第二单元第四节《智能灯光系统的设计》教学设计-2026-2027学年信息科技六年级上册川教版

第二单元 智能家居细分析 第4节《智能灯光系统的设计》教学设计 ——2026-2027学年川教版（2024）信息科技六年级上册 一、教学基本信息 课题 智能灯光系统的设计 年级 六年级（上册） 课时 1课时 课型 设计实践课 教材版本 川教版（2024）信息科技 授课学期 2026—2027学年 所属单元 第二单元 智能家居细分析 授课教师 ＿＿＿＿＿＿ 二、教材分析 本课是智能家居细分析单元的收官课，也是全册少有的完整设计实践课。前三课依次建立了拆分与组合的方法、认识了信息系统、理解了计算机智能控制系统的工作原理，本课把它们综合运用到一项真实任务上：熊猫爸爸提出设计一个能帮助家庭实现智能用光的系统。教材按"分析需求→系统拆分→梳理工作逻辑→反思优化→多元评价"的设计流程展开：先明确智能灯光系统是对房屋灯光进行智能控制与管理的系统，归纳自动开关、亮度调节、声音控制、远程控制四大功能；再按功能把系统拆分为环境感知系统（下含光线感应模块、人体感应模块）、控制模块、执行模块等子系统与模块，画出系统层次图；最后用输入—计算—输出的框架梳理工作流程，画出工作流程图，并通过"如果增加反馈让亮度跟随自然光自动调节"的思考题，让学生初步体会反馈让系统能感知结果、自动调整。本课是整个单元学习成果的集中呈现，也是跨学科主题活动恒温热水器的方法先导。 三、学情分析 本班学生经过本单元前三课的学习，已能按系统—子系统—模块的层次分析智能家居，也掌握了信息系统五要素和计算机控制系统的四个角色，方法储备是够的。六年级学生形象思维仍占优势，对声控灯、感应灯这些身边事物兴趣浓厚，但把生活经验抽象成模块和流程仍有困难：一是层次图容易把子系统和模块画成同一层，层级关系混乱；二是流程图只画传感器和灯，漏掉中间的判断环节，把智能系统画成了直连。设计任务开放度高，需要给足功能表、拆分表这类支架，避免学生无从下笔。 四、教学目标（基于2022版信息科技课程标准核心素养） ● 信息意识：能说出智能灯光系统相比传统照明在节能、护眼、舒适、方便方面的优势，主动发现家里可以智能化改造的用光问题。 ● 计算思维：能按功能需求把智能灯光系统拆分为环境感知、控制、执行等子系统或模块，画出系统层次图；能用输入—计算—输出框架梳理工作逻辑并画出流程图，理解增加反馈后流程的变化。 ● 数字化学习与创新：能按"分析需求→系统拆分→梳理工作逻辑→反思优化→多元评价"的流程完成一份智能灯光系统设计方案，并提出有个性化的新功能。 ● 信息社会责任：在设计中关注节能、护眼、老人儿童使用体验等人本价值，学会客观评价自己与同伴方案的优点和不足。 五、教学重难点 【教学重点】理解智能灯光系统的功能，能把系统拆分为若干子系统或模块，并画出系统层次图和工作流程图。 【教学难点】画出结构合理、层次清晰的系统层次图与工作流程图，理解系统的层次性在设计中的体现。 六、教学准备 多媒体课件（熊猫爸爸任务情境、四大功能表、拆分表范例、层次图与流程图范例） 系统层次图磁性板贴1套（顶层系统、子系统、模块三级卡片） 学习任务单每生1份（功能表、拆分表、层次图、流程图、自评反思） 小白板4块、马克笔 七、教学过程 教学环节（时长） 教师活动 学生活动 设计意图 情境导入 （4分钟） 出示教材情境：熊猫爸爸想改造家里的灯光，提出"设计一个能帮助家庭实现智能用光的系统"。请学生先回忆本单元学过的方法：系统可以拆分组合、智能家居背后有信息系统、计算机控制系统让设备自动工作。提问：要完成这个设计，我们需要做哪些事情？学生七嘴八舌：先搞清楚要什么功能、再拆成几个部分、最后画出来。教师把五步流程板书出来：分析需求、系统拆分、梳理工作逻辑、反思优化、多元评价。 进入设计任务；回忆前三课的方法；参与归纳设计五步流程。 用一个真实任务激活全单元旧知，五步流程给学生一张清晰的设计地图。 知识积累：智能灯光系统的四大功能 （7分钟） 先给定义：智能灯光系统是对房屋灯光进行智能控制与管理的系统。再对比传统照明提问：家里的灯现在怎么开？学生说按开关。教师：智能灯能做的远不止这些。出示功能表逐项体验：自动开关——感应到有人活动就开灯、人走灯灭；亮度调节——环境光线弱就自动调亮，保护眼睛；声音控制——说一句"把灯调暗点"就执行；远程控制——出门后发现灯没关，用手机远程关掉。请学生说说每条功能解决了什么麻烦，把节能、护眼这些词引出来。 