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点亮过程与控制的明灯
在智能化时代，过程与控制无处不在，从智能家居到自动驾驶，从工业自动化到智慧城市，深刻地改变着我们生活方式和社会发展。
本指南旨在为小学六年级信息科技教师提供关于《过程与控制》模块的深度解读和实践建议，通过将抽象概念与生动实例相结合，引导学生在探索和实践中理解过程与控制的基本原理，培养他们的计算思维、问题解决能力以及信息社会责任感，为他们未来参与智能化生活奠定坚实的基础。
数字时代的信息科技教育：江苏省小学信息科技优课展示研讨活动课例分析
一、模块概览：揭开过程与控制的神秘面纱
六年级《过程与控制》模块共8个单元，30课时，以贴近生活的控制系统案例为线索，由浅入深地引导学生进行探索。模块特点如下:
循序渐进、螺旋上升:从简单的设备控制入手，逐步深入到复杂控制系统的分析与设计，并在不同阶段反复强调“输入-计算-输出”这一核心模式,帮助学生逐步建立起对过程与控制的整体认识。
注重实践、学以致用:通过角色扮演、模拟实验、编程实践等多种活动形式，让学生亲身参与控制系统的搭建和调试，将理论知识转化为实际操作能力。
强调安全、责任意识:引导学生认识控制系统中的安全问题，了解核心技术和数据自主可控的重要性，培养其信息社会责任感。
二、单元详解：步步深入，探究过程与控制的奥秘
我们将对每个单元的核心概念、学习目标、内容结构、实践建议、评价建议和教学素材示例及拓展等方面进行详细解读，帮助教师更好地开展教学活动。
第一单元初识过程与控制
核心概念:
控制系统:由相互关联的部件组成，能够按照特定规则或原理自动完成预定功能的整体。
开与关:控制系统中最基本的控制操作，对应着两种不同的系统状态。
输入:控制系统接收的外部信息或数据。
计算:控制系统对输入信息进行处理和分析的过程。
输出:控制系统根据计算结果产生的动作或指令。
学习目标:
信息意识：
认识生活中常见的控制系统，了解其基本功能和应用场景。
意识到控制系统普遍存在于社会生产和人们日常生活，并能够列举一些常见的控制系统案例。
计算思维:
初步理解控制系统的概念，并能够用自己的语言描述控制系统的特征。
能用流程图描述开与关操作的算法。
能按“输入—计算—输出”的计算模式描述控制系统的工作过程。
数字化学习与创新:
能够利用网络平台和工具搜索和了解控制系统的相关知识，例如:控制系统的类型、应用场景、发展历史等。
能够利用虚拟仿真工具模拟控制系统的工作过程，并进行交互操作，观察系统的状态变化，例如:模拟电梯的运行,模拟交通信号灯的控制等。
信息社会责任:
认识到控制系统在现代社会中的重要作用，以及其对人们生活和社会发展的影响。
初步了解控制系统发展中可能存在的安全和伦理问题，例如:自动驾驶汽车的安全问题、人工智能的伦理问题等，并形成初步的思考。
内容结构:
第1课设备控制处处在:引导学生通过体验和操作常见的设备，初步认识控制系统，并了解其在生活中的应用。
第2课一分为二开与关:以台灯为例，引导学生分析开与关操作对控制系统状态的影响，并初步了解算法的应用。
第3课我是小小控制员:通过角色扮演或情景剧，让学生体验控制系统的工作过程，并初步了解控制的含义。
第4课输入输出与计算:以声控灯和计算机输入汉字为例,引导学生分析控制系统工作过程中的输入、计算和输出三个环节，并初步理解“输入—计算—输出”的计算模式。
实践建议:
观察体验:从教室里常见的电器设备(电灯、风扇、多媒体设备等)入手，引导学生观察其工作状态，并尝试进行控制操作，感受控制系统的存在。
操作分析:引导学生分析生活中常见的设备(例如:电风扇、洗衣机、电饭锅等)的功能和控制方式，并尝试用表格和文字描述其工作过程。
角色扮演:模拟交通信号灯、自动门等控制系统的工作过程，让学生扮演不同角色，体验控制系统的运作方式。
虚拟仿真:利用虚拟仿真工具模拟电梯、智能门锁等控制系统，让学生进行交互操作，观察系统状态的变化，并尝试用流程图描述算法。
任务驱动:布置任务，例如设计自动送货机器人，引导学生思考机器人需要具备哪些功能，以及如何实现这些功能，并尝试用图文或表格的形式进行表达。
评价建议:
参与度:积极参与课堂活动，主动思考问题，并与同学进行交流和分享。
观察能力:能够仔细观察控制系统的功能和工作过程，并能识别其中的关键要素(输入、计算、输出等)。
表达能力:能够用清晰的语言描述控制系统的特点，以及其工作过程。
应用能力:能够将所学知识应用于实际生活，例如：设计简单的控制系统、分析生活中控制系统的应用案例等。
教学素材示例及拓展：将抽象概念与生活实例相融合
古代控制系统：辘轳、水车、指南针等。
现代控制系统:智能家居、自动驾驶、工业机器人等。
生活中的控制系统:
交通信号灯:引导学生观察交通信号灯的变化规律，并尝试用语言或流程图描述其控制逻辑(红灯停、绿灯行、黄灯亮时已进入路口的车辆可以继续通行)。
自动门:引导学生体验自动门的工作过程，思考其如何感知人的靠近并自动打开，并尝试用传感器和逻辑运算模拟自动门的控制过程。
