信息系統(tǒng)中的控制教學(xué)設(shè)計(jì)

2.4.5信息系統(tǒng)中的控制教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)設(shè)計(jì)模板課程標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)目標(biāo)信息系統(tǒng)中的控制教材內(nèi)容：2.4.5信息系統(tǒng)中的控制適應(yīng)的課程標(biāo)準(zhǔn)：2.3通過分析物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實(shí)例，知道信息系統(tǒng)與外部世界的連接方式，了解常見的傳感與控制機(jī)制。教學(xué)目標(biāo)：?知曉常見的傳感與控制機(jī)制。?掌握運(yùn)用掌握板作為智能終端，過python編程采集傳感器數(shù)據(jù)。?理解智能終端獲取傳感器信息原理，掌握運(yùn)用掌控板作為智能終端和通過python編程采集傳感器數(shù)據(jù)的方法。指向的核心素養(yǎng)：?信息意識：能夠按要求獲取與處理信息；在合作學(xué)習(xí)過程中，愿意與團(tuán)隊(duì)成員共享信息。?計(jì)算思維：知道信息系統(tǒng)與外部世界的連接方式，了解常見的傳感與控制機(jī)制，以及接入方式、帶寬等因素對信息系統(tǒng)的影響。?數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：能構(gòu)建簡單的信息系統(tǒng)，積極利用各種信息系統(tǒng)促進(jìn)學(xué)習(xí)與發(fā)展。?信息社會責(zé)任：認(rèn)識信息系統(tǒng)在社會應(yīng)用中的優(yōu)勢，具有積極學(xué)習(xí)的態(tài)度、理性判斷和負(fù)責(zé)行動(dòng)的能力。學(xué)習(xí)環(huán)境：有教學(xué)控制軟件的多媒體機(jī)房，裝有BXY軟件。建議課時(shí)：1課時(shí)教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)過程設(shè)計(jì)意圖情境導(dǎo)入教師引導(dǎo)學(xué)生針對以下問題進(jìn)行思考、討論回答。導(dǎo)入：描述人們乘火車或地鐵進(jìn)站過程是怎么樣？請學(xué)生描述，進(jìn)站時(shí)閘機(jī)上刷身份證，機(jī)器識別到身份證信息后，在數(shù)據(jù)庫中查找身份信息是否購買了相應(yīng)車次的車票，然后做出題否打開閘機(jī)的決定。通過描述檢票系統(tǒng)控制閘機(jī)的打開和關(guān)閉現(xiàn)象，幫助學(xué)生了解這是信息系統(tǒng)控制技術(shù)的一種應(yīng)用。通過觀察與探討思考，學(xué)生認(rèn)識信息系統(tǒng)如何獲取外部世界信息，師生對話、探討啟發(fā)學(xué)生思考，讓學(xué)生從實(shí)際生活應(yīng)用思考，引出傳感器概念，培養(yǎng)信息意識。知識講解信息系統(tǒng)通過傳感器能夠獲取外部世界的各種信息，通過執(zhí)行器，則可以作用于外部世界。執(zhí)行器是指在控制系統(tǒng)中接受控制信息并對受控對象施加控制作用的裝置。如智能手環(huán)可以用簡單的震動(dòng)來提醒用戶，除最常見的鬧鐘喚醒、來電提醒和消息提醒外，還可以實(shí)現(xiàn)一些特殊的提醒：發(fā)現(xiàn)用戶久坐時(shí)，會提醒用戶起來運(yùn)動(dòng)；發(fā)現(xiàn)用戶運(yùn)動(dòng)過量時(shí)，會提醒注意休息等?；疖嚒⒌罔F的檢票系統(tǒng)則可以控制閘機(jī)的打開和關(guān)閉，大樓的火警預(yù)報(bào)系統(tǒng)在發(fā)現(xiàn)火情后不僅會發(fā)出警報(bào)，還能提醒不同樓層的用戶如何便捷地找到通過認(rèn)識生活中信息系統(tǒng)應(yīng)用，了解信息系統(tǒng)中的控制論，理解信息系統(tǒng)中的控制工作原理，提升積極學(xué)習(xí)的態(tài)度，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

