浙教版五年级下册信息科技第二单元控制系统大单元教学设计
20页1、第二单元 控制系统【单元整体构想】一、单元内容简介计算系统是一种以计算机为核心,通过计算和处理数据来完成特定工作的系统。生活中广泛存在着“输入-计算-输出”的计算模式,与计算系统一脉相承,体现了“算法思维”的重要思想。这也是课程标准“过程与控制”模块的核心内容,同时也是用计算机解决问题的实践应用。为了降低学习难度,本单元依据计算系统的结构逻辑,围绕“输入”和“输出”两大环节进行探究,将相对抽象的“计算”环节安排到第三单元“控制系统中的计算”进行学习。同时,考虑到控制系统结构分析的需要,在本单元叙述中将“计算”“反馈”等采用“黑箱”处理。在第一单元认识系统的基础上,本单元探索的是控制系统的三个典型环节,进一步学习用计算机解决问题的一般流程,巩固计算系统中“输入-计算-输出”的基本模型,为后续深入学习“过程与控制”做好铺垫。教材将生活与计算系统进行关联,从“系统与环境交换信息”的视角来分析控制系统的三个典型环节,再以“自主可控”的思维来研究控制系统的功能与影响。本单元以“水壶烧水控制系统”为载体,分析其输入、计算、输出三个典型环节,构建对控制系统的初步认知;再借助生活中常见的控制系统案例,
2、通过抽象与分析,探索系统的输入、输出部分,感受各种各样的输入、输出类型,意识到控制系统中控制的合理使用对学习生活的重要意义。二、单元设计的望远镜思维三、四年级的教材中已渗透了“将一个问题分解为几个小问题来解决”的基本思想。四年级上册教材安排了数据与编码的学习,秩序渐进地对解决问题的一般过程做了较为完善的阐述。五年级上册教材又系统地介绍了算法的基本知识。这些都为本单元的学习做好了知识铺垫。五年级下册第一单元“生活中的系统”阐述了系统的概念、特征及其对生活的影响,明确了系统在生活中的作用与意义。学生在科学和数学学科的学习过程中,接触到了系统与控制的相关知识,观察过“生态系统”等自然界的相关系统,对控制系统有了基本的认知。本单元将为后续学习控制系统中的计算、反馈以及综合运用自动控制做好认知铺垫,从而实现“过程与控制”模块学习过程的螺旋上升,为科学解释生活中的控制系统提供分析的策略。三、单元设计的放大镜思维本单元继续围绕“算法”核心逻辑主线展开,融合了“数据”“信息处理”等多条逻辑主线,重点强调了“计算系统可以抽象为输入、计算和输出三个典型环节”“自主可控技术对保障国家安全具有重要意义”等大概
3、念。通过了解控制系统中三个典型环节的重要价值,学生能够根据解决问题的需求,合理地将控制系统抽象并分解为小系统进行分析,运用“输入-计算-输出”的方法分析和解决问题,形成抽象、迭代与优化的思维模式。本单元共有5节课,共同构建了“从一般到抽象”的认知过程,内容安排由浅入深,原理剖析由易到难。第4课“生活中的控制系统”,作为第一单元的过渡,借助生活中的简单案例,将系统指向控制系统,初步建立“过程与控制”的思维;第5课围绕“控制系统可以抽象为哪三个典型环节”这一核心问题展开讨论。进一步探索控制系统的内在逻辑,以“数据流”的思维来尝试分析控制系统;第6课、第7课分别介绍控制系统的输入和输出,既加深了学生对三个典型环节的理解,也为后续学习做好了铺垫;第8课以“恒温槽”实验来解释自动控制与人工控制,并将实验记录、分析、探索的研究策略渗透其中。本单元的5节课以不同的生活案例贯穿,帮助学生理解“不同控制系统有什么共同特征”这一核心问题。本单元各课内容如下表所示。课序课题主要内容第4课生活中的控制系统认识控制系统、对生产生活的影响。第5课控制系统的三个环节输入、计算、输出。第6课控制系统的输入各种各样的输
4、入、控制系统中的输入类型分析。第7课控制系统的输出各种各样的输出、控制系统中的输出结果分析。第8课体验控制系统人工控制与自动控制、恒温槽实验。【单元目标设计】素养目标通过本单元的学习,学生能认识控制系统的重要作用,能发现有些系统存在着输入、计算、输出三个环节,通过获得输入数据,经过计算,产生输出,从而实现系统的优化与控制;能对生活实例进行分析,并抽象出输入、计算、输出三个典型环节;在常见的控制系统(如电风扇控制系统、水壶烧水控制系统、空调控制系统等)中,能快速找出“输入”与“输出”,并能区分不同类型的数据,意识到控制系统对生产、生活和重要影响,并能在实验中关注自主可控技术的应用。逻辑主线单元涉及的核心大概念单元目标描述算法1控制系统可以抽象出输入、计算、输出三个典型环节。2解决问题的一般步骤包括抽象、分解、建模和制订解决方案。1通过生活中的实例分析,理解控制系统的概念。2通过对常见控制系统的分解,能够分析控制系统基本环节。3通过对常见控制系统的研究,知道生活中处处存在控制系统。信息安全自主可控技术对保障国家安全具有重要意义。本单元还涉及的大概念:1人工智能的发展与应用会对人类社会产生深
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