科网（北京）股份有限公司 分为若干子系统，如人体系统可细分为运动系统、呼 吸系统、消化系统、循环系统等。利用网络或数字化 学习平台，了解生活中自动控制系统。 系统 子子 系 统 2 子 系 统 1 系 统 3 达标评价三 依据下面的评价标准完成“达标评价三 ”。 评价项目 自我评价 小组评价 能理解根据理解自动控制系统基本构成模块 ☆☆☆ ☆☆☆ 能够根据功能对系统划分为不同的模块 ☆☆☆ ☆☆☆ 填表说明：请将☆图上颜色，★★★表示熟练而正确完成， ★★表示基本完成或达到标准， ★表示不能完成或者未达标。 三、实践创新，学以致用 （一）实践主题：从声音到光——探究智能控制的奥秘 （二）实践目标： （1）理解开环控制的基本原理（声音输入→信号处理→灯光输出） （2）掌握传感器、电路元件在控制系统中的作用 （三）活动流程与任务设计 阶段 1：认识控制过程 （1）现象观察： 展示不同声控灯（如楼道灯、玩具灯），引导学生对比响应速度与灵敏度差异。 （2）原理拆解： 分组绘制声控灯的系统框图，标出输入（声音）、处理（电路）、输出（灯光） 三部分。 （3）关键问题： “为什么拍手能亮灯，但说话不一定？如何让灯在黑暗中才响应声音？ ” 阶段 2：动手实践 （1）基础任务：搭建声控电路 - 10 - 学科网（北京）股份有限公司 （2）材料清单：声音传感器、LED 灯、电阻、面包板、Arduino（可选） 核心步骤： 连接传感器与 LED，测试基础声控功能； 用分贝仪校准触发阈值（如≥65dB 亮灯）； 记录不同声音频率（高/低音）的响应差异。 声控灯创新实践记录表 声音强度（分贝） LED 亮度（高/中/低/灭） 响应时间（秒） 50dB 灭 70dB 低 0.5 …… …… …… 阶段 3：优化与展示 （1）数据分析：对比各组声控灯的触发误差率与节能效果； （2）成果展示：通过海报或短视频解释控制逻辑与创新点。 四、交流分享，展示评价 请根据本节课学习内容，对自己的学习过程和学习成果进行评价。 评价项目 评价内容 评价等级 能积极参与小组讨论、主动探究、课堂学习高效 ☆☆☆ 学习过程 了解控制、控制系统、控制要素 ☆☆☆ 理解并抽象出控制中的输入、计算和输出三个环节 ☆☆☆ 分析控制系统的传感器、控制器、和被控对象 ☆☆☆ 学习成果 能控制变量（如声音频率、环境噪声）对灯光的影响 ☆☆☆ 能意识到控制系统普遍存在于生产和人们生活中 ☆☆☆ 填表说明：请将☆图上颜色，★表示合格，★★表示良好，★★★表示优秀。 - 11 - 学科网（北京）股份有限公司 五、归纳总结，拓展提升 本节课你学到了哪些知识，受到了哪些启发？请把你的收获使用合适的方式填写 到下面的方框中。 （一）学到知识： 1.认识到控制系统在生活中无处不在，其核心是通过 “输入 — 计算 — 输 出 ” 环节实现对对象的控制（如声控灯通过声音输入控制灯的亮灭）。 2.理解了控制系统的三要素：控制目的（如节能、安全）、控制对象（如灯、 门锁）、控制手段（如传感器、芯片）。 3.知道复杂系统可分解为子系统或模块（如人体系统分为多个器官系统），模 块分工协作实现整体功能。 （二）受到启发： 1.科技让生活更便捷，从机械控制到智能控制的进步，体现了技术对生产生活 的推动作用。 2.使用控制系统时需关注安全与规范（如智能设备的信息泄露风险），增强科 技安全意识。 六、检测与作业 （一）选择题： 1.控制系统工作过程的基本模式是( )。 A.输入-输出 B.计算-输出 C.输入-计算-输出 D.输出-输入-计算 2.复杂系统通常可以分解成什么？ A.原子 B.分子 C.子系统 D.电子 - 12 - 学科网（北京）股份有限公司 3.下列关于模块的描述，哪一项是错误的? A.模块可以独立进行测试 B.模块可以重复使用 C.模块之间不能相互组合 D.模块化设计可以提高系统的灵活性 4.在水箱水位人工控制系统中，“大脑对比目标水位 ” 属于哪个环节？ A.输入 B.计算 C.输出 D.存储 5.下列设备中，不属于计算机芯片支持下的控制设备的是？ A.智能电饭煲 B.机械式门锁 C. 人脸识别门锁 D. 智能温控空调 参考答案： 1.C 2.C 3.C 4.D 5.B （二）简答题 1.请以十字路口交通信号灯为例，分析其控制系统的输入、计算、输出三个环节分别 是什么？ 参考答案：1. 输入环节：交通流量检测器（如地感线圈、摄像头）采集路口各方向车 辆数量、行人过马路信号等信息，将这些信息转换为电信号传入控制系统；2. 计算环 节：信号灯控制器接收输入的交通流量数据，按照预设算法（如 “车多方向绿灯时间 延长 ”“行人优先 ” 逻辑）处理数据，判断各方向信号灯的亮灭时长，生成控制指令； 3. 输出环节：根据计算环节生成的指令，控制路口各方向红灯、绿灯、黄灯的点亮与 熄灭，引导车辆和行人有序通行。 七、学后反思 1.对“计算环节 ”的具体原理理解不够深入，例如智能电饭煲芯片如何处理温度 数据并生成指令，需要进一步查阅资料。 2.在区分“子系统 ”和“模块 ”的概念时容易混淆，可结合更多实例（如学校系 统与教学模块的关系）加深理解。 3.对控制系统潜在隐患的思考不够全面，后续需关注更多技术伦理问题（如人脸 识别的隐私保护），强化信息社会责任。 - 13 - 学科网（北京）股份有限公司 $