《模拟智能手机屏幕亮度的自动控制》（教学设计）-2025-2026学年六年级下册信息技术鲁教版

《模拟智能手机屏幕亮度的自动控制》教案-2025-2026学年鲁教版（新教材）小学信息技术六年级下册 1、 学情分析 六年级学生已完成本单元前两课学习：掌握系统稳态、反馈机制、优化维度；理解开环/闭环控制、输入-计算-输出模型；能分析恒温空调、楼道灯等闭环案例。他们对智能手机非常熟悉，每天使用，对“屏幕亮度自动调节”有直观体验（暗处变亮、亮处变暗），但对背后的光敏传感器、闭环反馈、动态调节逻辑缺乏系统理解，容易把“自动调节”等同于“简单开关”。学生具备一定的流程图绘制、小组合作与简单方案设计能力，具象思维强于抽象思维，需要通过“实物观察、流程拆解、模拟实验、图表辅助”降低抽象难度，引导其从“体验现象”到“理解原理”再到“模拟设计”，落实计算思维与数字化创新能力的培养。 2、 教材分析 本课以“智能手机屏幕亮度自动调节”为真实项目，遵循“情境体验→原理拆解→流程建模→模拟设计→优化提升”的逻辑编排：先通过体验活动感知自动调节的便捷；再讲解光敏传感器、控制器、屏幕（执行器）的组成与功能；接着拆解闭环反馈调节流程（光强→传感器→控制器→屏幕亮度→反馈）；然后给出模拟设计任务（用流程图或简易工具模拟亮度调节）；最后引导优化设计（灵敏度、延时、节能模式）。教材配有实物图、系统结构图、闭环流程图、模拟示例图，语言贴近学生生活，案例典型、实践性强，完全契合新课标“通过小型系统模拟，理解过程与控制，能进行简单的创新设计”的学段要求。本课是学生从“分析系统”到“设计系统”的跨越，重在培养“真实问题→系统建模→模拟实现→优化创新”的能力，为后续复杂智能系统设计奠定实践基础。 3、 核心素养目标 1. 信息意识：能说出智能手机屏幕亮度自动调节的组成部件与功能；感知智能控制在提升体验、保护视力、节约电量中的价值；认识光敏传感器等技术元件在生活中的广泛应用。 2. 计算思维：理解屏幕亮度调节是闭环反馈控制系统；能拆解“光强检测→亮度计算→屏幕调节→结果反馈”的完整流程；能用流程图准确表达控制逻辑；能根据环境变化分析亮度调节的动态规律。 3. 数字化学习与创新：能小组合作完成“屏幕亮度自动控制”的模拟设计（流程图或简易模拟）；能结合生活需求提出优化方案（灵敏度、延时、节能）；能清晰表达设计思路与优化理由，提升系统建模与创新实践能力。 4. 信息社会责任：了解自动亮度调节对护眼、节能、延长屏幕寿命的意义；在设计与使用智能设备时，兼顾“便捷、健康、低碳、安全”，养成绿色用机、合理用技术的习惯。 4、 教学重难点 1. 教学重点：识别屏幕亮度自动控制系统的组成部件（光敏传感器、控制器、屏幕）；理解闭环反馈调节流程；能用流程图模拟亮度自动控制逻辑。 1. 教学难点：分析光强与亮度的动态对应关系（非简单开关，而是连续调节）；理解反馈环节如何修正亮度、维持视觉稳态；设计合理、实用、护眼、节能的优化方案。 5、 教学过程 （1） 情境体验：亲身感受，提出问题 1. 体验活动：学生拿出手机（或教师用演示手机），开启“自动亮度调节”；用手捂住手机正面（模拟暗处），观察屏幕变化；移开手（模拟亮处），再观察变化；反复2—3次，感受差异。 2. 师问：刚才大家看到了什么现象？暗处和亮处，屏幕亮度有什么不一样？为什么手机能自己变亮、变暗？ 3. 生答：捂住（暗）→屏幕变亮；移开（亮）→屏幕变暗；不用手动调；手机能感知光线；有“眼睛”看亮暗。 4. 教师小结并板书课题：大家体验得很认真！