資源簡介

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信息技術 第5課 探索系統與模塊
課題 探索系統與模塊 單元 第二單元 學科 信息技術 年級 六年級
教材分析 《探索系統與模塊》該課時教材編排了“探索系統與模塊”研究、對臺燈系統進行分析、探索系統與模塊、設計并制作簡易無線搶答器”的系列學習活動，了解學習臺燈系統的模塊和了解模塊化設計思想的目標，學習模塊化設計思想。教材編排合理，教學環節注重實踐與理論相結合，教材內容貼近學生生活實際，符合六年級學生認知特點。
教學目標 1、信息意識：探索系統與板塊之間的聯系，并了解和培養模塊化設計思想。 2、計算思維：能夠通過分析臺燈系統的模塊進一步了解模塊化設計思想的優勢并培養運用。 3、數字化學習與創新：通過討論與探究，分析在生活中的系統模塊，能夠更加清晰的認識到系統模塊將大事化小的優勢。 4、信息社會責任：學習有關模塊化設計思想的知識，將其運用到信息社會中的管理和分析。
重點 一、 分析臺燈系統的模塊二、了解模塊化設計思想
難點 1、了解模塊化設計思想
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 在上一個活動中，我們了解了系統的概念，并嘗試對照明系統進行分解，其實，要使系統實現其功能，最終依靠的是模塊。本活動將通過分析一盞臺燈（圖2-2-1）來認識系統的基本組成要素--模塊，并了解模塊化設計思想。知識拓展 學生之間相互討論什么是模塊。 幫助學生了解課堂學習和了解什么是模塊。
講授新課 活動向導1.分析臺燈系統的模塊2.了解模塊化設計思想你將學到★什么是模塊？★什么是模塊化設計思想？一 、分析臺燈系統的模塊臺燈系統通常包含燈泡（燈管）、開關、燈罩、燈座、燈架、控制電路等模塊。這些模塊各自具有不同的功能，共同實現臺燈系統的功能。當臺燈系統出現故障、無法亮燈時，通常我們會從更換模塊開始尋找故障點和進行設備維修。例如，更換一個新的燈泡后，如果臺燈能夠亮起，那么可以確定舊燈泡模塊是導致臺燈無法正常工作的故障點。因此，通過逐一檢測或更換組成臺燈的所有模塊，可以定位臺燈系統的故障點，并修復臺燈的控制系統，使它恢復正常工作。值得注意的是燈泡模塊既可以安裝在臺燈中，也可以使用在其他燈具（如床頭燈等）上。小貼士模塊是一些能實現特定功能的硬件裝置，如各種傳感器、執行器等。當硬件模塊出現故障時，可以單獨替換或更新該模塊。想一想生活中你熟悉的某個系統包含哪些模塊？當它出現故障時，你、家人或維修人員是如何尋找和定位故障點的？生活中你熟悉的某個系統包含哪些模塊？在生活中，我們熟悉的一個系統是家庭供暖系統。這個系統通常包含以下幾個模塊：1.鍋爐：負責加熱水或空氣。2.管道：將熱水或熱空氣輸送到各個房間。3.散熱器：將熱量釋放到房間。4.溫控器：控制系統的開關和溫度設定。5.循環泵：幫助水在系統中循環。 6.安全閥和傳感器：監測系統的壓力和溫度。當它出現故障時，你、家人或維修人員是如何尋找和定位故障點的？當供暖系統出現故障時，尋找和定位故障點的步驟通常如下：1.觀察和記錄癥狀：首先，注意系統的表現，比如是否有異響、溫度不夠等。2.檢查溫控器：確認溫控器是否設置正確，電池是否需要更換。3.檢查鍋爐：查看鍋爐的指示燈是否正常，是否有錯誤代碼顯示4.檢查散熱器：確認散熱器是否熱，是否有空氣堵塞。 5.檢查管道和連接：查看是否有漏水或損壞的管道。 