听定义；体验四项功能；说出每条功能解决的麻烦；补充自己想要的智能用光功能。 先立功能框架，后面的拆分才有依据，节能护眼的价值在此自然渗透。 任务一：系统拆分 （8分钟） 布置任务：对照功能表，把智能灯光系统拆成子系统或模块，填进拆分表，写清每个部分的作用。教师点拨教材样例：环境感知系统负责检测外界环境信息，为智能控制提供数据依据，往下再分光线感应模块（判断白天黑夜、光线强弱）和人体感应模块（判断室内有没有人活动）；两个模块配合，就能实现人来灯亮、人走灯灭、暗时补光、亮时节电。控制模块负责接收声音、远程等指令并作出判断；执行模块负责开灯、关灯、调节亮度。巡视时抓一份把人体感应写成执行模块的备用。 对照功能表填写拆分表；说明每个子系统模块的作用；互查分工是否按功能划分。 按功能划分子系统模块，让学生体会一个系统由多个各司其职的部分组成。 任务二：绘制系统层次图 （8分钟） 讲解层次图规则：最顶层是智能灯光总系统，第二层是环境感知、控制、执行等子系统，第三层是更小的功能模块，如光线感应、人体感应。用磁性板贴示范一棵三层树，强调子系统之下还能再分。请学生在任务单上画自己的层次图，把刚才的拆分表变成图。展示一份层次混乱的（模块和子系统同层）和一份规范的，全班对照找差别：环境感知系统下面还挂着两个模块，这就是层次性。 看示范明确三层结构；绘制层次图；对照两份样图找出层级差别并修改。 把表格转成图形表达，正误对比让学生直观理解系统的层次性。 任务三：梳理工作逻辑画流程图 （8分钟） 带学生用输入—计算—输出框架走一遍流程：输入——光线感应和人体感应模块采集环境亮度、有无人的数据；计算——控制器对数据作判断，该开还是该关、该亮还是该暗；输出——灯具执行开灯、关灯、调亮、调暗的动作。请学生把这条链画成工作流程图，箭头标上数据名。再抛出教材思考题：如果增加反馈，让灯光亮度跟随自然光自动调节，需要增加什么模块？流程会有什么变化？引导学生发现：要加光照感应（反馈）模块，把实际亮度送回控制器再比较调整——反馈让系统能感知结果、自动调整，变得更聪明。 听框架讲解；绘制工作流程图并标注数据；思考增加反馈模块后流程的变化。 用熟悉的框架梳理陌生系统，反馈思考题把本课与第三单元的控制内容悄悄接上。 拓展实践与展示互评 （5分钟） 请学生在基础方案上自由创新：增加一个个性化的智能功能，如起夜模式、观影模式、学习护眼模式，并把它补进功能表、拆分表和流程图。完成后小组内互相展示，用四条标准互评：功能创新、结构完整、流程清晰、节能护眼。请两组代表展示，全班从改进角度提一条建议。最后每人填写自评反思：我的设计亮点是什么、哪里还可以优化。 设计个性化功能并补全三张图表；组内展示互评；接受全班建议；填写自评反思。 从模仿走向创新，多元评价让学生带着改进意识离开课堂，落实设计课的育人价值。 八、板书设计 主板书：第4节 智能灯光系统的设计 一、设计五步：分析需求＞系统拆分＞梳理工作逻辑＞反思优化＞多元评价 二、四大功能：自动开关｜亮度调节（护眼）｜声音控制｜远程控制 三、拆分：环境感知系统（光线感应、人体感应）＋控制模块＋执行模块 四、层次图：智能灯光系统 ＞ 子系统 ＞ 功能模块（三层） 五、工作流程：输入（采集光线、人体数据）＞ 计算（控制器判断）＞ 输出（灯具执行） 六、进阶：增加光照感应（反馈）模块→亮度跟随自然光自动调节 九、作业设计（分层） 【基础作业】（全体必做） 完善任务单：补全智能灯光系统的功能表、拆分表、系统层次图和工作流程图，把课堂上没画完的地方补齐，并在自评栏写一条改进方向。 【拓展作业】（学有余力选做） 回家观察家里的照明设备，选一处做智能化改造设想（如楼道灯、书桌灯、衣柜灯），按设计五步写一份简要方案，重点画出层次图和流程图，想想可以加哪个反馈模块。 十、教学反思 四大功能体验环节学生最有话说，起夜模式、观影模式一口气报出七八个，创新环节的素材一下就多了。磁性板贴示范层次图效果明显，之前画平了两层的学生对照示范基本都改对了。不足：一是功能表和拆分表同时填，有小组顾此失彼，拆分表的"作用"一栏有三组空着，下次把两张表分成两轮填，先功能后拆分；二是流程图有约三分之一学生漏画控制器，直接从传感器画到灯，说明"计算"环节还是最容易被跳过的一环，下次示范时刻意在中间画一个粗框，写上判断两个字；三是反馈思考题只请了两名学生回答，多数学生还来不及想，下次把它改成小组先讨论一分钟再汇报，顺便为第三单元闭环控制热身。 学科网（北京）股份有限公司 $