2025-2026学年青岛版六年级上册信息技术全册教案（教学设计）

第一单元系统与模块第1课时安全疏散警报器——系统分析【课标要求】1.信息科技课程总目标中要求“体验过程与控制的场景，验证解决问题的过程，初步具备应用信息科技解决问题的能力”。2.在第三学段(5-6年级)数字化学习与创新目标中要求“能利用在线平台和工具寻找生活中的过程与控制场景。能设计用计算机实现过程与控制的方案，并在实验系统中通过编程等手段加以验证。”3.在学段学业要求中要求“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”。【学习目标】1.通过观察感应水龙头，知道过程与控制系统的3个环节，了解掌控板，能正确连接掌控板；2.通过模拟安全疏散警报声，提高过程与控制与控制系统的分析能力。3.通过探究学习，增强安全意识，感受到计算机实现过程与控制的优【教学重点】通过模拟安全疏散警报声，提高过程与控制与控制系统的分析能力【教学难点】通过探究学习，增强安全意识，感受到计算机实现过程与控制的优势【学习过程】一、情景导入，提出问题很多公共场所为了节约用水使用感应水龙头，这是一种随处可见的过程与控制系统，从这节课开始我们进入“系统与模块”的世界。二、解剖案例，探究新知探究一：过程与控制系统分析1.议一议：观察感应水龙头，说一说感应水龙头的工作过程。补充下图。输出执行器计算控制器输出执行器计算控制器水龙头()水龙头()算一输出”的计算模式。控制系统是一种具有输入、输出和反馈的系统，可以将输入信号转换成输出信号。输入信号是指控制命令，输出信号是指被控制对象的状态或行为。反馈信号则是用来检测被控制对象的状态或行为，并与期望状态进行比较，将结果反馈给控制器进行调整。输入信号、计算控制策略和输出控制信号。被控制对象则是控制器控制的目标，如机械系统、电子系统、化工系统等。3.说一说：日常中还有哪些控制系统?4.练一练：商场和校园中都配有应急疏散报警系统，说一说它的工作过程。5.依据下表“评价标准”对探究一的活动过程进行星级评价。1知道过程与控制系统的3个环节2知道过程与控制在日常生活中随处可见上电脑。掌控板采用国产高性能处理器内置加速度传感器、声音传感器、光线传感器、蜂鸣器、轻触按键和触摸按键等交作为物联网节点，实现物联网应用。2.认一认：掌控板各部分的名称。加油站一般地，信息系统的基本功能是进行信息处理，具体包括信息输入、存储、基于开源硬件的信息系统可以简化输入：完成信息的获取，一般由取当前环境的湿度。加工处理。向传递。输出。通过USB数据线将掌控板与电脑中的USB接口连接。(1)单击“扩展”,选择“掌控板”,返回后等待编译器安装完成。(2)单击“连接设备”下拉菜单，选择掌控板的连接端口。(2)单击“连接设备”下拉菜单，选择掌控板的连接端口。造型声音断开设备成功”。加油站Mind+的3种模式Mind+有3种差异比较大的模式，分别是“实时模式”、“上传模式”和“Python模式”,在软实时模式上传模式|Python慢式实时模式：实时看到舞台动画每次要下载到控制板并运行，但可以看到代码过程，有ArduinoC和不过固定为Python语言编程，也蜂鸣器作为疏散警报系统的最小组成部分，是一种简易的发声器件。蜂鸣器接通电源后，其内部的小铁片在电磁感应作用下来回振荡发出声音。按其驱动方式的原理，蜂鸣器可分为有源蜂鸣器与无源蜂鸣器。这里的“源”不是指电源，而是指振荡源。加油站加油站和节拍数计算和控制定频率的方波信号，使其内部的振动装置起原蜂够釂实现发藤蜂输器的方波频率不同，发出的声音也不同，掌控板板载蜂鸣器掌控板板载蜂鸣器怎样控制蜂鸣器连续鸣响5秒?一点通定的时间。例如：每分钟节拍数设为20,播放节拍数选择1,则蜂鸣器鸣响3秒。1了解掌控板，能正确连接掌控板2了解蜂鸣器，控制蜂鸣器发声能够自主完成“★★★”,利用学历案和微课完成“★★”,在他人帮助下灾情警报是发生重大自然灾情或突发事故时播放的警报，主要作用是向人们通报有重大灾情的发生，要立即实施应急的救援和采取具体鸣响方式为：鸣15秒，停10秒，再鸣5秒，停10秒，反复3遍，时间为2分钟。可简单记为：“三长三短。”实践任务：请依据鸣响方式，使用掌控板模拟制作安全疏散警报器。1.项目分析与方案设计安全疏散警报器由高频频率900Hz至1000Hz,鸣15秒，停10秒，再鸣5秒，停10秒。使用循环，实现反复3遍，时间为2分钟。项目负责人项目成员描述功能输入参数所需硬件步骤及分工项目步骤项目分工依据需求分析，完成流程图，并编写程序。鸣15秒停10秒鸣5秒停10秒安全疏散警报器参考代码程序能否正常运行，功能是否能够实现，还需要对所写程序不断地测试与验证。在这个过程中出现了哪些问题，又是怎样解决的呢?请记录下来吧。 活动过程记录表运行中出现的问题问题出现的原因选取小组代表演示作品并讲解。师生根据评价量规进行评价。评价项目学习过程积极参与活动，善于思考解决问题项目分工明确，成员合作密切能够使用蜂鸣器模拟安全疏散警报器学习成果程序完整，测试验证无误作品功能基本实现，效果良好作品有创新点且能解决实际问题填表说明：请将☆涂上颜色，★表示合格，★★表示良好，★★★表示优秀。五、总结反思，拓展延伸1.总结归纳：通过本节课的学习，你有哪些收获呢?2.拓展延伸：本节课我们了解了控制系统三个环节，也知道过程与控制在日常中随处可见。下课后大家请继续发现我们身边的过程与控制系统。下节课，我们将进一步来分解系统，变出更厉害的大系统!【检测与作业】1.寻找身边的过程与控制系统，并说出控制系统的输入、计算和输出2.救护车是救助病人的车子，在出勤时一般会拉响警报，提醒行人及社会车辆及时避让。救护车的警报没有音调的过渡变化，通常以比较快的频率反复更替两个高低音调作为表现。高低频率及持续时间如下表所示，请使用掌控板模拟救护车的警报声。频率高频(900Hz~1000Hz)低频(650Hz~750Hz)持续时间0.6秒0.4秒【学后反思】1.我今天学到了什么?2.我还想知道什么?第2课时交通信号灯——系统分解【课标要求】1.信息科技课程总目标中要求“体验过程与控制的场景，验证解决问题的过程，初步具备应用信息科技解决问题的能力”。2.在第三学段(5-6年级)数字化学习与创新目标中要求“能利用在线平台和工具寻找生活中的过程与控制场景。能设计用计算机实现过程与控制的方案，并在实验系统中通过编程等手段加以验证。”3.在学段学业要求中要求“通过观察身边的真实安全，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【学习目标】1.了解交通信号灯系统，知道系统的构成，掌握系统模块化设计的思2.通过制作呼吸灯，能够使用连续变量控制掌控板载LED灯，提升程3.通过探究学习，养成遵守交通规则的习惯，树立用系统思想分析、全面整体地认识事物的意识。【评价任务】探究一：认识系统与模块(指向学习目标1“知道系统的构成”)探究二：探究路口交通信号子系统(指向学习目标1“掌握系统模块化设计的思想”)探究三：模拟交通信号灯(指向学习目标1、3)实践任务：制作呼吸灯(指向学习目标2)【教学重点】通过制作呼吸灯，能够使用连续变量控制掌控板载LED灯，提升程序设计能力【教学难点】通过探究学习，养成遵守交通规则的习惯，树立用系统思想分析、全面整体地认识事物的意识【学习过程】一、创设情景，激趣导入机动车道机动车道机动车道非机动车道红绿灯为行人和车辆安全出行提供保障。请结合过程与控制系统的3城市的交通管理指挥系统是由交通信号控制系统、视频监控系统、电子警察系统、智能卡口系统、交通流信息采集系统、交通信息发布系统等交通管理指挥系统交通管理指挥系统系统2.