手机屏幕能根据环境光线自动调节亮度，既护眼又省电，这就是我们今天要模拟设计的——《模拟智能手机屏幕亮度的自动控制》。我们要解决三个问题：① 它由哪些部件组成？② 它是怎么一步步工作的？③ 我们能自己模拟并优化它吗？ 5. 设计意图：从学生每天使用的手机入手，通过亲身体验感知现象，激发好奇心与探究欲，自然引出课题；用三个问题明确本课探究方向，贴合教材“情境导入—问题驱动”的设计思路。 （2） 新知探究一：认识系统组成——部件与功能 1. 教材内容讲解（屏幕亮度控制系统组成） 1. 教师讲解教材内容：智能手机屏幕亮度自动调节，是一个典型的闭环反馈控制系统，由三大核心部件组成，缺一不可。 1. 教师展示教材图1：智能手机亮度控制系统结构图（标注：光敏传感器、控制器、屏幕（执行器））。 2. 师生互动：部件功能大揭秘（类比+提问） 1. 师问1：结构图左上角这个“小探头”是光敏传感器，它相当于我们的什么器官？有什么作用？ 1. 生答1：相当于眼睛；能看亮暗；检测环境光强；把光的亮暗变成电信号。 1. 教师补充：非常准确！光敏传感器是系统的“感知器官”，安装在手机顶部，专门检测环境光线强弱：光强（亮）→信号强；光弱（暗）→信号弱；把光信号转换成控制器能识别的电信号。 1. 师问2：中间这个“小芯片”是控制器，它相当于我们的什么？没有它，传感器能直接让屏幕变亮吗？ 1. 生答2：相当于大脑；不能；传感器只负责检测；控制器要计算、判断、发命令。 1. 教师小结：没错！控制器是系统的“大脑”，里面提前设置好“光强—亮度”对应规则（如：光强高→亮度低；光强低→亮度高）；接收传感器信号后，计算并判断，向屏幕发送“调亮”或“调暗”的指令。 1. 师问3：右边的屏幕是执行器，它的作用是什么？没有它，系统能实现亮度调节吗？ 1. 生答3：负责变亮变暗；执行命令；不能；控制器发了指令，得有部件去做。 1. 教师总结（板书部件+功能）： 光敏传感器：感知（输入）→检测环境光强 控制器：计算（处理）→判断并发送亮度指令 屏幕（执行器）：执行（输出）→调节屏幕亮度 3. 设计意图 紧扣教材结构图，用“器官类比+递进提问”，把抽象的电子部件转化为学生熟悉的“眼睛—大脑—手脚”，降低理解难度；引导学生自主推导部件功能，加深对系统组成的理解，落实“信息意识”，对应教材“系统组成”知识点。 （3） 新知探究二：拆解工作流程——闭环反馈 1. 教材内容讲解（亮度自动调节闭环流程） 1. 教师过渡：知道了部件，我们来看它们是怎么配合工作的。教材告诉我们，屏幕亮度调节是闭环控制，有反馈环节，能动态调整，不是一次性开关。 1. 教师展示教材图2：屏幕亮度调节闭环流程图（文字+箭头，标注“反馈”）： 环境光强 → 光敏传感器（检测）→ 控制器（计算判断）→ 屏幕（调节亮度）→ 反馈（传感器再检测新亮度下的环境光） → 控制器再计算 → 循环调节 2. 师生互动：分步拆解，理解动态闭环 第一步：输入——传感器检测光强 师问：白天室外、室内、夜晚被窝里，光强一样吗？传感器会怎么做？ 生答：不一样；室外最强，夜晚最弱；传感器一直检测；光强变了，信号就变。 第二步：计算——控制器判断亮度 师问：控制器里的规则是什么？光强高（亮），屏幕要亮还是暗？光强低（暗）呢？ 生答：光强高→屏幕暗（省电、不刺眼）；光强低→屏幕亮（看得清、护眼）。 教师补充（教材规则表）：控制器内置连续调节规则（不是只有“亮/暗”两档）： 环境光强 屏幕亮度（0—100%） 强（室外阳光） 20%—30% 中（室内灯光） 50%—60% 弱（夜晚/被窝） 80%—90% 第三步：输出——屏幕调节亮度 师问：控制器发指令后，屏幕会怎么做？