6.咨詢手冊或在線資源：查閱設備手冊或在線故障排除指南，尋找常見問題的解決方案。 做一做①延續上一個分解遙控玩具小車系統的“做一做”，嘗試分析該系統包含哪些模塊，如遙控模塊、車輪模塊等（圖2-2-2），并在全班進行交流。遙控玩具小車系統通常包含以下幾個主要模塊：遙控模塊、動力模塊、車輪模塊、電源模塊、控制模塊、車身結構模塊、傳感器模塊。 ②查閱資料，嘗試分析感應水龍頭系統包含的模塊。感應水龍頭系統通常包含以下幾個主要模塊： 感應模塊、控制模塊、水流控制模塊、電源模塊、水龍頭結構模塊、指示燈模塊。知識拓展臺燈系統包含哪些模塊又分別有什么功能呢？一、照明模塊：提供主要的照明功能，發出適合閱讀、工作或其他活動所需的光線。二、電源模塊：為臺燈提供電力支持。
三、控制模塊：實現對臺燈的各種操作控制。
四、散熱模塊：對于使用 LED 等發熱元件的臺燈，散熱模塊起到重要作用。
五、外殼及支撐模塊：提供臺燈的外觀結構和支撐功能。支撐模塊可以使臺燈穩定地放置在桌面或其他平面上，并且可以調節臺燈的高度和角度，以滿足不同的使用需求。二、了解模塊化設計思想模塊是構成系統的基本要素。對一個復雜的系統，如果采用模塊化的設計思想和方法，將其劃分成若干功能獨立、接口統一的模塊，并遵循規范化的設計原則，可以使這個系統的設計、實現、測試、維護等各個方面都變得更加高效和便捷。在工業制造領域，人們通過組裝多個相對獨立的模塊的方法來制造產品和設計系統，如汽車、電子產品等，如圖2-2-3所示。除了工業制造，在建筑行業，人們也采用模塊化組裝的方式來建造房屋如圖2-2-4所示。科學園地模塊化設計的優勢模塊化設計主要具有以下一些優勢：(1)靈活性和定制化：可以根據需求選擇合適的模塊組合，實現個性化定制。例如，電腦的模塊化設計允許用戶自由搭配中央處理器、內存、硬盤等核心部件，可以方便地組裝出不同配置的個性化電腦。(2)維護和更新：可以針對出現問題的模塊進行維護或替換，而無須對整個系統進行大規模的更改。例如，電動自行車的電瓶壞了，修理人員可以很容易地拆下電瓶模塊并替換新電瓶，而不需要更換整個電動自行車。(3)優化和擴展：當系統需要優化和擴展功能時，可以添加新的模塊。例如，汽車的發動機模塊可以獨立完成設計升級，與車身其他部分的設計無關。模塊化設計有助于提高生產效率、減少成本，并滿足多樣化的需求。想一想你在日常生活中還見到過哪些產品是模塊化組裝生產的？在日常生活中有許多產品采用模塊化組裝生產的方式：1.家具：如宜家的家具，很多都是模塊化設計，可以根據需要組合和拆卸。2.電子產品：一些手機、電腦系統允許用戶更換或升級特定模塊。 3.建筑：一些預制建筑采用模塊化設計，可以快速組裝和拆卸。4.玩具：如樂高積木，用戶可以根據自己的創意組合不同的模塊。5.家電：一些智能家居設備允許用戶根據需求添加或更換模塊。6. 運動裝備：如某些健身器材，可以根據需要更換不同的配件或模塊。你知道嗎？在電子產品制造領域，手機也采用了模塊化設計（圖2-2-5）這種設計允許用戶根據需要更換電池、攝像頭、屏幕等模塊，這樣既延長了手機的使用壽命，又減少了維修成本。做一做①查閱資料，列舉家庭照明系統的模塊及其功能，填寫表2-2-1。表2-2-1 家庭照明系統模塊及其功能分析模塊功能照明燈具模塊提供基本的照明，分為主照明、輔助照明和裝飾照明控制系統模塊實現對照明設備的集中或分散控制美學與設計模塊提升家居的整體美感安全與應急模塊確保在緊急情況下提供必要的照明節能與環保模塊優化能源使用，減少電力消耗②嘗試使用表2-2-2中對應輸入和輸出的模塊進行兩兩搭配，思考這些搭配可以分別用于實現哪種控制系統，并填入表中空白處。