读一读模块33.说一说：系统、子系统、模块和模块33.说一说：系统、子系统、模块和加油站系统、模块与功能系统：是具有独立处理某个业务领域工作的完整功能集合体，系统是由模块组成的。模块：是分担系统中的局部处理工作的，模块是由功能组成的。功能：是系统中可以完成某个业务处理操作的最小独立单位，不可再拆分。4.依据下表“评价标准”对探究一的活动过程进行星级评价。1知道系统的构成2了解系统、子系统和模块的关系能够自主完成“★★★”,利用学历案和微课完成“★★”,在他人帮助下交通信号控制系统可实现对路口交通信号的实时控制，进行区域协调控制、中心和本地的优化控制。路口状态的实时查询与监控，具有定位路口信号灯的故障、实时上传与下载配时方案、记录和管理操作日志等功能。计算控制辅助部分交通信号灯是指挥交通运行的信号灯，是交通信号控制系统的重要组成部分，一般由红灯、绿灯、黄灯组成。红灯表示禁止通行，绿灯表示准许通行，黄灯表示交通信号灯是指挥交通运行的信号1.读一读路口有4组交通灯，每组有红、黄、绿3个灯。东西方向和南北方向信号灯如下表所某路口交通信号灯时间表(模拟)东西信号黄灯闪红灯亮时间9秒3秒南北信号红灯亮黄灯闪时间绿灯亮(绿灯亮()秒3.依据下表“评价标准”对探究二的活动过程进行星级评价。1初步了解系统模块化设计的思想2分析模块进行设计能够自主完成“★★★”,利用学历案和微课完成“★★”序，利用掌控板的控制器进行计算处理，号输出。掌控板的屏幕上方有3盏全彩LED灯，可以通过编程来控制它们来调亮度和颜色。(1)使用鼠标单击主舞台中的对象，掌控板集成3颗WS2812灯为了达到信号灯交替警示作用，我们可以在“等待”后面加上“关闭全部灯”。灯号1-显示颜色测试脚本：单击舞台区角色或者按下键盘中的按键触发事件，就可以在3.使用掌控板模拟交通信号灯要实现红绿灯交替有规律地亮灭，我们可以将交通信号灯系统分为3个模块，分别实现绿灯亮9秒、黄灯闪烁3秒、红灯亮12秒。(1)编写代码，实现绿灯亮9秒。(2)实现黄灯闪烁3秒，可以使用计次循环，每次灯亮等待0.5秒，然后关闭，实现一次闪烁。(3)实现红灯亮12秒后，使用“控制”模块中的“5.依据下表“评价标准”对探究二的活动过程进行星级评价。1掌握系统模块化设计的思想2树立用系统思想分析、全面整体地认识事物的意识能够自主完成“★★★”,利用学历案和微课完成“★★”呼吸灯是指灯光在微电脑的控制之下完成由亮到暗的逐渐变化，呈现出类似人在呼吸的感觉。呼吸灯不仅可以营造出一种柔和舒适的氛围，还可以减少眼部疲劳，保护眼睛健康，同时呼吸灯的灯光渐变可以在一定程度上减少能源的浪费，起到节能环保的作用。实践任务：使用掌控板制作一款简单的呼吸灯。1.项目分析与方案设计呼吸灯的亮度由暗逐渐变亮，再由亮逐渐变暗，如此这样循环。使用计次循环先实现灯由暗变亮，可以调整灯的亮度数值，灯的初始亮度为0,最后亮度为9。项目负责人项目成员描述功能输入参数所需硬件步骤及分工项目步骤项目分工依据需求分析，完成流程图，并编写程序。开始开始设置灯光亮度的初值为0设置“0”号灯颜是否灯光亮度值+1否等待0.1秒并将亮度设为“变量灯光亮度”并将亮度设为“变量灯光亮度”灯光亮度值-1等待0.1秒流程图变量灯光亮度变量灯光亮度呼吸灯参考代码3.测试与优化程序能否正常运行，功能是否能够实现，还需要对所写程序不断地测试与验证。在这个过程中出现了哪些问题，又是怎样解决的呢?请记录下来吧。 运行中出现的问题问题出现的原因选取小组代表演示作品并讲解。师生根据评价量规进行评价。评价项目评价等级学习过程积极参与活动，善于思考解决问题项目分工明确，成员合作密切能够使用LED灯实现呼吸灯效果学习成果程序完整，测试验证无误作品功能基本实现，效果良好作品有创新点且能解决实际问题填表说明：请将☆涂上颜色，★表示合格，★★表示良好，★★★表示优秀。五、总结反思，拓展延伸1.总结归纳：通过本节课的学习，你有哪些收获呢?2.拓展延伸：本节课我们了解了系统的构成，在分析系统时需要分解系统，我们可以根据功能的不同，将系统分解为功能相对独立的多个模块。对于模块的应用还有更多的功能需要我们去探索。【检测与作业】流水灯是若干个灯泡依次点亮，起到变换闪烁的效果，视觉上感觉到灯光在流动。请根据本课学习的知识，参考以下示意图，使用掌控板设计一款流水灯。时间灯1亮灯n亮灯灭【学后反思】1.我今天学到了什么?2.我还想知道什么?第一单元第3课一键报警器——功能复用【课标要求】1.信息意识：感受物联网给人们学习、生活和工作带来的改变，认识到一键报警器作为物联网应用的一种，能在保障安全等方面发挥重要作用。2.计算思维：能根据需求，设计和搭建简单的一键报警器相关的物联网原型，体验其中数据处理和应用的方法和过程，例如理解报警器如何采集信号、传输数据以及触发报警等。3.信息社会责任：了解自主可控对国家安全以及物联网发展的重要意义，认识到一键报警器系统中相关技术自主可控的重要性，增强信息安全意识。4.数字化学习与创新：在学习过程中，选择适当的数字资源支持学习，改变学习方式，可利用微课等进行自主学习和合作学习，尝试创新一键报警器的功能或应用场景。【学习目标】1.通过一键报警器的探究，认识掌控板按键A、按键B以及扩展引脚，初步了解系统中模块的功能复用，能利用掌控板按键控制声音、灯光。2.通过对SOS求救器制作的探究，体会数字传感器在程序设计中的作用，提高对问题进行抽象、分解、建模的能力。3.通过项目的探究，提升危急时刻处理突发问题的意识，树立社会责任感、公民意识。【教学重点】通过对SOS求救器制作的探究，体会数字传感器在程序设计中的作用，提高对问题进行抽象、分解、建模的能力【教学难点】通过项目的探究，提升危急时刻处理突发问题的意识，树立社会责任感、公民意识【评价任务】2.活动二：用按键控制声音和灯光。(检测目标1)3.活动三：使用变量让按键变成多功能开关。(检测目标1)实践任务：通过用掌控板按键A作为求救器触发按钮，设计出一款具有求救信号功能的求救器，提高对问题进行抽象、分解、建模的能力。(检测目标2、3)【学习过程】一、创设情境，激趣导入1.情境导入同学们，安全是我们在校园里安心学习、快乐成长的基础。当遇到突发情况时，每一分每一秒都可能关乎安危，能否及时获得帮助往往是化解危机的关键。为了校园安全，学校统一安装了具有“紧急报警求助’功能的一键报警装置，该装置由报警器、警灯、定位装置和微型摄像头等组成。它虽然小巧，却能在紧急时刻发出最有力的求助信号，快速连接到守护我们安全的力量。这到底是怎样的“安全卫士”呢?今天，我们就一起来学习《一键报警器》,了解它的作用和使用方法，让它成为我们身边可靠的安全伙伴。2.出示学习目标。二、合作探究，发现新知一键报警器基本的模块由应急按键、报警主机、紧急接警中心组成。主机接收到应急按键按下的信号后，通过报警主机自动向应急接警中心上传报警信息。掌控板上集成了按键、LED灯和蜂鸣器等电子器件，下面就让我们以掌控板为例，模拟一键报警器的制作模块化的设计，要求各种功能模块具有统一的接口或者通信方式。模块化设计的硬件方便在其他项目中复用，从而报健是否被报下使得模块可以单独模块化也有助于提播放音符升系统的稳定性，降低系统维护成本，体现了绿色发展的设计理念。设灯为监色设灯为红色等持活动一：认识掌控板按键A、B及扩展引脚掌控板集成了“按键A、B两个按键，分别通过板载电路与控制器引脚P5、P11相连。这两个引脚既可以作为按键传感器来使用，又可以通过IO扩展板连接其他外部设备，实现更为复杂的系统功能。