是一下子变亮，还是慢慢变？ 生答：慢慢变；不会突然刺眼；保护眼睛。 第四步：反馈——再检测，循环调整 师问：亮度调好就结束了吗？为什么传感器要“再检测”？ 生答：不结束；环境光还会变（如云遮太阳、关灯）；要一直盯着；不断微调；保持舒服亮度。 教师总结（闭环四步，板书）： 1. 检测：光敏传感器感知环境光强 2. 判断：控制器按规则计算，确定目标亮度 3. 调节：屏幕执行指令，调整实际亮度 4. 反馈：传感器再检测，循环修正（闭环） 3. 对比辨析：开环vs闭环（强化反馈理解） 1. 师问：如果去掉反馈环节（变成开环），会怎么样？比如：只检测一次光强，调好亮度就不管了。 1. 生答：环境光变了，亮度不变；阳光出来太暗，关灯后太暗；刺眼、看不清、费电；不稳定。 1. 教师小结：反馈是动态调节的关键！有反馈，系统能“实时跟踪、不断微调、维持稳态”；无反馈，系统“一劳永逸、无法适应变化、容易失控”。 4. 设计意图 以教材闭环流程图和规则表为核心，通过“分步拆解+规则量化+反馈辨析”，把抽象的动态调节过程转化为可理解、可复述、可对比的具体步骤；用表格量化光强与亮度的对应关系，打破“只有两档”的误解，落实“计算思维”，突破“闭环反馈理解”的难点，对应教材“工作流程”知识点。 （4） 实践探究一：绘制流程图——模拟控制逻辑 1. 教材内容讲解（绘制亮度控制流程图） 教师说明教材实践任务：请大家根据刚才拆解的闭环流程，绘制“智能手机屏幕亮度自动控制”流程图；要求：① 包含三大部件；② 体现闭环反馈；③ 标注清楚“检测、判断、调节、反馈”四环节；④ 用标准流程图符号（开始/结束、过程、判断、箭头）。 2. 师生互动：明确绘制要求，示范关键节点 1. 师问1：流程图的“开始”应该写什么？第一步是什么？ 1. 生答1：开始→环境光强变化→光敏传感器检测。 1. 师问2：判断框里要写什么？（光强高/低？） 1. 生答2：判断：光强是否变化？或判断：光强等级（强/中/弱）。 1. 师问3：怎么画“反馈”？箭头要指回哪里？ 1. 生答3：从“屏幕调节”指回“光敏传感器检测”，形成闭环。 1. 教师在黑板示范简化流程图框架，强调闭环箭头与环节标注。 3. 学生实践：独立绘制，教师巡视指导 学生独立绘制流程图，教师巡视，重点指导：① 符号使用正确；② 环节完整；③ 闭环清晰；④ 标注规范；对逻辑不清、箭头错误的学生及时点拨。 4. 成果展示：互评纠错，强化闭环逻辑 挑选2—3份典型作品（优秀、有小错误）上台展示，师生共同点评： 1. 师问：这份流程图有没有体现闭环？环节完整吗？标注清楚吗？哪里可以改进？ 1. 生互评：有闭环箭头；缺“反馈”标注；判断框可以更清楚；流程顺序正确。 教师总结绘制要点：部件全、环节清、闭环显、标注明。 5. 设计意图 基于教材实践任务，通过“示范—绘制—互评”，让学生亲手把抽象流程转化为可视化流程图，强化闭环逻辑理解；培养规范表达与互评纠错能力，落实“数字化学习与创新”，对应教材“流程图绘制”知识点。 （5） 实践探究二：设计优化方案——提升性能 1. 教材内容讲解（屏幕亮度控制系统优化） 教师过渡：我们能模拟基础流程了，但实际手机的自动亮度还能做得更好！教材从护眼、节能、灵敏、稳定四个方面给出优化方向，我们来设计自己的优化方案。 2. 师生互动：分析痛点，提炼优化方向 1. 师问1：你用手机自动亮度时，遇到过哪些不方便？