表2-2-2 模塊搭配分析輸出輸入①按鈕②光線傳感器③聲音傳感器④人體運動傳感器⑤旋鈕⑥溫濕感傳感器聲a.蜂鳴器門鈴保險箱警報器語音助手健康監測兒童鎖智能植物養護光b.LED燈按鈕燈手機聲控燈人體感應燈調光臺燈溫室照明動C.舵機電梯門太陽能板智能玩具智能家居模型制作農業種植顯示D.顯示器抽獎機電腦顯示器音響運動手環熱水器氣象監測屏挑戰時刻表2-2-3 模塊功能分析模塊分析收割臺模塊負責將農作物割斷并收集起來輸送裝置模塊將收割臺上收集的農作物輸送到脫粒裝置動力系統模塊為聯合收割機提供動力存儲和卸糧裝置模塊將清潔后的籽粒存儲起來，并在需要時進行卸載知識拓展手機采用模塊化設計的優勢有哪些？一、提高生產效率：模塊化設計將手機分解為多個獨立的模塊，每個模塊都可以采用標準化的生產流程進行制造。這使得生產過程更加規范和高效，減少了生產中的不確定性和錯誤率。
二、降低成本：模塊化設計使得手機的各個模塊可以進行大規模生產，從而實現規模經濟效應。模塊化設計可以減少手機的研發成本。制造商可以專注于開發和優化各個模塊，而不必從頭開始設計整個手機。這樣可以縮短研發周期，降低研發風險和成本。
三、方便維修和升級：當手機出現故障時，模塊化設計使得維修人員可以更容易地確定故障所在的模塊。通過對各個模塊進行單獨測試，可以快速定位故障點，提高維修效率。模塊化設計使得手機的升級更加便捷。
四、增強可定制性：模塊化設計允許用戶根據自己的喜好和需求，選擇不同的模塊進行組合，從而實現手機的個性化定制。五、促進可持續發展：由于模塊化設計使得手機的維修和升級更加方便，因此可以延長手機的使用壽命。用戶不必因為某個模塊的故障或性能不足而更換整個手機，從而減少了電子垃圾的產生。模塊化設計的手機在回收時也更加方便。各個模塊可以進行單獨回收和處理，提高了回收效率和資源利用率。三、拓展延伸1、系統中的模板可以從哪些方面分解呢？1.自頂向下分解：從系統的整體架構出發，逐步將系統分解為較小的子系統和模塊。首先確定系統的高層模塊，然后逐步細化每個模塊的功能，直到達到所需的粒度。2.自底向上聚合：從系統的最小功能單元開始，逐步將這些單元組合成更大的模塊和子系統。首先識別系統中的基本功能組件，然后根據它們之間的關系進行組合。3.基于功能相關性分解：根據功能之間的相關性將系統分解為不同的模塊。將具有緊密聯系的功能組合在一起，形成一個模塊，而相對獨立的功能則分別放在不同的模塊中。4.深入理解需求：仔細分析系統的業務需求、用戶需求和技術要求，確保對系統的整體目標有清晰的認識。這將幫助你確定哪些功能是核心的，哪些是輔助的，為模塊分解提供依據。2、模塊化設計思想的概念？模塊化設計思想是一種將復雜系統分解為若干個相對獨立、功能明確的模塊，通過對這些模塊進行單獨設計、開發、測試和組合，以實現整個系統功能的設計理念。模塊化是將系統分解為模塊的過程。模塊化的目的是降低系統的復雜性，提高系統的可維護性、可擴展性和可重用性。模塊化的方法包括：1.功能分解：根據系統的功能需求，將系統分解為若干個功能模塊。每個功能模塊實現一個特定的功能，模塊之間通過接口進行交互。2.層次化設計：將系統分為不同的層次，每個層次由若干個模塊組成。層次化設計可以提高系統的可維護性和可擴展性，同時也便于對系統進行管理和控制。3.標準化接口：定義標準化的模塊接口，使得不同模塊之間可以方便地進行組合和集成。標準化接口可以提高模塊的可重用性，降低系統的開發成本。3、模塊化設計思想適合運用在哪些領域？一、制造業