任务要求：通过读一读，初步了解校园一键报警系统的模块组成，并借助“加油站”知道什么是模块化的设计。读一读：校园一键报警系统由“前端报警系统”“接警受理系统”等很多系统模块组成。这种大的系统设计都是模块化评价标准：1.认识掌控板按键A、B及扩展引脚。2.了解校园一键报警系统的模块组成。任务要求：通过在Mind+编辑器中编辑代码，尝设计流程。做一做：代码，启动事件处理。当当A·按钮按下·想一想：议一议：调用“音乐”模块中“播放音符”代码，可添加控制模块中“等待”和“循环执行”代码，实现一键报警器长鸣效果。是数字1或0,因此也被称为“数字传感器”(1)为什么要加人“等待1秒”代码?它在程序的运行中起到了哪些作用?评价标准：1.初步了解系统中模块的功能复用能开关。一点通一点通灭呢?能否每按一下按键，就能让灯光切换一种颜色，或者切换①①那么执行按键控制开关参考代码评价标准：2.在编程时尝试利用通过变量搭桥，让按键变成信号短信号重复3次长信号重复3次声音信号声响信号短信号重复3次长信号重复3次声音信号声响等待0.5秒声响等待3秒灯光信号灯亮等待0.5秒灯亮等待3秒请根据上述信息，用掌控板按键A作为求救器触发按钮，设计出一款具有求救信号功能的求救器。1.项目分析与方案确定2.搭建与编程“三短”参考代码“三长”参考代码求救器参考代码3.测试与优化成熟稳定的程序除了需要严谨的程序设计，还需要进行不断的调试和完善。在调试中，请将发现的问题进行归类分析，找出问题出现的位置和原因，有针对性地进行程序改良和优化。 问题出现的原因四、展示分享，交流评价1.展示方案：小组推选代表介绍本组的方案设计以及实施方法。2.方案评价：师生根据实践标准进行互评。3.请根据本节课的学习情况，对自己的学习过程和学习成果进行评价。根据小组分工，能积极地参与探究活动，主动学习相关知识，掌握相应技能。会设计有效的方案，并按照设计方案开展学习活动。掌握程序的编程方法，能在测试中不断优化迭代算法。活动中安全使用各种工具，活动后工具材料摆放工整。模拟实现求救器作品的声光信号，符合求救信号规律。作品中体现出创新意识和个性化设计。作品程序编写规范，代码运用恰当。能够完成作品制作，功能完善，作品运行效果好填写说明：请将★涂上颜色，★表示合格，★★表示良好，★★★表示优秀。五、总结反思，拓展提升一键报警系统是一个复杂的系统，它是由前端硬件设备+后端服务器和平台组成的一个联网报警系统，通过声、光控技术，整合输入、输出、控制系统实现与报警主机的信号交互，从而有效应对突发紧急事件。1.通过本节课的学习，你有哪些收获?2.本节课你还有哪些困惑?3.说一说，本节课最有趣的内容是什么?你还发现了哪些新功能?【检测与作业】拓展作业常见的一键报警器通常在白天比较醒目，可以在紧急情况下起到报警的作用。但是到了夜晚，如果出现紧急情况，可能会出现报警装置不醒目，进而延误报警最佳时机的情况。请利用掌控板模拟设计出一款具有夜晚闪烁发光功能的一键报警装置，解决常规报警装置夜晚难以发现的缺憾。【学后反思】1.用自己喜欢的方法简单梳理总结本节课的知识点和解决问题的方法。2.分享自己的学习经验或在学习过程中遇到的困惑。第二单元逻辑与运算第1课制作电子班牌——认识“开关量”【课标要求】1.通过实例感受万物互联的场景，知道物联网与互联网的异同，认识到物联网的普及对学习和生活的影响。通过对身边真实应用场景中物联网的分析，认识物联网实现万物互联的基本原理。2.通过简易物联系统的设计与搭建，探索物联网中数据采集、处理、反馈控制等基本功能，体验物联网、大数据及人工智能的关系。自觉遵守物联网实验的操作规程，会使用实验设备搭建物联系统原型，并能通过实验平台读取、发送、接收、汇集和使用数据。3.了解身边的物联设备及其对塑造网络虚拟身份的作用，有意识地保护个人隐私，进行安全防护。了解物联网中发展自主可控技术的意义，了解自主可控生态体系对我国国家安全的重要作用。【学习目标】1.认识掌控板显示屏、触摸传感器，初步了解掌控板显示信息的工作原理，掌握显示图文信息的方法与技能，初步感知开关量的概念。2.通过“心情灯”作品的探究与设计，体会触摸传感器以及逻辑运算在控制系统中的作用。3.通过制作电子班牌、心情灯作品，提高集体荣誉感、主动参与意识，养成积极向上的美好品质，感受信息科技同日常学习与生活的紧密联系。【教学重点】通过“心情灯”作品的探究与设计，体会触摸传感器以及逻辑运算在控制系统中的作用【教学难点】通过制作电子班牌、心情灯作品，提高集体荣誉感、主动参与意识，养成积极向上的美好品质，感受信息科技同日常学习与生活的紧密联系【评价任务】1.活动一：认识掌控板显示屏和触摸键。(检测目标1)2.活动二：显示文字和图片信息。(检测目标1)实践任务：通过制作电子班牌、心情灯作品，感受信息科技同学习与生活的紧密联系。(检测目标2、3)【学习过程】一、创设情境，激趣导入1.情境导入电子班牌以云平台为基础，结合互联、物联系统实施校园管理，是一个为学生和老师提供新颖的师生交流及校园服务的平台，可以通过点击相应功能菜单实现不同的信息查询。公告电子班牌原理分析触摸交互控制系统输出显示掌控板上集成了显示屏和触摸按键，让我们以掌控板为例，探究电子班牌的奥揭示课题：《制作电子班牌》二、合作探究，发现新知活动一：认识掌控板显示屏和触摸键油站”知道什么是开关量。1.认识显示屏掌控板集成1.3英寸OLED显示屏，分辨率为128x64,可显示文字及图片。屏幕上有坐标系，坐标原点(0,0)为左上角的顶点。2.认识触摸按键在掌控板正面金手指处集成了6个触摸按键，依次为P、Y、T、H、0、N,可监测是否被触摸。试一试非触摸时返回值为false(非触摸时返回值为false(假)。在逻辑判断里，true用1表示，false用0表示。像这种只有0或1的量就是开关量。开关量是指控制系统的量只有两种状态，如开关的导通和断开、继电器的闭合1.认识掌控板显示屏和触摸键。2.知道什么是开关量。活动二：显示文字和图片信息我们可以用掌控板模拟设计电子班牌，通过不同的触摸按键，触发不同的显示信息。任务要求：通过在Mind+编辑器中编辑代码，实现触摸按键后，在显示屏上显示不同的文字信1.显示文字信息：“班风、学风”议一议：通过触摸按键，在显示屏上显示不同的信息，要用到逻辑判断，它的算法流程图是什么样子?做一做：在Mind+编辑器中调用“屏幕显示文字”代码3次，并输人文字信息。开始是开始是显示“班风学风”否是显示“班徽”六(一)班班风：自律自强互助学风：静心勤奋坚持读一读：我们也可以用坐标来显示文本的代码显示文字。需要注意，文本也有坐标原点，汉字的字体高度约为16像素点，宽度约为12像素点，可以将文本看成一个长方形，文本的坐标原点(0,0)也在文本的左上角。因此，通过坐标来调整文字的位置时，实际调整的是文本左上角的顶点位置。2.显示图片信息：“班徽”任务要求：通过在Mind+编辑器中编辑代码，实现触摸按键后，在显示屏上显示图片信息。添加控制模块中的条件判断代码和板载传感器中触摸按键接通代码，控制不同的显示内容。显示班徽图片要用到“屏幕显示”模块下“屏幕显示图片”代码。若让图片居中显示，它的坐标该如何设置?标该如何设置?完善程序，测试效果：评价标准：完善程序，测试效果：评价标准：由于OLED显示屏分辨率为128×64,我们在设置图像尺寸时一定要根据图像尺寸按比例设置。屏幕最示图片◎在坐标x321.初步了解掌控板显示信息的工作原理。2.掌握显示图文信息的方法与技能。三、实践创新，学以致用【项目要求】大自然的各种色彩使人产生各种感觉。