第三单元 探索控制系统中的反馈
跨学科主题学习：设计并制作简易光控 LED 照明系统
核心素养目标：
- 信息意识：通过跨学科项目，理解控制系统在日常生活中的应用，并能综合运用多学科知识解决问题。
- 计算思维：学习如何分析需求、设计系统结构，并编写控制程序实现功能。
- 数字化学习与创新：利用编程软件进行实验，动手制作简易光控 LED 照明系统，培养学生的创新能力和实践能力。
- 信息社会责任：理解合理设计与使用控制系统对社会生活的重要性，培养安全使用数字设备的习惯。
教学重点：
- 理解光控 LED 照明系统的系统构成及其各模块的功能。
- 学会准备硬件器材、连接硬件、编写程序，并进行测试。
教学难点：
- 如何引导学生将理论知识应用于实际项目的设计与实现中。
- 培养学生的跨学科思维和团队合作精神。
第一课时：分析与设计（硬件部分）
教学过程：
| 教学环节 | 教师活动 | 学生活动 | 设计意图 |
|---|---|---|---|
| 导入新课 | 提问：“你们见过哪些自动调节亮度的照明设备？它们是如何工作的？”展示图8-1 光控 LED 照明系统示例。 | 思考并回答问题，分享自己的经验。 | 激发兴趣，引出主题。 |
| 知识讲解 | 讲解光控 LED 照明系统的系统构成及其各模块的功能（光敏传感器、控制器、LED 灯等），结合图8-2 光控 LED 系统框图进行说明。 | 观察图片，倾听讲解，记录笔记。 | 帮助学生理解光控 LED 照明系统的系统构成及其各模块的功能。 |
| 需求分析 | 组织学生讨论光控 LED 照明系统的功能需求（如根据环境光线强度自动调节 LED 灯亮度），填写表8-1（硬件器材准备分析）。 | 小组讨论，填写表格，明确所需硬件及其用途。 | 提高规划能力，确保材料准备充分。 |
| 硬件准备指导 | 指导学生根据表8-1准备所需的硬件器材（如电子开发板、拓展板、光敏传感器、LED 灯等）。 | 动手准备硬件器材，检查是否齐全。 | 提高动手能力，熟悉硬件准备流程。 |
| 分组实践 | 组织学生分组，每组按照指导进行硬件连接，搭建简易光控 LED 照明系统的电路。 | 小组合作完成硬件连接，检查电路是否正确。 | 增强团队协作，深化知识点。 |
| 总结反思 | 引导学生总结本节课的学习收获，提出疑问和改进建议。 | 回顾知识，提出问题，分享改进意见。 | 巩固学习成果，培养批判性思维。 |
自我评估表示例：
| 评估项目 | 自评等级（1-5分） | 具体表现描述 | 改进建议 |
|---|---|---|---|
| 光控 LED 照明系统的理解 | |||
| 分析实际系统的能力 | |||
| 硬件连接的准确性 | |||
| 小组合作与表达能力 |
互评反馈表示例：
| 同学姓名 | 优点 | 需要改进的地方 | 具体建议 |
|---|---|---|---|
第二课时：编写程序与运行测试（软件部分）
教学过程：
| 教学环节 | 教师活动 | 学生活动 | 设计意图 |
|---|---|---|---|
| 复习导入 | 复习上节课内容，提问：“我们选择了哪些硬件器材？它们是如何连接的？”展示图8-2 光控 LED 系统框图。 | 回答问题，回忆旧知。 | 温故知新，为新课做准备。 |
| 编程软件介绍 | 介绍适用于电子开发板的编程软件（如Mind+），展示图8-3 编程需要用到的功能图块。 | 观察图片，倾听讲解，安装并打开编程软件。 | 帮助学生了解编程软件的基本功能。 |
| 编写程序指导 | 指导学生编写控制程序（如图8-4 光控 LED 系统算法流程图局部），解释每个指令的功能。 | 动手编写程序，调试代码，确保无误。 | 提高编程能力，熟悉程序编写流程。 |
| 上传程序演示 | 演示如何将编写好的程序上传到电子开发板，展示上传成功的界面。 | 动手尝试上传程序，观察上传结果。 | 提高动手能力，熟悉程序上传流程。 |
| 运行测试 | 指导学生运行并测试简易光控 LED 照明系统，填写表8-2（光控 LED 系统测试单），记录需要改进的地方。 | 测试系统功能，记录测试结果，讨论改进方案。 | 提高实践能力，培养问题解决能力。 |
| 总结反思 | 引导学生总结本节课的学习收获，提出疑问和改进建议。 | 回顾知识，提出问题，分享改进意见。 | 巩固学习成果，培养批判性思维。 |
自我评估表示例：
| 评估项目 | 自评等级（1-5分） | 具体表现描述 | 改进建议 |
|---|---|---|---|
| 编写控制程序的能力 | |||
| 程序上传与测试的结果 | |||
| 团队合作与表达能力 |
