南京市齐武路小学教研组活动记录

2022-2023学年度第二学期

组别：   信息  组长：___单煜景___

一、活动主题：“过程与控制”模块的教学

二、活动方案：

1.活动目标：分享关于“过程与控制”模块教学的一些建议与思考

2.活动时间：2023.5.19

3.活动地点：机房一

4.参加对象及人数：南京市部分信息老师

5.执教者（主讲人）及课题：吴素菊；“过程与控制”模块的教学建议与思考

三、研讨记录

吴老师：2022年4月，教育部颁布了《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》，课程内容由原来重操作、重知识的信息技术，转变成了重科学、重素养的信息科技。义务教育阶段的信息科技教学内容确立了数据、算法、网络、信息处理、信息安全和人工智能六条逻辑主线，并包含了过程与控制模块的学习内容。“过程与控制”内容模块属于小学5～6年级的课程内容。基于对学科教育价值的追求，“过程与控制”模块的实施对增强学生自主可控技术意识发挥着非常重要的作用，但也给信息科技课程实施带来了新挑战。在新课标视野下，今天与各位老师分享我关于“过程与控制”模块教学的一些建议与思考。

四、
活动签到表（电子照片）

五、教学设计及反思

一、“过程与控制”模块的价值体现与追求

1.“过程与控制”模块的设置背景

学生们身处无所不在的过程与控制环境中，他们应该有正确的理解和认知，这就是“过程与控制”的价值和地位。新课标提出：“信息科技是现代科学技术领域的重要部分，主要研究以数字形式表达的信息及其应用中的科学原理、思维方法、处理过程和工程实现。”过程与控制模块能够完整体现科学与技术的融合，完美呈现“科学原理、思维方法、处理过程和工程实现”的交融。新课标提出，信息科技课程“遴选科学原理和实践应用并重的课程内容”。过程与控制模块的教学内容中，过程设计、反馈与优化、开环闭环、系统设计等内容体现了“科学原理”，器件连接、信息读取、内容显示等内容体现了“实践应用”。

2.“过程与控制”模块的地位价值

新课标的科学性的追求之一是面向数字素养与技能的培养目标，根据本学科的逻辑主线，符合青少年的认知水平，与其他学科形成相对完整的课程体系。因此，过程与控制不可或缺。观察课程的三条逻辑主线“数据、算法、信息处理”会发现，从第二学段模块4“数据与编码”到第三学段模块5“身边的算法”，再往后，基于数据与算法的信息处理过程，就是生活中广泛存在的过程与控制系统，就是“输入—计算—输出”系统模型。“过程与控制”模块在义务教育信息科技课程的知识体系中承上启下，加强了学习内容的递进性，使得课程总目标能够循序渐进地达成，将“系统”的概念与内涵实现了螺旋上升。

3.“过程与控制”模块的内容联系

生活中广泛存在着“输入一计算一输出”的计算模式，从外界获得的输入经过计算产生输出，进而作用于外界再影响输入，从而形成反馈系统。理解系统实现过程与控制的原理，对于理解生活中广泛存在的过程与控制系统至关重要。本模块通过学习生活中的过程与控制系统，帮助学生了解过程与控制的特征及实现方式，理解利用计算机解决问题的手段，进一步认识过程与控制系统自身的特点和规律。通过本模块的学习，学生能认识到过程与控制广泛存在于日常生活中，知道其中的反馈、环路、优化等概念，针对简单的过程与控制系统，能通过编程进行验证。

“过程与控制”模块是信息科技课程首次引导学生通过“系统”观念来认识过程与控制，可以培养学生思考和分解问题的系统方法。在现代信息社会，生活中广泛存在着包含“输入—计算—输出”计算模式的系统。