心理学家认为，不同的颜色会让人产生不同的情绪。例如：红色通常给人刺激、热情和幸福的感觉，而绿色作为自然界中草原和森林的颜色，请用触摸按键设计出具有如下功能的多彩心情灯：绿色、蓝色、橙色、紫色、关灯的效果。(2)触摸P、Y、T、H、0、N按键，分别实现显示不同表情符号的效果。1.项目分析与方案确定图案图案PHYOTN无(关灯)2.搭建与编程触摸交互“表情”部分参考代码3.测试与优化成熟稳定的程序除了需要严谨的程序设计，还需要进行不断的调试和完善。在调试中，请将发现的问题进行归类分析，找出问题出现的位置和原因，有针对性地进行程序改良和优化。师巡视指导，小组合作完成项目。 问题出现的原因四、展示分享，交流评价1.展示方案：小组推选代表介绍本组的方案设计以及实施方法。2.方案评价：师生根据实践标准进行互评。3.请根据本节课的学习情况，对自己的学习过程和学习成果进行评价。根据小组分工，能积极地参与探究活动，主动学习相关知识，掌握相应技能。会设计有效的方案，并按照设计方案开展学习活动。掌握程序的编程方法，能在测试中不断优化迭代算法。活动中安全使用各种工具，活动后工具材料摆放工整。能够完成“心情灯”作品制作，功能完善，作品运行效果好。作品中体现出创新意识和个性化设计。作品程序编写规范，代码运用恰当。“心情灯”作品交互性好、美观大方。填写说明：请将★涂上颜色，★表示合格，★★表示良好，★★★表示优秀。五、总结反思，拓展提升生活中有形形色色的按键开关，如按压按键、触摸按键等，它们可以控制电子设备的开启和关闭，如按压按键可以控制灯的开关，触摸按键可以控制电子产品(如智能手机)的屏幕切换显示不同的内容等。1.你从这节课中获得了哪些知识?请梳理一下吧。2.本节课你还有哪些困惑?3.说一说，本节课最有趣的内容是什么?你还发现了哪些新功能?【检测与作业】拓展作业请根据所学知识，设计一款具有灯光闪烁警示、文字提示或交通标识提示功能的动态显示屏，放置在一些高路公路事故多发路段或危险路段，用于提醒过往车辆注意安全行驶。【学后反思】1.用自己喜欢的方法简单梳理总结本节课的知识点和解决问题的方法。第2课时音量调节器学历案认识“连续量”教材分析1.单元主题：逻辑与运算。围绕“控制系统中的数据类型(连续量、开关量)及逻辑运算(非、与、或)”展开，核心是理解数据在控制中的作用，掌握逻辑运算规则并应用于实际控制系统分析。控制系统中的数据分为连续量(如温度、声音、光照)和开关量(如开/关、真/假),二者通过阈值实现转换。逻辑运算(非、与、或)是控制系统决策的核心，决定设备状态的切换规则(如“同时满足两个条件才工作”“满足任一条件即可工作”)。数据运算的合理性直接影响控制系统的效率与准确性，是智能设备实现自动化的基础。2.建议大情境：创设“校园智能设备控制师”项目。以“担任校园智能设备控制师，优化校园中的电子班牌、声光感应灯、计步器、姿势矫正器等设备的控制逻辑”为贯穿情境：从识别设备中的连续量与开关量，到分析阈值对数据转换的作用，再到运用逻辑运算优化控制规则，最终形成“数据识别—逻辑分析一控制优化”的完整能力链。【课标要求】信息意识：针对简单问题，确定解决问题的需求和数据源，主动获取，筛选、分析数据，解决问题。计算思维：1.通过生活中的实例，了解算法的特征和效率。能用自然语言、流程图等方式描述算法。知道解决同一问题可能会有多种方法，认识到采用不同方法解决同一问题时可能存在时间效率上的差别。2.对于给定的任务，能将其分解为一系列的实施步骤，使用顺序、分支，循环三种基本控制结构简单描述实施过程，通过编程验证该过程。3.在问题解决过程中，能将问题分解为可处理的子问题，了解反馈对系统优化的作用。数字化学习与创新：1.能寻找生活中的过程与控制场景。能设计用计算机实现过程与控制的方案，并在实验系统中通过编程等手段加以验证。2.学习作品创作过程中，利用恰当的数字设备规划方案、描述创作步骤。在反思与交流过程中，对学习作品进行完善和迭代。信息社会责任：了解算法的优势，认识到算法对解决生活和学习中的【学习目标】1.通过分析生活实例(过程),了解连续量的特点及表现形式，能举例说明生活中的连续量；2.掌握获取旋转式电位器和声音传感器的模拟量的方法；学会使用映射模块转换模拟量。3.通过设计搭建音量调节器，提高过程与控制系统设计能力。增强保护听力的意识并感受系统设计给生活带来的便利。【评价任务】任务1:认识连续量。能说出2个连续量(如温度、声音)并描述其“连续变化”的特征(表现)(对应目标1)任务2:认识模拟传感器。能读取声音传感器数值(对应目标2)任务3:制做音量调节器，控制声音的播放和音量。(对应目标3)【教学重点】掌握获取旋转式电位器和声音传感器的模拟量的方法；学会使用映射模块转换模拟量。【教学难点】通过设计搭建音量调节器，提高过程与控制系统设计能力。增强保护听力的意识并感受系统设计给生活带来的便利【学习过程】一、情景导入，提出问题观看与音量调节相关的视频，如电影或音乐的片段，思考：“大家平时是如何调节音量的?有没有想过，如果用编程的方式来实现音量调节会是什么样子?”二、解剖案例，探究新知读一读连续量又叫“模拟量”,是指控制系统量的大小是一个在一定范围内温度0~100℃、气压0~10MPa、液位1~5m等，这些量都是模拟量。控制器的输入可能是连续量，如温度、湿度、控制器输出的控制量同样可能是连续量，也可能是任意瞬间呈现为任意数值的信号。模拟信号【评价任务】对生活中连续量的描述，评估能否准确识别连续变化的特征。2.感受生活中的连续量议一议：冰箱、加湿器和电饭煲等家用电器的输入量是开关量还是连续量?组织体验活动：(1)慢慢拉动窗帘，观察室内光照变化；(2)用不同力度吹薄纸片，观察晃动幅度。思考：这两个过程中，什么量在连续变化?度连续变化。”展示水表、温度计、车速表示意图，引导分析其中的连续续变化的。”【设计意图】通过多感官体验，强化对生活中连续量的认知。探究二：认识模拟传感器：旋转式电位器和声音传感器控制器通过传感器感知外部的世界，获取有用的信息，传感器是能够从被检测的对象中提取出有用信息并转化为电信号的器件，它由敏感元件1.认识旋转式电位器(如果缺乏读一读：旋转式电位器由电阻体与滑动系统组成。滑动器沿着环形电阻元件滑动而改变电阻的阻值，随着电阻值的变化输出电信号。连一连：尝试使用扩展板、杜邦线与旋转式电位器连接组成简易实验心板的功能和引脚数量，通常具有和掌控板一样的引脚布局。SV红色扩展板连线示意图测一测：掌控板的模拟输入通道具有12位分辨率，可以获得模拟读数范围为0——4095。借助量角器测量旋钮的旋转角度，观察屏幕返回值，将实验观察的当当被点击旋钮的角度返回的数值02.认识声音传感器(评价任务2)读一读：声音传感器是一种可以将声音信号转换为电信号的设备。内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒，声波使话筒内的薄膜振动，导致电容变化，反馈的电压值表示声音的测一测：播放音频或发出不同的声响，观察屏幕返回值，将实验观察的结果记录在下表中：当阳被点击发出声响返回的数值拍手说话敲桌子播放音频探究三：制做音量调节器(评价任务3)1.项目分析与方案设计如何制作音量调节器，使用旋转式电位器来控制音量呢?让我们一起探究一下。项目负责人项目成员描述功能输入参数所需硬件步骤及分工项目步骤项目分工依据需求分析与导学提示，完成流程图，并编写程序。做一做：切换到Mind+的声音标签，在声音库“可循环”类目中选择“庆祝”声音。创建两段代码分别控制声音的播放和音量。