（结合教材问题） 1. 生答1：变化太灵敏（一闪一闪）；晚上太亮刺眼；白天太暗看不清；反应太慢；耗电快。 1. 师问2：针对这些问题，我们可以从哪些方面优化？（联系上一课“优化四维度”） 1. 生答2：调灵敏度、加延时、分场景模式、优化规则、节能省电。 1. 教师梳理教材优化方向（板书）： 1. 灵敏度优化：减少频繁闪烁（光强变化小，不调亮度；变化大，再调） 2. 延时优化：避免瞬间变化（光强稳定3秒后，再调节） 3. 场景模式优化：增加护眼模式、省电模式 4. 规则优化：细化光强—亮度对应表，更护眼、更省电 3. 小组合作：设计优化方案，说明理由 1. 小组选择1—2个优化方向，设计具体方案，填写教材优化表： 优化方向 具体措施 优化理由（护眼/节能/稳定） 灵敏度 光强变化<10%不调节；>10%再调节 减少闪烁、更稳定、护眼 延时 稳定3秒后再调节 避免瞬间干扰、稳定 护眼模式 夜晚最高亮度≤70% 不刺眼、护眼 省电模式 低电量时，亮度上限降低 省电、延长续航 1. 小组讨论后，撰写100字左右方案说明，教师巡视指导，重点引导“措施—理由”的对应关系。 4. 成果汇报：分享方案，互评可行性 1. 小组代表汇报方案，师生互评：措施是否可行、是否解决痛点、是否护眼节能、是否符合生活需求。 1. 教师小结：优化的核心是平衡“灵敏”与“稳定”、“护眼”与“节能”，让系统更贴合人的使用习惯。 5. 设计意图 结合教材优化方向与生活痛点，通过“痛点分析—方向梳理—方案设计—汇报互评”，把上一课的优化知识迁移应用到真实设备；培养问题解决与创新设计能力，落实“数字化学习与创新”与“信息社会责任”，对应教材“优化设计”知识点。 （6） 拓展延伸：智能控制的生活应用 1. 师问：除了手机屏幕亮度，生活中还有哪些光敏传感器+闭环控制的应用？ 2. 生答：智能路灯（天黑亮、天亮灭）；智能窗帘（光强自动开/关）；护眼台灯（自动调光）；汽车自动大灯。 3. 教师小结：这些应用都遵循“传感器检测→控制器判断→执行器调节→反馈修正”的闭环逻辑，用技术感知环境、自动调节、提升体验、节约能源。智能控制让生活更便捷、更舒适、更绿色。 4. 设计意图：拓展生活应用，迁移本课知识，感知闭环控制的广泛价值，强化“信息社会责任”，呼应新课标“技术与生活”的要求。 6、 课堂小结 1. 师生共同回顾（板书梳理）： 一个系统：智能手机屏幕亮度闭环控制系统 三大部件：光敏传感器（感知）、控制器（计算）、屏幕（执行） 闭环流程：检测→判断→调节→反馈（循环） 优化思路：灵敏度、延时、场景模式、规则细化（护眼+节能+稳定） 2. 教师总结：今天我们从体验手机亮度调节出发，认识了三大部件，拆解了闭环流程，绘制了控制流程图，还设计了优化方案。屏幕亮度自动控制是闭环反馈的典型应用，体现了“感知—判断—执行—优化”的系统智慧。希望大家以后用系统思维观察身边的智能设备，理解原理、合理使用、创新设计，让技术更好地服务生活、守护健康、绿色低碳。 7、 板书设计 模拟智能手机屏幕亮度的自动控制 （一）、系统组成（闭环） 1. 光敏传感器 → 感知（检测光强） 1. 控制器 → 计算（判断亮度） 1. 屏幕 → 执行（调节亮度） （二）、工作流程（闭环反馈） 检测 → 判断 → 调节 → 反馈（循环） （三）、优化方向 1. 灵敏度、延时、场景模式、规则细化 1. 目标：护眼、节能、稳定、舒适 2 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