二、“过程与控制”模块的教学实施路径与探索

1. “过程与控制”模块的教学目标

通过过程与控制模块的学习，学生能够认识生活中常见的过程与控制系统，了解一个大的系统可以分解为若干个子系统，子系统又可以进一步划分为若干个功能相对独立的模块；了解过程与控制系统的特征及实现方式，掌握“输入—计算—输出”的计算模式，其中的输入对应传感器、键盘等检测装置或输入装置，计算对应主控板或中央处理器等控制器装置，输出对应电机、舵机、显示器、蜂鸣器等显示、发声或电动执行等装置；明确系统输入与输出可以是开关量或连续量，连续量可以由阈值判断形成开关量，开关量和模拟量可以进行算术、逻辑和关系等运算，运算结果可以作为执行依据或执行参数。通过学习，学生能够理解从外界获得输入，经过计算产生输出，进而作用于外界再影响输入，从而形成反馈系统，了解反馈、环路、优化等概念，明确反馈是过程与控制中的重要手段，理解反馈能够对系统起到不可估量的优化作用；提高运用计算机科学领域的思想方法解决现实问题的能力，在对问题的抽象、分解、建模和解决过程中发展计算思维，并能够实现和验证简单的过程与控制系统。

2.“过程与控制”模块的教学准备

教学素材准备，包括硬件装备及软件平台准备。过程与控制系统编程验证的最佳方式是使用开源硬件进行实验。硬件方面，建议教师尽可能使用现有硬件。若现有硬件不能够满足教学，也可以考虑使用模拟平台或其他方案。

教学工作准备。落实新课标要求教师不断更新学科知识，不断提高自身各项能力。教师在进行过程与控制模块的教学时，过程与控制模块的教学一定要围绕过程与控制的核心概念展开教学，如系统、过程、控制、干扰、反馈、优化、开环、闭环等核心概念。通过学生能够理解的现实案例引入，学生通过经验、体会、分析及理解，掌握概念的内涵。同时，过程与控制模块的教学一定要注重学生创新能力的提高。

3.“过程与控制”模块的教学策略

本模块包括“系统与模块”“反馈与优化”“逻辑与运算”三部分内容，可以把三个模块融合在一起，作为一个系统，很难把他们割裂开去单独教授某一个内容，可以把他们融入到一个系统之中，进行教学。

（1）精选案例，结合实际生产和生活中实物示范，让学生了解“过程与控制”的具体运用。利用学生身边的具体实例来引入相关概念，让学生从实际应用情境出发理解过程和控制中的相关原理和技术。例如，“系统与模块”可以从“天宫空间站”来说说天宫系统由哪些模块组成，“逻辑与运算”可以从智能汽车各种功能的实现来谈，“反馈与优化”可以从空调的运行来谈。

案例演绎《双控灯教学设计》

在本案例中，教师利用scratch3.0软件模拟双控灯开关，学生通过小组合作，搭建一个简易的小型开关系统。通过实物实现效果，加深学生对小型开关系统的理解认知。

一是用一个单刀单掷开关，演示了开关的闭合和断开状态，表示开关的内部结构，展示单控灯的原理，比如教室的电灯。再用单刀双掷开关演示双控开关系统原理，比如家里卧室的灯，床头的和门口的开关都可以控制，再播放原理视频讲解，学生更容易理解双控等的控制原理。

（2）利用多媒体技术，演示现代生产和控制系统，让学生理解采用控制技术的过程控制系统的关键要素。加强对过程与控制系统的感性认识，提高学习的具象性，可以多借助数字化工具来实现，如模拟演示视频，交互式课件仿真，开源硬件、编程软件验证等，用丰富的数字化体验，让学生在观察、实践中理解系统的工作原理。