调整音量的参数，听一听声音大小议一议：旋钮角度为0°时模拟量为4095;旋钮角度为270°时模拟量为0。控制可以直接使用控制音量吗?试一试：“映射”模块可以将一定范围内的值转化为另一个范围内的值。使用映射代码块，可以将旋转式电位器的数值转换为对应的音量数值。这样改变旋钮的角度的同时就可以改变音量的大小了。数据源(要映射的传感器)据源数值范围标值数值范围练一练：为了更直观地显示旋钮的状映射函数可以将一个数字区间映射到另一个数字区间。求来设置对应关系。态，我们可以制作旋钮交互动画。使用后在背景中绘制360°刻度环。通过编程控制角色指针和旋转式电位器的旋钮角度朝向一致。旋转式电位器模拟量角色面向的方向绘制流程图3.测试与优化程序能否正常运行，功能是否能够实现，还需要对所写程序不断地测试与验证。在这个过程中出现了哪些问题，又是怎样解决的呢?请记录下来 运行中出现的问题问题出现的原因选取小组代表演示作品并讲解。师生根据评价量规进行评价。评价项目学习过程乐于协同创新活动；能积极、愉悦地投入到项目活动中，参与过程注意力集中；能负责任的共享信息和资源能熟练地利用硬件搭建过程与控制模拟系统能对问题正确抽象、分析并建模，反思、优化解决方案；创造性地解决问题学习成果硬件选择合适，线路连接无误算法设计合理，程序编写正确系统测试无误，能实现预设功能填表说明：请将☆涂上颜色，★表示合格，★★表示良好，★★★表五、总结反思，拓展延伸1.总结归纳：通过本节课的学习，你有哪些收获呢?连续量是持续变化的数据(如声音、温度),阈值是控制系统的判断标准，通过阈值可将连续量转换为“是/否”的状态，实现自动控制。【检测与作业】1.说出2个连续量(如声音、温度)并描述其连续变化的特点。2.能准确找出“噪声65dB报警、水温100℃断电”中的阈值。3.说出在窗帘拉动、吹气体验活动中并发现的连续量。4.调整编写好的程序中的阈值并观察结果变化。阅览室需要安静的环境才适合读书，请你使用掌控板集成的OLED屏和声音传感器设计制作一个实时检测环境噪音的噪音检测仪，将噪音情况通过在OLED屏上绘制长条的形式显示出来。具体实现以下功能：(1)使用声音传感器获取环境声音的模拟量。(2)利用映射模块转换声音的模拟量为矩形宽度值。(3)在液晶显示器上画出对应长度的矩形。【学后反思】1.我今天学到了什么?2.我还想知道什么?第3课时光控灯学历案将“连续量”变换为“开关量”【课标要求】信息意识：针对简单问题，确定解决问题的需求和数据源，主动获取，筛选、分析数据，解决问题。计算思维：1.通过生活中的实例，了解算法的特征和效率。能用自然语言、流程图等方式描述算法。知道解决同一问题可能会有多种方法，认识到采用不同方法解决同一问题时可能存在时间效率上的差别。2.对于给定的任务，能将其分解为一系列的实施步骤，使用顺序、分支，循环三种基本控制结构简单描述实施过程，通过编程验证该过程。3.在问题解决过程中，能将问题分解为可处理的子问题，了解反馈对系统优化的作用。数字化学习与创新：1.能寻找生活中的过程与控制场景。能设计用计算机实现过程与控制的方案，并在实验系统中通过编程等手段加以验证。2.学习作品创作过程中，利用恰当的数字设备规划方案、描述创作步骤。在反思与交流过程中，对学习作品进行完善和迭代。信息社会责任：了解算法的优势，认识到算法对解决生活和学习中的问题【学习目标】1.知道描述光线强度的单位，能说出光线传感器的作用。2.学会利用判断语句将“连续量”变换为“开关量”的方法；能解释光控灯的工作原理。3.通过健康调光灯的设计与制作，能完成简单的光控系统的搭建与验证，提高用"连续量"变换为“开关量"的方法解决实际问题的能力。领会算法的价值，感受系统设计给生活带来的便利。【评价任务】任务1:能找到光线传感器，并说出原理。(对应目标1)任务2:利用光线传感器读取环境光线值。(对应目标2)任务3:设计健康调光灯。(对应目标3)【教学重点】学会利用判断语句将“连续量”变换为“开关量”的方法；能解释光控灯的工作原理。【教学难点】通过健康调光灯的设计与制作，能完成简单的光控系统的搭建与验证，提高用“连续量"变换为“开关量”的方法解决实际问题的能力。【学习过程】思考：你知道灯光是怎么自动开启的吗?它们内部的工作过程是怎样的?光控灯利用光线传感器检测外界光信号，并将连续的光信号变换为控制灯开关的“开关量”。计算与控制电路模块输入计算输出想一想我们的学校和家里，需不需要这种自动开启的灯呢?探究一：认识光线传感器(评价任务1)制电路所需要的数字信号呢?读一读：光线传感器(或光敏传感器),是利用光线元件将光信号转换为电信号的传感器。议一议：1.生活中的哪些设备用到了光线传感器?2.掌控板上光线传感器的位置在哪里?光线传感器广泛应用于手机、电视、照相机、监控器、摄像头、防盗钱包等电子产品光自动控制屏幕亮度；而照则是根据光线传掌控板上光线传感器在理论务2)光控灯是怎样利用光线传感器输出的连续光信号控制灯的开与关呢?想一想1.光线传感器采集的光线值是开关量还是连续量?2.读取环境光线值用哪个积木块能实现?光线传感器感测到的光线强续数值，属于连续量。通过感测为开关量，即需要开灯或关灯的两种状态，从而达到控制输出的目的。循环执行做一做1.利用光线传感器测量当前环境的光线值为：2.以记录的光线值作为“参考值”,若实现“检测光线值”大于等于“参考值”关灯，“检测光线值”小于“参考值”开灯的功能，设计流程图并画在下面。3.编写程序，实现上述开关灯效果。想一想程序运行过程中灯为什么会有频闪现象?该怎么解决呢?“读取环境光强度”积木块若检测当前的环境光线值约为370,并将其作为“参考值”,光线值是一个连续变化的量，当环境光线值在参考值附近上下浮动时，由于信号的不稳定，灯就会出现频闪现象。利用延迟电路延长开灯时间，可以降低或消测一测：确定某个场景，模拟需开关灯的亮度环境，同时用照度计(或手机App)和光线传感器测量光线强度，并将测量数据结果写到下表。加油站画室：300~10001x读取环境光强度<530场景为照度值光线传感器检测值需开灯小于(需关灯大于()1x三、学以致用，实践创新探究三：设计健康调光灯(评价任务3)项目分析根据国家标准相关规定，室内阅读书写场所应该保持一定标准的照度水平。请组建研究项目小组，利用掌控板设计一款调光灯，功能要求为：用光线传感器检测环境光线，根据环境光线值控制亮起LED灯的数量，光线越暗亮起的LED灯越多。光线传感器计算与控制电路模块不同数量项目负责人项目成员描述功能3.根据参考值范围，点亮LED灯的方案为：输入参数所需硬件步骤及分工项目步骤项目分工开始开始是否否否关闭全部灯0-2号灯打开3.测试与优化 活动过程记录表运行中出现的问题问题出现的原因选取小组代表演示作品并讲解。师生根据评价量规进行评价。评价项目学习过程能积极、愉悦地投入到项目活动中，参与过程注意力集中能熟练地利用硬件搭建过程与控制模拟系统能对问题正确抽象、分析并建模；能反思、优化解决方案学习成果硬件选择合适，线路连接无误算法设计合理，程序编写正确系统测试无误，能实现预设功能填表说明：请将☆涂上颜色，★表示合格，★★表示良好，★★★表五、总结反思，拓展延伸1.总结归纳：通过本节课的学习，你有哪些收获呢?2.拓展延伸：控制系统的工作遵循“输入一计算—输出”模式，输入是信号来源，计算是处理核心，输出是最终结果；我们可以通过绘制示意图清晰描述这一过程，生活中很多设备的工作原理都可以用这个模式分析。【检测与作业】作业：(可以考虑将2、3课的内容合并为这一个项目)声光控灯常被安装在楼道里，光线暗时，只要在灯的附近发出声响，灯就会亮起；光线强时，即使声音再大，灯也不会亮。