1.汽車制造：汽車由發動機、變速器、底盤、車身等多個模塊組成。2.電子產品制造：電子產品如手機、電腦等也采用了模塊化設計。3.機械設備制造：各種機械設備如機床、起重機、印刷機等也可以采用模塊化設計。
二、建筑領域
1.裝配式建筑：裝配式建筑采用了模塊化設計的理念，將建筑物分解為多個模塊，如墻板、樓板、梁柱等。2.室內裝修：室內裝修也可以采用模塊化設計的理念，將墻面、地面、天花板等部分設計為模塊化的裝飾板。
三、軟件開發領域
1.軟件架構設計：在軟件架構設計中，模塊化設計是一種重要的設計原則。2.插件開發：插件開發是一種基于模塊化設計的軟件開發方式。
四、醫療領域
1.醫療器械設計：心電圖機、血糖儀、血壓計等也可以采用模塊化設計。2.醫療信息化系統：醫院管理系統、電子病歷系統等也可以采用模塊化設計。
五、航空航天領域
1.飛機設計：飛機由機身、機翼、發動機、起落架等多個模塊組成。2.衛星設計：衛星也可以采用模塊化設計的理念。將衛星分解為多個模塊，如通信模塊、電源模塊、姿態控制模塊等。四、課堂練習如何更好地學習運用模塊化設計呢？一、理論學習
1.閱讀專業書籍和文獻：查找關于模塊化設計的專業書籍，這些書籍通常會深入講解模塊化設計的原理、方法和應用案例。閱讀相關的學術文獻，了解最新的研究成果和實踐經驗。2.參加在線課程和培訓：現在有很多在線學習平臺提供關于模塊化設計的課程，這些課程由專業的講師授課，內容豐富，形式多樣。參加線下的培訓活動。二、實踐操作1.從簡單項目開始：選擇一些簡單的項目進行模塊化設計的實踐。2.參與開源項目：開源項目通常具有良好的模塊化結構，你可以通過閱讀源代碼、參與討論和貢獻代碼等方式，學習其他開發者的模塊化設計思路和技巧。3.反思和總結：在實踐過程中，及時反思和總結經驗教訓是非常重要的。每次完成一個項目后，回顧整個設計過程，分析哪些地方需要改進。 確定活動目標。分析臺燈系統的模塊。學生互相討論，了解模塊化設計思想。進行知識拓展。學生思考課堂聯系，聯系本節課所學加以回答。 幫助學生積極融入課堂。學生通過對臺燈系統的分析初步認識模塊的知識。學生通過邊分析邊討論的形式，進行了解模塊化設計思想并學會分析運用。 讓學生的知識面得以加寬。讓學生對本節課的知識更加融會貫通并運用于實際。
布置作業 回家挑選一個物品運用課堂所學對其進行模塊化設計思想的分析并寫100字的分析總結。 完成作業 培養學生查閱資料的能力，分析解決問題的能力
課堂小結 通過探索系統與模塊，了解什么是模塊化設計思想，我們還通過分析研究臺燈系統的模塊和遙控小車的模塊分析從實踐中感受模塊化設計的優勢。模塊化設計亦是無處不在的，不論是手機、收割機、家庭照明系統都有它的身影。我們也學習了模塊化設計適合運用在哪些領域并如何能更好地學習這種設計思想方法。運用到日常生活中來分析問題，解決問題。 分組總結歸納 鍛煉學生的總結能力，邏輯思維、語言表達能力。
板書 一、 分析臺燈系統的模塊二、了解模塊化設計思想 學習、記憶及勾畫知識點 明確教學內容及重點和難點
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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