27《定速巡航的控制》教学设计-2026-2027学年信息科技六年级人教版

该小学信息科技教学设计聚焦定速巡航系统的控制，涵盖组成模块、闭环控制原理、算法流程图设计及Python程序模拟。通过小夏一家高速旅行情境导入，以“了解系统-分析算法-程序模拟-拓展探究”任务链搭建学习支架，衔接生活经验与技术原理。 特色在于融合信息意识、计算思维与数字化学习，用动画演示反馈过程助理解闭环控制，小组合作绘制流程图培养逻辑表达，Python程序模拟让学生动手修改车速和阈值参数。任务驱动与实验探究法提升学生问题解决能力，为教师提供清晰教学路径和重难点突破策略。

《定速巡航的控制》教学设计 教学目标 （一）信息意识维度 目标1：通过情境导入和案例分析，了解定速巡航系统的功能和应用场景，感受信息技术在汽车智能控制中的作用。 （二）计算思维维度 目标2：能够识别定速巡航系统的组成模块（车速传感器、控制器、执行机构、操作按钮），理解各模块的功能。 目标3：理解定速巡航系统的工作原理，掌握"检测-比较-调整"的闭环控制过程，认识反馈机制的作用。 目标4：能够设计定速巡航的算法流程图，清晰表达循环检测和条件判断的逻辑关系。 （三）数字化学习与创新维度 目标5：能够阅读和理解Python程序模拟定速巡航的代码，识别程序中的条件判断和循环结构。 目标6：通过修改程序中的输入（车速）和计算规则（阈值），观察系统输出的变化，体验程序对控制系统功能实现的作用。 （四）信息社会责任维度 目标7：了解定速巡航系统对减少驾驶疲劳、提高行车安全的积极作用，认识智能技术发展对社会生活的影响，培养安全意识和社会责任感。 教学重难点及突破策略 （一）教学重点 1. 定速巡航系统的组成模块和功能 2. 反馈控制和闭环控制的工作原理 3. 算法流程图的设计与绘制 4. Python程序模拟定速巡航的实现 （二）教学难点 1. 反馈控制和闭环控制的抽象概念理解 2. 循环检测机制在流程图中的表达 3. 程序中输入、计算规则与输出之间的关系理解 （三）突破策略 重难点 学生困难表现 突破策略 反馈控制和闭环控制概念 对抽象概念理解困难，难以区分开环和闭环控制 通过生活化情境（高速公路驾驶）导入，用动画演示反馈过程，对比开环和闭环控制的区别，结合智能种植单元已学知识进行类比 循环检测机制表达 流程图中循环结构绘制不规范，逻辑关系不清晰 提供流程图模板，教师示范绘制过程，学生小组合作完成，强调循环条件和循环体的表达 程序输入输出关系 不理解修改车速或阈值对系统输出的影响 通过程序模拟实验，让学生动手修改参数并观察结果，引导学生总结输入、计算规则与输出的关系，建立系统思维 教学方法与策略 1. 情境创设法 通过小夏一家高速公路旅行的生活化情境导入，激发学生学习兴趣，引导学生思考定速巡航系统的工作原理。 2. 任务驱动法 设计"了解系统-分析算法-程序模拟-拓展探究"四个递进任务，引导学生逐步深入学习，培养问题解决能力。 3. 实验探究法 通过Python程序模拟实验，让学生动手修改参数并观察结果，在实践中理解反馈控制和闭环控制的原理。 4. 小组合作法 组织学生小组讨论定速巡航的工作过程，合作绘制算法流程图，培养团队协作能力和沟通表达能力。 5. 直观演示法 利用视频、动画等多媒体资源展示定速巡航系统的工作过程，帮助学生直观理解抽象概念。 6. 对比分析法 对比开环控制和闭环控制的区别，对比普通定速巡航和自适应巡航（ACC）的功能差异，深化学生对控制系统的理解。 教学过程 环节一：情境导入，激发兴趣（5分钟） 1. 教师活动 播放视频或展示图片：小夏一家在高速公路上开车旅行，爸爸开启定速巡航功能后，不用一直踩油门，车辆自动保持稳定速度行驶。 提出问题：同学们，你们坐过长途汽车吗？有没有注意到司机在高速公路上使用定速巡航功能？定速巡航是如何工作的呢？ 引导学生思考：定速巡航系统是如何保持车速稳定的？它需要哪些部件？ 2. 学生活动 观看视频或图片，回忆生活经验。 思考并回答问题，分享自己对定速巡航的认识。 提出疑问：定速巡航系统是如何知道车速的？如何控制加速和减速？ 3. 设计意图 通过生活化情境导入，激发学生学习兴趣，引导学生关注身边的智能控制系统，为后续学习做好铺垫。 4. 评价方式 观察学生参与讨论的积极性，评价学生对定速巡航功能的初步认识。 环节二：了解系统，认识模块（10分钟） 1. 教师活动 引导学生上网查阅定速巡航知识介绍及按钮介绍的视频资料。 讲解定速巡航系统的功能：保持车速稳定，减少驾驶疲劳，提高行车安全性。 展示定速巡航系统的组成模块示意图，介绍各模块功能： 车速传感器：实时检测车辆当前速度 控制器：接收传感器数据，进行计算判断，发出加速或减速指令 执行机构（油门/刹车控制）：根据控制器指令调整油门输入或操作刹车 操作按钮：用于开启功能及设定目标速度 提出问题：定速巡航系统的工作过程是怎样的？ 