请组建项目研究小组，利用掌控板设计并制作一款声光控灯。光线<预设值光线<预设值灯灭关闭【学后反思】1.我今天学到了什么?2.我还想知道什么?——逻辑运算【课标要求】1.信息科技课程总目标中要求：“体验过程与控制的场景，验证解决问题的过程，初步具备应用信息科技解决问题的能力”,“能采用计算机科学领域的思想方法界定问题、分析问题、组织数据、指定问题解决方案，并对其进行反思和优化”。2.在第三学段(5-6年级)数字化学习与创新目标中要求：“能利用在线平台和工具寻找生活中的过程与控制场景。能设计用计算机实现过程与控制的方案，并在实验系统中通过编程等手段加以验证。”3.在第三学段“过程与控制”模块中要求：“通过分析典型应用场景，了解计算机可用于实现过程与控制，能在实验系统中通过编程等手段验证过程与控制系统的设计”。【学习目标】1.在对健康计步器案例的探究中，了解板载六轴传感器功能，理解“与”“或”“非”3种基本逻辑运算的含义，知道逻辑运算规则。2.通过设计制作摔倒报警器，能够从板载六轴传感器中选择合适的参数解决问题，提高逻辑抽象能力及编程验证能力。3.通过逻辑运算的主题探究，养成尊老爱老、关爱老人的优良品质，提高利用信息科技服务生活的意识。【评价任务】探究一：认识六轴传感器、逻辑判断与运算(指向学习目标1)探究二：编程验证健康计步器效果(指向学习目标1)实践任务：模拟制作摔倒报警器(指向学习目标2、3)【教学重点】通过设计制作摔倒报警器，能够从板载六轴传感器中选择合适的参数解决问题，提高逻辑抽象能力及编程验证能力【教学难点】通过逻辑运算的主题探究，养成尊老爱老、关爱老人的优良品质，提高利用信息科技服务生活的意识【学习过程】一、情景导入，提出问题计步器是通过计算人体步数来记录度时沿着3个轴——X轴、Y轴和度时沿着3个轴——X轴、Y轴和*认识编程环境加油站上传模式是对硬件主控进行编程，完成后脱离电脑运行。将学习使用Mind+加油站上传模式是对硬件主控进行编程，完成后脱离电脑运行。编写完成后，点击“运行”将程序成功上传至主控板即可。*编程获取加速度强度值当人体处于运动状态时，会带动掌控板晃动，其中变化最明显的就是加速度的强度值。因此，我们将通过观测加速度强度值的变化来判断人体的运动状态。到积木块，尝试使用控制台输出六轴传感器的强度值。手握掌控板运动，观察控制台强度值的变化并填入下列表格中。状态参考值值的变化并填入下列表格中。状态参考值实测值静止时约1000缓慢运动约1500剧烈运动约2500一点通的返回值。2.逻辑判断与运算根据对加速度强度值的分析，我们发现，当强度值大于1500时最能体现人体的运动状态，但计步开始仍需满足另一个条件，即按键A被按下。这习一探究竟。读一读：的变换。逻辑运算一般有与、或、非3说一说：试一试：算关系。只要选对一个就得分加入按键后，开始计步的条件为：“按下按键A后”且“强度值>1500”时，此时同时满足两个条件，是逻辑运算中“与”的关系。加油站加油站与(And):两个条件同时成或(Or):两个条件中，只个关系?读一读：逻辑运算的运算规则其结果通常用真假值表示。试一试：下表中，其结果通常用真假值表示。试一试：下表中，“1”表示条件成立，“0”表示条件不成立，请根据逻辑运算规则计算黄灯亮的结果。红灯倒计时结束结束100100一点通强度>1500被按下开始计步111100010000议一议：计步器计步的两个条件会有哪些状态?在各状态时，计步是否开始了呢?评价维度优秀()知与应用能准确说出六轴传感器的知道掌控板有六轴传感器，能说出1-2种它能检测的运动状态。对六轴传感器的是字符型变量、数字型变量、布尔需要注意的是，在赋值字符型变量时，使用的是英文半角状态下能准确判断题目中的逻辑运算结果。理解逻辑运算的基本简单运算的结果。清。探究二编程验证健康计步器效果知道了六轴传感器的原理，理清了计步开始的条件后，我们就可以通过编程来验证它的效果。1.创建变量与ArduinoC模式的变量不同，MicroPython模式创建变量时不再声明此变量的数据类型，而是通过赋值时的数据类型界定该变量的类型。(1)新建全局变量“按键标识”,当A键按下赋值为真，当B键按下赋值为假，用来记录A、B键按下(2)新建变量“步数”,赋值为0。2.编程验证尝试补全下列流程图中的逻辑判断部分，并编程验证。绿灯闪烁步数+1健康计步器部分脚本参考：与应用能独立、正确创建按键标MicroPython变量类型由赋值决定的特点。能在老师/示例代码帮助下创建两个变量，基本理解其用途。操作能根据流程图独立或微验证计步器基本功能。在老师/同学帮助下完成误，上传失败或近年来，老人居家安全受到了人们的广泛关注。老人若因意外摔倒却没得到及时的救助，就有可能会引发严重后果。摔倒报警器是一款能够检测人体状态，在人体摔倒或即将摔倒时发出警报，提醒人们及时施救的设备。让我们一起使用掌控板来完成这个项目吧。蜂鸣器警示控制器六轴传感器控制器1.项目分析与方案设计倾斜角是六轴传感器中一个重要的参数。以掌控板垂直携带为例，当人体摔倒时，掌控板X轴的倾斜角会根据人体倾倒的方向发生变化。请根据以上分析完成项目方案设计。2.搭建与编程制作(1)连接掌控板与电脑。(2)编程获取并记录六轴传感器X轴倾斜角，分析结果后填写逻辑运算倾斜方向实测值前后左右逻辑运算关系请选择：与口或口非口条件1条件211100100(3)编程实现。请尝试设计系统流程图并编写程序。3.测试与优化程序能否正常运行，功能是否能够实现，还需要我们对所写程序不断地测试与验证。在这个过程中，出现了哪些问题，是怎样解决的呢?请记录下来吧。 问题出现的原因在紧张繁忙的项目活动中，相信你们利用所学知识已经成功制作出摔倒报警器，相信你们的爱心一定会给他们带来许多帮助。现在，请根据以下评价标准，对自己以及本次项目活动进行评价吧。摔倒报警器项目活动评价表评价项目评价等级学习过程项目分工明确，成员合作密切熟练应用六轴传感器，准确使用逻辑运算学习成果作品丰富，有创新点五、总结反思，拓展延伸1.总结归纳：通过本节课的学习，你有哪些收获呢?想一想，在设计报警器时，你是如何选择传感器参数并用逻辑运算解决问题的?下次遇到类似问题，你能更快地找到关键条件吗?生活中还有哪些场景可以应用类似的传感器和逻辑判断?比如设计一个提醒老人按时吃药的装置?(引导联系实际)【检测与作业】指南针作为人们生活中用来确定方向的重要工具，主要是利用地球的磁场来指示方向。掌控板内置了地磁传感器，能够判断当前磁场环境，给出指南针方向。课后，请使用掌控板以及Mind+中的指南针方向等积木块模拟制作一个方向指示器吧。掌控板方向指示器示意图地磁传感器地磁传感器控制器显示屏【学后反思】1.我今天学到了什么?2.我还想知道什么?第5课姿势矫正器【课标要求】1.信息科技课程总目标中要求：“体验过程与控制的场景，验证解决问题的过程，初步具备应用信息科技解决问题的能力”,“能采用计算机科学领域的思想方法界定问题、分析问题、组织数据、指定问题解决方案，并对其进行反思和优化”。2.在第三学段(5-6年级)数字化学习与创新目标中要求：“能利用在线平台和工具寻找生活中的过程与控制场景。能设计用计算机实现过程与控制的方案，并在实验系统中通过编程等手段加以验证。”3.在第三学段“过程与控制”模块中要求：“通过分析典型应用场景，了解计算机可用于实现过程与控制，能在实验系统中通过编程等手段验证过程与控制系统的设计”。【学习目标】1.在对姿势矫正器的探究中认识超声波传感器并了解其工作原理，理解阈值的概念。2.