计算机控制系统-常见控制系统介绍（教学设计）2025-2026学年湘教版信息科技六年级下册

《计算机控制系统—常见控制系统介绍》教案-2025-2026学年湘教版（新教材）小学信息技术六年级下册 一、教学背景 2026年春季新学期，湘教版（新教材）小学信息技术六年级下册第二单元聚焦“用计算机控制系统”核心主题，《计算机控制系统——常见控制系统介绍》作为单元开篇基础课，是学生从生活中的控制现象迈向专业控制系统认知的关键桥梁。六年级学生已具备基础信息技术操作能力，日常接触空调、电梯、智能门锁等控制设备，对“自动控制”有直观感性认知，但未形成系统、科学的概念体系，难以区分人工控制与自动控制、开环控制与闭环控制的本质差异。本课立足学生生活经验，衔接单元后续智能家居、控制设计等内容，为跨学科实践活动奠定理论基础，契合新课标“过程与控制”模块培养学生系统思维、计算思维的核心要求。 二、教材分析 本课是湘教版新教材六年级下册第二单元的起始课，教材内容编排遵循“生活感知—概念建构—案例探究—总结拓展”的逻辑，核心内容包括控制系统的定义与组成、人工控制与自动控制的区别、开环控制与闭环控制的特点、常见控制系统案例（智能驾驶、无人机、北斗导航、家电控制） 四大模块。教材以学生熟悉的生活场景为切入点，图文结合呈现案例，避免抽象理论灌输，注重引导学生通过观察、对比、分析提炼核心概念，体现“从生活中来，到生活中去”的编写理念。同时，教材融入北斗卫星导航系统等本土科技案例，兼具知识性、趣味性与家国情怀教育价值，为后续跨学科活动“体验智能家居”提供概念支撑与方法迁移依据。 三、核心素养目标 （1） 信息意识 1. 感知生活中控制系统的广泛存在，能主动识别身边3种以上常见控制系统，区分人工控制与自动控制的不同应用场景。 2. 了解控制系统在生产生活、科技领域的重要价值，关注智能控制技术对社会发展的影响。 （2） 计算思维 1. 理解控制系统“输入—处理—输出”的基本组成，能结合案例拆解核心环节。 2. 区分开环控制与闭环控制的本质差异，能通过流程图简单呈现典型控制系统的工作过程。 3. 能对比分析不同控制系统的特点，初步形成系统分析与归纳总结的思维能力。 （3） 数字化学习与创新 1. 能借助课件、视频等数字化资源，自主探究常见控制系统的工作原理。 2. 能小组合作完成控制系统案例分析任务，清晰表达探究过程与结论。 （4） 信息社会责任 1. 认识控制系统的安全使用规范，树立合理、安全使用智能控制设备的意识。 2. 感受我国自主研发的控制系统（如北斗导航）的科技成就，增强民族自豪感与科技自信。 四、教学重难点 （1） 教学重点 1. 掌握控制系统的基本组成（输入、处理、输出），能准确区分人工控制与自动控制。 2. 了解开环控制与闭环控制的核心特点，能识别生活中典型的开环、闭环控制系统。 3. 熟悉智能驾驶、无人机、家电控制等常见控制系统的应用场景。 （2） 教学难点 1. 理解闭环控制中“反馈”环节的作用，区分开环控制与闭环控制的本质差异。 2. 结合具体案例，拆解控制系统的输入、处理、输出、反馈环节，用流程图呈现工作过程。 五、教学过程 （1） 情境导入，激趣启思 1. 情境呈现 教师播放短视频，内容包含手动开关台灯、空调自动控温、电梯自动升降、无人机航拍四个场景，视频结束后提问：“同学们，视频中这些设备的工作都离不开‘控制’，大家仔细观察，它们的控制方式有什么不一样？” 2. 师生互动 1. 师：“手动开关台灯，需要我们一直动手操作吗？这种控制靠谁来完成？” 1. 生：“需要人一直操作，靠我们手动控制。” 1. 师：“空调到了设定温度会自动停机，温度升高又会自动开启，它需要我们一直操作吗？这又是靠什么控制的？” 1. 生：“不需要人一直操作，是自动控制，靠机器自己控制。” 3. 导入课题 教师小结：“像手动开关台灯这种靠人直接操作的控制，叫人工控制；像空调、电梯这种不需要人持续操作，能自动完成任务的控制，叫自动控制。生活中还有很多这样的控制系统，今天我们就一起走进《计算机控制系统——常见控制系统介绍》，揭开它们的神秘面纱。”（板书课题） 4. 设计意图 通过学生熟悉的生活场景视频，直观呈现人工控制与自动控制的差异，快速激活学生已有生活经验，激发探究兴趣，自然导入课题，为后续概念学习做好铺垫。 （2） 新知探究，建构概念 1. 认识控制系统的定义与组成 （1） 自主阅读教材 教师引导学生阅读教材对应内容，思考：“什么是控制系统？它由哪几个基本部分组成？” （2） 师生共学核心概念 1. 师：“谁能结合教材内容，说说什么是控制系统？” 1. 生：“能够对设备、过程进行控制，完成特定任务的整体，就是控制系统。” 1. 教师补充并板书：控制系统：由相关部件组成，能实现“输入—处理—输出”过程，完成特定控制任务的整体。 1. 师：“教材里说控制系统有三个基本环节，分别是什么？” 1. 生：“输入、处理、输出。” 1. 教师结合教材图示讲解：输入是接收指令或感知信息（如按空调遥控器、温度传感器感知室温）；处理是核心环节，由计算机或控制器分析信息、做出判断（如空调主板判断室温是否达标）；输出是执行指令、完成动作（如空调压缩机工作、吹出冷风）。 （3） 即时小练习 教师出示“手动开门”“自动感应门”案例，提问：“请大家说说，这两个控制系统的输入、处理、输出分别是什么？” 1. 生1：“手动开门：输入是手推的力，处理是人的大脑判断，输出是门打开。” 1. 生2：“自动感应门：输入是传感器感知人体信号，处理是控制器判断，输出是门打开。” （4） 设计意图 通过自主阅读、师生互动，引导学生提炼控制系统的核心定义与组成，结合简单案例即时巩固，帮助学生建立基础概念框架，培养自主学习与归纳总结能力。 2. 区分开环控制与闭环控制 （1） 对比探究教材案例 教师呈现教材中电风扇（开环）、恒温水箱（闭环） 两个案例，组织学生小组讨论：“对比两个控制系统的工作过程，说说它们有什么不同？” （2） 师生辨析核心差异 1. 师：“电风扇打开后，风速会自己调节吗？不管室温高低，它都会一直按设定风速转动吗？” 1. 生：“不会自己调节，设定好风速就一直转，不管室温变化。” 1. 教师讲解：开环控制：只有“输入—处理—输出”，没有反馈环节，输出结果不会影响输入，不能自动调节，一旦设定，过程固定。 1. 师：“恒温水箱设定25℃后，水温低于25℃会自动加热，高于25℃会自动停止，它为什么能自己调节？” 1. 生：“因为它能感知水温变化，把信息传回去，再调整工作状态。” 1. 教师补充并板书：闭环控制：包含“输入—处理—输出—反馈”，反馈环节会把输出结果传回处理环节，自动调整输入，实现精准控制。 （3） 流程图辅助理解 教师在黑板绘制简易流程图，直观对比两者差异： 1. 开环控制：输入 → 处理 → 输出（无反馈） 1. 闭环控制：输入 → 处理 → 输出 → 反馈 → 输入（循环调节） （4） 即时分类游戏 教师出示案例卡片（空调、路灯、洗衣机、智能温控器、定时闹钟、无人机定高），学生分组抢答：哪些是开环控制？哪些是闭环控制？ 1. 开环控制：路灯、定时闹钟、普通洗衣机 1. 闭环控制：空调、智能温控器、无人机定高 （5） 设计意图 通过对比探究、流程图可视化、游戏巩固，突破“反馈环节”这一难点，帮助学生清晰区分开环控制与闭环控制，避免概念混淆，培养对比分析与逻辑思维能力。 3. 探究常见控制系统案例 （1） 自主学习教材案例 教师引导学生阅读教材中智能驾驶技术、无人机技术、北斗卫星导航系统、家电控制系统四大案例，分组选择1个案例，完成探究任务：① 案例中的控制系统属于人工控制还是自动控制？② 是开环控制还是闭环控制？③ 它的输入、处理、输出、反馈（如有）分别是什么？ （2） 小组汇报，全班交流 1. 第一组：智能驾驶技术 生汇报：“智能驾驶是自动控制，属于闭环控制。输入是摄像头、雷达感知路况、车距，处理是车载计算机分析信息，输出是控制方向盘、油门、刹车，反馈是实时监测车辆位置、路况变化，调整行驶状态。” 教师补充：智能驾驶通过多个传感器感知环境，计算机实时处理信息，自动调整行驶状态，保障行车安全，是复杂的闭环控制系统。 1. 第二组：无人机技术 生汇报：“无人机航拍是自动控制，部分功能是开环控制，定高、悬停是闭环控制。输入是遥控器指令或传感器感知高度、位置，处理是无人机控制器，输出是电机转动、机身飞行，反馈是高度传感器、GPS实时传回位置信息，调整飞行姿态。” 教师补充：无人机可通过人工遥控（人工控制），也可预设程序自动飞行（自动控制），定高、悬停功能依赖反馈环节，属于闭环控制。 