逃生通道。在諾伯特?維納(NorbertWiener)提出的控制論中，控制的基礎(chǔ)是信息，一切信息傳遞都是為了控制，任何控制又依賴信息反饋來實(shí)現(xiàn)。信息反饋是指系統(tǒng)輸出信息后，其返回的結(jié)果將對信息的再次輸出產(chǎn)生影響，從而起到制約的作用，以達(dá)到預(yù)定的0的。例如，智能農(nóng)場系統(tǒng)利用濕度傳感器實(shí)時(shí)獲取土壤濕度，如果濕度值低于預(yù)設(shè)的閾值，系統(tǒng)將啟動(dòng)澆水裝置，使土壤濕度值上升到預(yù)設(shè)的濕度范圍?？刂戚斎肟刂?執(zhí)行 受控對 輸出信號T器 器 象 信號傳感器學(xué)習(xí)任務(wù)實(shí)踐與體驗(yàn)：利用掌控板作為智能終端，用學(xué)生經(jīng)過實(shí)踐體驗(yàn)，通過掌控板作為PC通過串口發(fā)送操作指令控制掌控板的RGB燈和智能終端，PC機(jī)發(fā)送控制指令實(shí)現(xiàn)相蜂鳴器。 應(yīng)功能，了解信息系統(tǒng)的控制過程。器材：掌控板、USB連接線等。 通過Python編程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送控制，實(shí)踐步驟： 幫助學(xué)生理解信息系統(tǒng)的控制機(jī)制，.給掌控板編程，打開BXY，輸入如下代碼， 培養(yǎng)計(jì)算思維能力。并單擊“燒錄”按鈕。.∣rrM*>Mu∣v∣<2#?6IfiW。0。QeOOo ?.時(shí)M*f帝g曰由口士尊Mt? 珅嵌QQMtazCMttWFyXUrunFyX68liennρytht>nIW?9l*^crtt】n?入 iapcrtj*n12*vhilefee:Q13WgILU14■try:? 15 τ■]sαn.lcαS3∣ns^∣14 ιgbv-int<v[,rji?])1? ZeEj=insW(FtLJ)ιgb[6]=(rgbv∣ rgh v, rgb v∣13 r?>∣li-(rat>2v? m￡v. rg[vl20 ιgb[2)-(Egbv∣ rgb v. rgb v∣21 ιgb.wrlteO~2223?ιt<hu∑xv■?i∣∣!24 bszs.aH(J2$ Ca:“ bras.Q∏O27-except:zs cled.DisfChar(∞a^?fc>29 Gled.Bknt《).通過串口調(diào)試掌控板。單擊“串口”按鈕，打開串口調(diào)試窗口。計(jì)算機(jī)執(zhí)行的Python代碼如下：

6Inporttk±nterααtkG7i*portserialθiιαp□rt"ong&LOWlndowtk.TkOLlWAndOW.JtJe「挖制It挖LΣD<T及??鳴尋?>Q12Window.gααπκ>try('200x200'>13cotπ^3crial.Serial(,COM52'rll?20υ*tιtneout*2>?更口.或，0N15l-tk.Label(WIndCN,wid6T0,hel.QhtT,text?，l$Ht1$lt916l.p*uk()1?rgb=019buzz>o2021-defβerκlco<nn4∣nd(l:22globalrgtojbuzz23msgr=424mgg["rgb??]=rgb25msg["busa*]-buzx26print∏8on.dujηps<msg)I27 cam.write<(json.duaps(msg)+"\r、n").encode(?atE-B,2β29-defrgbonoffO:30 4l0iMlmb31-Ifrgb_btn_onof∏,text,J*-廣打開LED燈"：32 rgbbt,nonoff[*text*]-L美團(tuán)LEDfJ"33 rgb^^=25534-else;35 rqb_btn_onoff[?text?]■U-打開LEDfJ"36 tgb~?Q-.37 e?ndcomπuknd()3.通過串口，用Python程序控制掌握板的LED燈與蜂鳴器。單擊“打開LED燈”按鈕，即可打開掌控板上的LED。學(xué)習(xí)評價(jià)完成溫度與濕度采集功能，對自己和同伴的作品進(jìn)行客觀的評價(jià)，并思考后續(xù)完善的方向。（5=優(yōu)秀，4=超出一般水平，3=滿意，2=有待改進(jìn)，1=不太理想）通過自我評價(jià)或互評過程，幫助學(xué)生加深對傳感器的認(rèn)識，了解運(yùn)用傳感器獲取環(huán)境信息的方法，提高學(xué)習(xí)自覺性和熱情。課堂小結(jié)1.學(xué)生回顧信息系統(tǒng)的控制應(yīng)用。2.