通过智能小夜灯的设计与制作，能够编程获取超声波传感器返回值并进行阈值判断，能够依据阈值通过编程合理变更任务。3.通过对阈值主题的探究，养成运用阈值判断解决生活问题的意识，感受系统控制的优势。【评价任务】探究一：认识超声波传感器(指向学习目标1)探究二：认识阈值(指向学习目标1)探究三：编程验证姿势矫正器效果(指向学习目标1、3)实践任务：设计制作一款智能小夜灯(指向学习目标2、3)【教学重点】通过智能小夜灯的设计与制作，能够编程获取超声波传感器返回值并进行阈值判断，能够依据阈值通过编程合理变更任务【教学难点】通过对阈值主题的探究，养成运用阈值判断解决生活问题的【学习过程】姿势矫正设备能够实时探测人体姿态，通过与控制器中既定阈值比对姿势矫正环坐姿矫正读一读：议一议：说一说：超声波传感器连接参考示意图：试一试：超声波传感器连接参考示意图：声测射声测射(2)找到下列积木块，编程获取超声波传感器返回值。超声波传感器模块添加示意图超声波传感器模块添加示意图的实际距离。能准确解释超声波传感器测能说出超声波传感器通过发射和接收声音测距。能独立、正确连接超声波传感连接线路遇到较大困与操作器线路，成功安装硬件。成线路连接和硬件安装。难，或硬件安装未完成。实践能独立添加模块、找到正确积返回值。未能成功添加模块、找到积木块，或程序运行后无法获取有效数据。探究二：认识阈值为了预防近视，读写时我们应当做到头正肩平，眼睛与书本保持30~40厘米之间的适宜距离。因此，设计姿势矫正器时，我们首先需要确定阈值，当超声波传感器测量值达到或超过这个阈值，姿势矫正器会发出警示音提醒使用者矫正坐姿。1.什么是阈值阈值是能够使一个效应产生的最低值或最高值，又称“临界值”,在控制系统中指能产生一个校正动作的输入值。说说生活中的阈值。将姿势矫正器放置于书本一侧，超声波传感器的测量结果存在一定范围的盲区。距离太近时，发出信号需要时间，计算机系统不能处理迅速返回的反射波信号，会使发射功率不够大，接收到的信号微常用HC-SR04超声波传感器的探测距离范围是2cm～600cm。状态参考值实测值一臂距离低头阈值判断显示屏无任何声响一点通根据姿势矫正器功能可以将阈根据阈值产生的效应则是当输评价维度念与应用能用自己的话解释阈值，并正确举出至少1知道阈值是“临界值”,能说出1个生活例子(可能不够贴切)。阈值测定与判断实践能独立、准确测量两个在老师/同学帮助下测量数据明显错误或无法确定阈值。了解了超声波传感器，知道了阈值的概念，请补全下列流程图，并编房示房示波传感器屏单撞出否夜间光线较暗，家人起床时难免会发生磕绊。智能小夜灯作为一种夜间照明设备，能够在黑夜提供照明，方便人的生活。它通过超声波传感器探测与人体的距离，结合当前光线值，确定阈值并进行判断，从而决定开启或关闭灯光。请为自己的家人设计制作一款智能小夜灯吧。超声波传感器超声波传感器控制器光线传感器智能小夜灯示急图智能小夜灯系统控制原理图1.项目分析与方案确定虽然夜间环境黑暗，但起床时人们都有一个下床的动作，只有光线较暗且距离值低时才会开启灯光。整个过程中，智能小夜灯的控制器不断将探测到的距离值和光线值与二者的目标阈值比对并进行逻辑运算，最终确定是否开灯。请依据上述分析，完成项目的方案设计。2.搭建与编程制作(1)硬件连接与搭建。(2)阈值获取与判断。确定黑暗状态下板载光线传感器的光线阈值：确定下床时人与智能小夜灯的距离阈值：确定开灯的逻辑判断与运算：(3)流程图设计与编程。如果he3.测试与验证程序能否正常运行，功能是否能够实现，还需要我们对所写程序不断地测试与验证。在这个过程中，出现了哪些问题，又是怎样解决的呢?请记录下来吧。 问题出现的原因通过紧张繁忙的项目活动，相信你们都利用所学知识已经为家人们成功点亮了智能小夜灯。现在，请根据以下评价标准，对自己以及本次项目活动进行评价吧。评价项目评价等级学习过程分工明确，协作密切能够恰当使用超声波传感器获取阈值并作出合理判断系统搭建正确，线路连接工整学习成果实现智能小夜灯功能和要求填表说明：请将☆涂上颜色，★表示合格，★★表示良好，★★★表示优秀。五、总结反思，拓展延伸1.总结归纳：通过本节课的学习，你有哪些收获呢?2.拓展延伸：想想看，家里或学校里还有哪些地方可以用到类似的“超声波+阈值判断”来自动控制?(比如：感应水龙头、自动门、停车雷达?)【检测与作业】校园是我们快乐学习的地方，但这里也有一些危险区域，如未安装防护栏的高层窗户、松动的围栏以及顶楼露台等。危险区域警报器能够通过超声波传感器探测人体距离，对靠近该区域的人及时发出警报，从而避免危险事故的发生。课后，请尝试使用掌控板为校园内的危险区域制作危险区域警报器。超声波传感器超声波传感器控制器蜂鸣器危险区域警报器示总图危险区域警报器控制原理图【学后反思】1.我今天学到了什么?2.我还想知道什么?第三单元反馈与优化第1课智能闸机门——认识开环控制系统【课题与课时】课题：《智能闸机门——认识开环控制系统》课时：1课时【课标要求】(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。(3)通过分析具体案例，了解反馈是过程与控制中的重要手段，初步了解反馈对系统优化的作用。(4)通过分析具体过程与控制系统的实例，了解系统的输入与输出可以是开关量或连续量，了解连续量可以经由阈值判断形成开关量，掌握开关量的简单逻辑运算。【学习目标】1.了解舵机的工作原理及控制方法，掌握开环控制系统的工作过程与特征。2.通过智能闸机门的设计制作，能够完成简单的开环控制系统的搭建与验证，实现自动控制功能，提升运用开环控制系统的原理解决问题的能3.通过探究学习，体验智能化设备的设计过程，感受开环控制系统为生活带来的便利。【评价任务】任务1:认识舵机。(检测目标1)任务2:控制舵机转动。(检测目标2)任务3:认识开环控制系统。(检测目标3)【教学重点】通过智能闸机门的设计制作，能够完成简单的开环控制系统的搭建与验证，实现自动控制功能，提升运用开环控制系统的原理解决问题的能力。【教学难点】通过探究学习，体验智能化设备的设计过程，感受开环控制系统为生活带来的便利【学习过程】一、创设情境，激趣导入。智能闸机门通过传感器探测是否有车辆靠近门口，自动控制起落杆起落，从而达到自动开关门的效果，为人们带来了便利。闸机门传感器配置的位置、数量、种类以及控制程序的设计都直接影响到闸机门的智能化程度。有的可以完全做到无人值守有的还需要人工干预，甚至有的会因为车辆没有在规定时间内通过而被落下的门杆卡住。你知道闸机门是如何工作的吗?加油站减速信号处理控制电路电彬位置反绩舵机内部结构出被控量能够跟随输入目标(或给定值)任意变化的自动控制系舵机有3根外接导线：红色加油站减速信号处理控制电路电彬位置反绩舵机内部结构出被控量能够跟随输入目标(或给定值)任意变化的自动控制系舵机有3根外接导线：红色齿轮组监输出议一议的3种颜色的导线功能是什么?评一评1知道舵机的分类2理解舵机的工作原理3知道舵机的内部结构能够自主完成“★★★”,利用学历案和微课完成“★★任务二控制舵机转动将舵机连接到掌控板扩展板上，编写程序控制舵机转动指定角度。议一议编写程序实现舵机从0角度转动到90角度。1.在Mind+软件中使用舵机需要选择“扩展”中“执行器”下的“舵机模块”,调出“执行器”模块代码。2.控制舵机的转动角度，需要调用“执行器”模块中的“设置舵机角度为”代码。舵机连接掌控板扩展板：G电源负极V红色线电源正极D数字接口将舵机连接到掌控板扩展板的P8引脚上舵机的作用角度为0°~180°,也就是舵机桨可以在作用角度内的任意某个角度卡死不动。