（3）验证式项目学习。通过对现有项目的验证，让学生在此过程中体会该项目的实际意义以及算法设计的巧妙，并鼓励学生在此基础上创新。

案例演绎《智能温控风扇的反馈与优化》

在本案例中，老师邀请各个小组中的设计师上台分享项目方案，引导学生对比自己方案和其他方案的区别，表达亮点、建议、疑问。实现温控时，交流讨论出各组的共同需求，顺势引导学生回忆生活的智能温控设备，推测如何实现自动控制温度。在梳理清楚过程与控制的一般流程后，带领学生认识温控风扇模型中控制器、执行器、受控对象、传感器。明确控制过程后，深入思考程序流程，团队绘制流程图。

   接着通过微课学习，利用科学实验习惯，测试模型、调试程序、记录数据，分组测试实现温控效果。最后，以组为单位，上台演示效果，说明实验探索结论。基于学生在实验过程中的不同数据，引导学生关注传感器识别等安全问题，强调自主可控技术起到的作用。在真实项目的体验后，学生回顾智能温控风扇过程，引导学生联系生活、理解概念。最后，利用智慧校园中的互动评价系统，帮助学生发现生活中系统的反馈，再次对反馈与优化进行巩固。

（4）提高学生的问题意识和创新意识以及解决复杂问题的能力，让学生尝试独立设计过程控制系统并实现，并对其进行维护和优化。

教师引导学生设计自动控制风扇，是仿真实验课，引导学生动手实践做风扇。先分解风扇、了解结构。然后，选择合适的传感器，借助仿真平台，通过“开关风扇显身手”和“旋钮风扇我能行”两个案例分别尝试制作“开关量”风扇和“连续量”风扇，既巩固知识，又能提高解决实际问题的能力。

三、“过程与控制”模块的教学思考与感悟

1.“过程与控制”模块教学内容的体现

（1）符合义教新课标要求，体现素养导向。注重培养学生获取信息、处理信息、表达信息的能力，以及发现问题、利用多学科资源探究并解决问题的能力，更加着重强调学生自主探究能力以及自主可控和国家安全意识的提升。

（2）改善课后拓展问题，提供可操作帮助。课下实践作业设置的问题必须是有效的、在学生能力范围内的，能引发学生的思考，学以致用，同时设置的问题又不能太简单，所以应提供相关的拓展材料，帮助学生理解问题并进行拓展延伸，达到提高学生素养的目的。

2.“过程与控制”模块教学问题的思考

在本模块中，控制系统形态，系统“输入—计算—输出”三个典型环节的抽象，反馈的作用与实现，开关量、连续量及其逻辑运算，计算机控制的系统验证、设计与优化，控制系统中的安全等较为宏观的问题，在新课标中均有明确的内容要求和学业要求对标，课程实施过程中有着相同的追求和思考。希望这个与真实世界密切关联的模块能让学生在“做中学”中自然地推进，能搭建起合适的软硬件支架去托举真实性学习的生发。如何调动学生主动性、自信感的数据意识和可控观感的教学模样如何构建？我们将继续在后面的试教中寻找答案。

3.“过程与控制”模块教学困惑的破解

（1）深入研读课程标准。详细了解过程与控制理论知识，了解课程理念和设计思路，理解“过程与控制”模块的学段目标，熟悉具体内容要求和学业要求，了解掌握各个关键点的内容并准备好相应的例题和案例。

（2）完善教学设计。对教学进行全面规划，包括课程设计、课件制作、实践操作、教学方式等环节，确保学生能顺利达成学习目标。

（3）准备好教学资源。准备好教学课件、微视频、模拟仿真软件或平台等一系列教学资源。

结语：作为教师我们首先理解“过程与控制”模块的核心概念与理念，其次了解学校、学生及软硬件的现实条件，积极建设校本课程，丰富教学形式与内容，为后续的教学实施做好准备。“过程与控制”模块的“输入－计算－输出”等典型系统知识，广泛应用于各领域，为主题活动选择提供了很多内容。开展实践活动时，要注重与社会和生活的联系，从生活中来，到生活中去，突出用信息科技手段解决相关问题的工程技术思想。

五、活动报道及照片（网站截图）