1. 第三组：北斗卫星导航系统 生汇报：“北斗导航是自动控制，闭环控制。输入是用户设备（手机、导航仪）发送位置请求，处理是北斗卫星计算位置信息，输出是传回精准定位数据，反馈是实时更新位置信息，持续修正定位结果。” 教师补充：北斗导航是我国自主研发的全球卫星导航系统，能为全球用户提供精准定位、导航服务，是大型闭环控制系统，体现我国科技实力。 1. 第四组：家电控制系统（空调） 生汇报：“空调是自动控制，闭环控制。输入是遥控器设定温度、温度传感器感知室温，处理是空调主板，输出是压缩机工作、吹出冷风/热风，反馈是温度传感器实时传回室温，调整工作状态。” （3） 教师总结 教师小结：生活中绝大多数自动控制系统都是闭环控制，依靠反馈环节实现精准调节；简单、固定的控制多为开环控制。从家电到航天，从交通到农业，控制系统无处不在，深刻改变着我们的生活。 （4） 设计意图 通过分组探究、汇报交流，让学生深度解读教材案例，将抽象概念与具体应用结合，培养小组合作、信息提取与表达能力，同时融入本土科技案例，渗透家国情怀教育。 （3） 巩固提升，深化理解 1. 教材习题闯关 教师出示教材课后练习题，学生独立完成后全班订正： （1） 填空题： 1 控制系统的三个基本环节：、、______。（答案：输入、处理、输出） 2 没有反馈环节，不能自动调节的控制是______控制；有反馈环节，能自动调节的控制是______控制。（答案：开环、闭环） （2） 判断题： 1 手动浇水是人工控制，属于开环控制。（√） 2 自动感应水龙头是闭环控制，能根据人手信号自动出水、停水。（√） 3 北斗导航系统是开环控制，没有反馈环节。（×） （3） 案例分析题： 请分析“自动浇水系统”：土壤湿度传感器感知湿度（输入）→控制器判断湿度是否低于设定值（处理）→水泵启动浇水（输出）→湿度传感器实时监测土壤湿度，传回控制器（反馈）。 提问：该系统属于人工控制还是自动控制？开环还是闭环？（答案：自动控制、闭环控制） 2. 拓展思考 教师提问：“结合今天所学，想一想，我们教室的灯光控制系统属于哪种控制？如果设计一个‘教室智能灯光系统’，让它能根据光线强弱自动开关灯、调节亮度，它应该包含哪些环节？” 生：“现在教室灯光是人工控制，开环控制。智能灯光系统需要输入（光线传感器）、处理（控制器）、输出（灯光）、反馈（光线传感器），是闭环控制。” 3. 设计意图 通过教材习题夯实基础知识点，拓展思考衔接生活实际与后续跨学科活动，深化对控制系统的理解，培养知识迁移与创新思维能力。 （4） 课堂小结，梳理升华 1. 师生共同梳理 教师引导学生回顾本节课核心内容，完成知识梳理： 1. 一个定义：控制系统（输入—处理—输出） 1. 两种控制方式：人工控制、自动控制 1. 两种控制类型：开环控制（无反馈）、闭环控制（有反馈） 1. 四类常见案例：智能驾驶、无人机、北斗导航、家电控制 2. 情感升华 教师小结：“今天我们认识了各种各样的控制系统，它们是科技进步的重要成果，既给我们的生活带来了便利，也彰显了我国的科技实力。希望同学们能保持好奇心，主动观察生活中的控制系统，努力学习科学知识，未来也能设计出更智能、更实用的控制系统，为科技发展贡献力量。” 3. 设计意图 通过师生共同梳理，构建完整知识体系，强化核心知识点记忆；情感升华渗透科技自信与责任意识，契合信息社会责任素养目标。 六、课堂小结 本节课我们走进了计算机控制系统的世界，首先明确了控制系统的定义与输入、处理、输出三大核心组成，区分了人工控制与自动控制两种基础控制方式；接着重点探究了开环控制（无反馈、固定执行）与闭环控制（有反馈、自动调节） 的本质差异，借助流程图清晰呈现了两者的工作逻辑；最后深入分析了智能驾驶、无人机、北斗卫星导航、家电控制等常见控制系统案例，感受了控制系统在生活、科技领域的广泛应用与重要价值。 通过本节课学习，同学们不仅掌握了控制系统的基础理论知识，还培养了系统思维、逻辑分析能力，更感受到了我国自主科技的强大。希望大家课后能继续观察生活中的控制系统，尝试用本节课所学知识分析其工作原理，为下一节课《跨学科活动：体验智能家居》的实践探究做好充分准备。 2 学科网（北京）股份有限公司 $