鸵机连接掌控板扩展板：G电源负极V红色线电源正极D数字接口将舵机连接到掌控板扩展板的P8引脚上。舵机的作用角度为0°~180°,也就是舵机桨可以在作用角度内的任意某个角度卡死不动。控制舵机从0角度转动90角度的参考代码3.编写程序控制舵机从0角度转动到90角度。1能将舵机连接到掌控板扩展板上2能编写程序实现舵机从0角度转动到90角度。能够自主完成“★★★”,利用学历案完成“★★”,在他人帮助下完成“★”。任务三认识开环控制系统输入信号不受输出信号影响的控制系统，即不开环控制系统结构框图加油站超声波测距传感器检测的输入量传递给控制器掌控板，掌控板根据输入量向执行器舵机下达控制指令，舵机根据指令对被控对象舵机浆进行控制，舵度这个输出量对于超声波测距传感器检测的输入量没有影响。这种控制系你见到的闸机门是如何工作的?请用自然语言描述智能闸机门的工开环控制系统在生活中常用于感应灯、智能开关、自动感应门作流程。读一读开环控制是控制装置与被控对象之间只有顺序作用而无反向联系的控制过程。例如：打开灯，按下开关后的一瞬间控制活动就已结束，灯的亮灭对按开关这个活动没有影响。请举出日常生活中所见到的开环控制系统。三、实践创新，巩固新知在智能闸机门的起落杆控制过程中，设定超声波测距传感器检测距离的阈值，检测周围人员或车辆与起落杆的距离，并与阈值比较，如果检测距离值小于阈值，那么控制系统控制舵机的舵机浆转动至90°位置，起落杆抬起；否则，舵机浆转动0°位置，起落杆落下。请结合本节课的知识学习，设计制作智能闸机门。结合开源硬件和传感器的特点，设计制作智能闸机门作品，实现起落杆智能起落功能。2.搭建与编程实现(1)制作智能闸机门的外壳。需要准备的工具和材料有：美工刀、直尺、铅笔；三层瓦楞纸，双面胶、透明胶带。使用美工刀、直尺、铅笔，根据一定尺寸将三层瓦楞纸切割成小块，使用双面胶、透明胶带粘成门禁起落杆的形状。(2)按照智能闸机门作品的设计思路及方案，组装、搭建作品。将外壳与电子元器件组装起来。作品是由掌控板、扩展板、超声波传感器、舵机等构成。本例中，超声波传感器可以连接到掌控板扩展板上的P13、P15端口上，舵机连接到掌控扩展板的P8端口上。(3)在完成硬件连接后，打开Mind+软件进行编程。超声波测距传感器检测车辆与闸机门的距离值，并根据检测的数据作出起落杆抬起或者落下的判断。当检测到的距离值小于指定阈值时，起落杆抬起，否则起落杆落下。请根据需求描述，编写程序，实现效果。3.测试与优化成熟稳定的程序需要进行不断的调试和完善。在调试中，将发现的问题进行归类分析，找出问题出现的位置和原因，有针对性地进行程序改良和优化。 活动过程记录表运行中出现的问题问题出现的原因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。评价项目评价标准学习过程能积极地参与探究活动学习相关知识及技能能有效地设计创新方案，善于发现问题解决问题积极参与小组内活动，提出独到见解，认真完成分工活动中安全使用各种工具，活动后工具材料摆放工整学习成果硬件选择合理，连接正确算法设计合理，验证程序编写正确系统测试无误，能实现预设功能填表说明：请将☆涂上颜色，★表示合格，★★表示良好，★★★表示优1.展示要求：请把小组活动方案展示给同学们，介绍自己的分工。2.集体评议：对展示的方案提出自己的见解与疑问以及修改意见。3.小组参考评价意见修改方案设计。实践任务：小组内分工，明确个人任务。五、总结反思，拓展提升。智能闸机门通过超声波传感器探测并判断距离，从而控制舵机转动实现对闸机门起落杆的智能控制。你通过这节课获得了哪些知识?请梳理一【教学板书】第1课智能闸机门——认识开环控制系统认识舵机控制舵机转动认识开环控制系统【检测与作业】1、描述舵机的工作原理。2、完成开环控制系统结构框图开环控制系统结构框图【课后实践活动】智能垃圾桶作为智能家居必备的设备之一，具有环保、便捷、卫生等多种优点，受到越来越多人的青睐。请根据所学知识，借助掌控板、扩展板、超声波测距传感器、舵机等设备，设计制作一款具有智能翻盖功能的智能垃圾桶：使用超声波传感器检测人与垃圾桶的距离，当人靠近垃圾桶扔垃圾时桶盖自动打开，否则桶盖会关闭。检测器对象舵机桨进行检测器控制器第2课智能水循环系统【课题与课时】课题：《智能水循环系统——认识闭环控制系统》课时：1课时【课标要求】(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。(3)通过分析具体案例，了解反馈是过程与控制中的重要手段，初步了解反馈对系统优化的作用。(4)通过分析具体过程与控制系统的实例，了解系统的输入与输出可以是开关量或连续量，了解连续量可以经由阈值判断形成开关量，掌握开关量的简单逻辑运算。【学习目标】1.了解继电器、水位传感器的功能及工作原理，掌握闭环控制系统的工作过程与特征，理解反馈的作用是对系统进行优化或让系统达到稳态。2.通过智能水循环系统的设计与制作，能够借助水位传感器判断反馈当前水位值，控制调节水位，实现闭环控制效果，提高应用反馈优化解决问题的能力。3.通过探究学习，感受闭环控制系统对生活各方面的影响，体验反馈作用对保证系统稳态与优化的重要性。【评价任务】任务1:认识并控制继电器和直流潜水泵。(检测目标1)任务2:认识水位传感器。(检测目标2)任务3:认识反馈与闭环控制系统。(检测目标3)【教学重点】通过智能水循环系统的设计与制作，能够借助水位传感器判断反馈当前水位值，控制调节水位，实现闭环控制效果，提高应用反馈优化解决问题的能力【教学难点】通过探究学习，感受闭环控制系统对生活各方面的影响，体验反馈作用对保证系统稳态与优化的重要性【学习过程】一、创设情境，激趣导入。上游水库水位检测控制装置蓄能式水电站又称抽水蓄能电站，是一种特殊的水力发站拥有上、下两个水库，两个水库互通，水流双向运行，有一、下游水量分布调节能力。本节课，我们来探讨智能水循环调节水位的功能，探究闭环控制系统的工作原理，了解反馈在控制系统的作用，搭建相关硬件并编程验证，体验闭环控制系统给人们的生活带来的便利。蓄能式水电站利用电力系统用电低谷时的剩余电力，将下水库的水抽存到上水库中，到电力系统的高峰负荷时，再从上水库放水发电。将蓄能水电站的水库模拟成有高低落差的两个水箱，把低处水箱的水通过水泵抽到高处水箱里，同时让高处水箱的水自然流向低处。系统通过检测高处水箱的水位来控制低处水箱中水泵的运行和停止，从而实现智能水循环效果。对用电设备的控制，最常用的措施是断开或者接通电路。使用开关可以断开或接通电路，继电器也可以对电路进行接通与断开控制。掌控板的引脚可以输出高、低电平,但不能改变引脚的输出电流。每个引脚输出的电流为0~40mA。对于一些大功率的外部设备来说，需要使用一些特殊的模块才能驱动。开源硬件中常用的驱动模块有继电器、电机驱动议一议继电器有什么作用?加油站加油站端COM).其他两个触点是静触一个静触点断开(常开NO).与另一个静触点闭合(常闭NC);微型直流潜水泵使用2节5号说一说怎样将微型直流潜水泵与继电器正确连接到控制系统中?做一做将继电器、微型潜水泵连接到掌控扩展板中，继电器控制引脚与掌控扩展板P13引脚相连，通过按键A和B控制P13引脚的高低电平状态，观序号引脚状态继电器指示灯水泵工作情况12高电平温馨提示：不同的继电器控制信号的电压和接线方法各不相同。评一评1知道继电器的作用2能够正确把微型直流潜水泵与继电器连接到控制系统中能够自主完成“★★★”,利用学历案和微课完成“★★”,在他人帮助下完成“★水位传