2. 学生活动 观看视频资料，了解定速巡航的功能和按钮操作。 观察系统组成示意图，识别各模块的名称和功能。 小组讨论：定速巡航系统是如何工作的？ 记录学习笔记，整理系统组成和功能。 3. 设计意图 通过资料查阅和教师讲解，帮助学生了解定速巡航系统的功能和组成模块，为后续分析工作原理打下基础。 4. 评价方式 检查学生能否准确识别系统的组成模块，评价学生对各模块功能的理解程度。 环节三：分析算法，理解原理（12分钟） 1. 教师活动 引导学生分析定速巡航系统的工作过程： 检测：车速传感器实时检测车辆当前速度并输入数据 比较：控制器将当前车速与设定的目标速度（阈值）进行比较 调整：如果车速超过阈值，减少油门输入或踩刹车；如果车速低于阈值，增加油门输入 循环：这是一个持续检测和调整的循环过程，直到关闭定速巡航系统 讲解反馈控制和闭环控制的概念：系统通过持续检测车速并根据误差信号调整控制，使车辆逐渐接近并保持在设定范围内，这是一个闭环控制系统。 提出问题：定速巡航系统属于开环控制还是闭环控制？为什么？ 引导学生绘制定速巡航的算法流程图，强调循环结构的表达。 2. 学生活动 跟随教师讲解，理解定速巡航系统的工作过程。 小组讨论：定速巡航系统是如何实现反馈控制的？ 思考并回答：定速巡航系统属于开环还是闭环控制？ 小组合作绘制算法流程图，展示循环检测和条件判断的逻辑关系。 小组展示流程图，互相评价和完善。 3. 设计意图 通过分析工作过程和绘制流程图，帮助学生理解反馈控制和闭环控制的原理，培养算法思维和逻辑表达能力。 4. 评价方式 检查学生绘制的流程图是否正确，评价学生对闭环控制原理的理解程度，观察小组合作的效果。 环节四：程序模拟，体验实现（13分钟） 1. 教师活动 展示Python程序模拟定速巡航的代码，讲解程序结构： 输入部分：设定目标速度和当前车速 循环部分：使用while循环持续检测车速 判断部分：使用if...elif...else条件判断语句进行速度比较和调整 输出部分：显示加速、减速或保持速度的提示信息 引导学生完成以下实验任务： 任务1：阅读程序，找出哪一部分代码负责对速度进行判断 任务2：将当前速度改为40km/h，运行程序，观察汽车的加减速状态 任务3：将当前速度改为20km/h，运行程序，观察汽车的加减速状态 任务4：修改设定的速度阈值，观察程序运行结果的变化 提出问题：改变当前车速或速度阈值，对系统输出有什么影响？ 2. 学生活动 阅读Python程序代码，理解程序结构和逻辑。 识别程序中的条件判断和循环结构。 动手修改程序中的参数（车速、阈值），运行程序并观察结果。 记录实验数据，分析输入、计算规则与输出之间的关系。 小组讨论：改变输入或计算规则对系统输出的影响。 3. 设计意图 通过程序模拟实验，让学生体验利用编程语言实现控制系统功能的方法，理解程序中输入、计算规则与输出之间的关系，培养数字化学习能力。 4. 评价方式 检查学生能否正确修改程序参数并运行，评价学生对程序逻辑的理解程度，观察学生实验记录的完整性。 环节五：拓展提升，总结反思（5分钟） 1. 教师活动 提出拓展问题：如果前方有车，普通定速巡航能否自动降速以避免碰撞？ 介绍自适应巡航控制（ACC）：基于雷达技术，能够感知前车距离并自动调整车速，比普通定速巡航更智能、更安全。 引导学生思考：生活中还有哪些类似的闭环控制系统？ 总结本课重点：定速巡航系统的组成模块、反馈控制和闭环控制的原理、算法流程图的设计、程序模拟的实现。 布置课后任务：查阅自适应巡航（ACC）的资料，了解其工作原理和技术特点。 2. 学生活动 思考并回答拓展问题，了解自适应巡航的功能。 联想生活中的闭环控制系统（如空调温控、智能种植等）。 总结本课学习收获，反思学习过程中的困难和解决方法。 记录课后任务，准备查阅相关资料。 3. 设计意图 通过拓展探究，开阔学生视野，了解智能技术的发展趋势；通过总结反思，巩固本课所学知识，培养学生的自主学习能力。 4. 评价方式 评价学生对拓展内容的理解程度，观察学生总结反思的深度和广度。 板书设计 第27课 定速巡航的控制 一、系统组成 车速传感器→ 控制器 → 执行机构（油门/刹车） 操作按钮 二、工作原理 检测→ 比较 → 调整 → 循环 反馈控制 + 闭环控制 三、算法流程 开始→ 设定目标速度 → 检测当前速度 → 判断（车速>阈值？减速；车速<阈值？加速；车速=阈值？保持）→ 循环检测 → 结束 四、程序实现 输入：目标速度、当前车速 计算：条件判断（if...elif...else） 输出：加速/减速/保持提示 五、拓展思考 自适应巡航（ACC）：雷达感知 + 自动调速 学科网（北京）股份有限公司 $