總結(jié)信息系統(tǒng)的控制機(jī)制及應(yīng)用。通過回顧總結(jié)幫助學(xué)生理清本節(jié)內(nèi)容知識點(diǎn)，了解信息系統(tǒng)的控制機(jī)制，提高學(xué)習(xí)自覺性和熱情。作業(yè)布置?基礎(chǔ)作業(yè)（面向所有學(xué)生）：.信息系統(tǒng)中的控制機(jī)制包含哪幾部分。.（開放題）請找出生活中的智能控制實(shí)例，并分析其傳感與控制的流程。？.（開放題）目前智能手機(jī)已內(nèi)置了許多傳感器。了解這些傳感器的功能是什么，能夠用來解決生活或?qū)W習(xí)中的哪些問題。?提升作業(yè)（面向?qū)W有余力學(xué)生）：.（開放題）使用掌握板，實(shí)現(xiàn)通過接在P0上的旋鈕，旋鈕控制RGB燈，旋轉(zhuǎn)旋鈕RGB燈的顏色會根據(jù)讀取的模擬值變化。課后作業(yè)是課堂學(xué)習(xí)的延伸，是鞏固和升華知識點(diǎn)的有效途徑。根據(jù)學(xué)生的基礎(chǔ)和能力設(shè)置不同難度的作業(yè)，以滿足不同層次的學(xué)生需求。教學(xué)設(shè)計(jì)思路本課內(nèi)容分配1課時(shí)完成。首先通過舉例，用生活中的信息系統(tǒng)控制實(shí)例創(chuàng)設(shè)情境，引入信息系統(tǒng)通過傳感器等控制工作應(yīng)用，讓學(xué)生知曉常見的傳感與控制機(jī)制，理解“信息系統(tǒng)中的控制”工作原理。根據(jù)學(xué)生的情況簡要介紹“開環(huán)”和“閉環(huán)”控制，將通用技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容無縫結(jié)合起來，然后將更多的時(shí)間留給學(xué)生做實(shí)踐與體驗(yàn)活動(dòng)。通過設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)實(shí)踐與體驗(yàn)，運(yùn)用掌握板等作為智能終端，通過python編程，實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)的控制，幫助學(xué)生理解控制機(jī)制。教師要多準(zhǔn)備一些關(guān)于MicroPython或BXY的代碼

介紹，鼓勵(lì)學(xué)生自主研究，如利用掌握板的加速度傳感器控制電腦。針對核心素養(yǎng)培養(yǎng)的設(shè)計(jì)考慮核心素養(yǎng)的培養(yǎng)不可能泛泛而談，而應(yīng)落實(shí)在每一次引導(dǎo)、每一個(gè)活動(dòng)之中，在仔細(xì)分析了本課內(nèi)容可以融入三類核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，并且細(xì)致分析了各個(gè)核心素養(yǎng)的具體落點(diǎn)：信息意識的落點(diǎn)在“能夠按要求獲取與處理信息；在合作學(xué)習(xí)過程中，愿意與團(tuán)隊(duì)成員共享信息。”本課主要講授信息系統(tǒng)通過傳感器實(shí)現(xiàn)控制過程，了解控制機(jī)制。通過任務(wù)設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用信息技術(shù)手段解決問題，培養(yǎng)獲取相關(guān)信息與處理信息的能力，并能組織提煉，提升學(xué)生們信息處理與信息共享能力。計(jì)算思維的落點(diǎn)在“知道信息系統(tǒng)與外部世界的連接方式，了解常見的傳感與控制機(jī)制，以及接入方式、帶寬等因素對信息系統(tǒng)的影響。”本條幫助學(xué)生通過認(rèn)識日常生活中的信息化應(yīng)用實(shí)例，認(rèn)識傳感器，了解傳感器控制機(jī)制，通過完成實(shí)踐體驗(yàn)智能終端和電腦的互動(dòng)控制傳感器來獲取信息，幫助學(xué)生理解信息系統(tǒng)通過傳感器控制機(jī)制，運(yùn)用編程語言工具實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)控制過程，強(qiáng)化計(jì)算思維能力。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新的落點(diǎn)在“通過能構(gòu)建簡單的信息系統(tǒng)，積極利用各種信息系