家用电器:引导学生观察和分析家中常见电器的控制方式，例如:电饭煲(预约煮饭、保温功能)、洗衣机(不同洗涤模式、脱水功能),空调(温度调节、定时开关)。
游戏互动:
机器人指令:将学生分成小组，每组扮演一个机器人，教师发出指令，例如：“前进两步”、“左转”、“后退一步”等，让学生根据指令完成动作，体会指令控制机器人的过程。
模拟红绿灯:利用红、黄、绿三种颜色的卡片，让学生模拟交通信号灯的变化，并思考如何控制红绿灯的切换时间，以保证交通安全和效率。
寻宝游戏:设计一个寻宝游戏，利用指示牌、地图等提示信息，引导学生按照特定路线找到宝藏，体验控制系统引导行为的过程。
第二单元数据运算有逻辑
核心概念:
连续量:在一定范围内可以连续变化的数据，通常用数值和单位来表示，例如：温度、速度、亮度等。
开关量:只有两种状态的数据，通常用“开”和“关”、“真”和“假”、“1”和“0”来表示，例如：开关的状态、灯的亮灭。
阈值:在控制系统中设定的一个参考值，用于判断输入数据是否达到特定条件，从而决定系统的输出动作。
与运算:当所有输入的开关量都为“真”时，输出结果才为“真”，否则输出结果为“假”。
或运算:只要有一个输入的开关量为“真”时，输出结果就为“真”，只有所有输入的开关量都为“假”时，输出结果才为“假”。
非运算:将输入的开关量取反，即“真”变为“假”，“假”变为“真”。
真值表:用表格的形式列出所有可能的输入组合，以及对应的输出结果，用于清晰地描述逻辑运算的规则。
学习目标:
信息意识:
了解开关量数据的含义和表现形式，并能够识别控制系统中哪些数据属于开关量。
了解连续量数据的含义和特点，并能够结合实例说出控制系统中的连续量数据。
了解控制系统中常用的计量仪表和数据采集途径。
计算思维:
能够结合开与关操作的实际应用场景，简单描述连续量和开关量的表现形式及作用，能简要说出阈值在控制系统中的作用。
能够结合流程图，大体说出哪些环节产生开关量，意识到开关量在控制系统中的作用。
通过分析实际生活中解决问题的过程，了解其中隐含的与、或、非运算，掌握三种逻辑运算的规则以及在控制系统中的应用。
通过分析控制系统工作过程中的相关状态，掌握利用真值表描述开关量之间关系的方法。
数字化学习与创新:
能够利用网络平台和工具搜索和了解逻辑运算的应用，例如:数字电路设计、编程语言中的逻辑判断等。
能够利用编程工具或电子积木，设计和实现简单的逻辑电路，例如:利用LED灯和开关模拟与门、或门、非门等逻辑电路。
信息社会责任:
认识到逻辑运算在计算机科学和信息技术中的重要作用。
初步了解逻辑运算在人工智能、大数据分析等领域中的应用，并意识到信息技术对社会发展的影响。
内容结构:
第5课连续变化的数据:以噪声监测系统为例，引导学生认识连续量数据，以及阈值的概念和作用。
第6课开关量的真与假:介绍开关量数据，并以举牌投票为例，引导学生理解真值的概念，并学习非运算的规则。
第7课开关量的与运算:以人体感应光控灯为例，引导学生了解与运算在控制系统中的应用，并学习与运算的规则。
第8课开关量的或运算:以智能门锁为例，引导学生了解或运算在控制系统中的应用，并学习或运算的规则。
实践建议:
生活观察:引导学生观察周围环境中哪些数据属于连续量，例如：室温的变化、水流的速度、声音的大小等，并尝试用图形或文字记录其变化过程。
模拟实验:利用传感器、LED灯等器材，搭建简易的控制系统，例如声控灯、光控灯等，让学生体验连续量与开关量之间的转换，并观察逻辑运算的实际效果。
编程实践:利用Scratch、Mind+等编程工具，编写程序模拟简单控制系统的逻辑，并通过修改程序参数观察系统的不同状态，加深对逻辑运算的理解，例如：设计一个投票统计器，模拟举牌投票的过程，并根据投票结果输出不同的结果。
真值表练习:设计练习题，让学生根据控制系统的描述，填写真值表，巩固对逻辑运算规则的理解。
评价建议:
区分能力:能够区分连续量和开关量，并能解释其区别。
分析能力:能够分析控制系统的工作过程，识别其中的逻辑运算关系。
应用能力:能够应用逻辑运算规则解决简单的实际问题，并能用真值表描述逻辑关系。
表达能力:能够用自然语言或流程图描述简单的控制算法。
教学素材示例及拓展：将抽象概念与生活实例相融合
智能家居控制系统:例如：根据温度、湿度、光照等数据，自动控制空调、加湿器、灯光等设备。
交通信号灯控制系统:根据车流量、时间等因素，自动控制红绿灯的变化。
连续量与开关量:
温度计:引导学生观察温度计的刻度，并体验温度的连续变化，可以用水温的变化来演示；还可以结合天气预报，让学生观察和记录不同时间段的温度变化。
开关:引导学生观察和操作各种开关，例如:电灯开关、水龙头开关、门锁开关等，体验开关的两种状态(开/关)，并思考其控制对象的两种状态(亮/灭、通水/断水、开锁/关锁)。
声控灯:引导学生体验声控灯的工作过程，思考其如何判断声音的大小，并根据声音的大小决定是否开灯，并尝试用传感器和阈值模拟声控灯的控制过程。
逻辑运算:
门禁系统:引导学生分析门禁系统的工作原理，例如:只有同时输入正确的密码和刷卡，才能打开门锁，体会与运算的应用。
自动售货机:引导学生分析自动售货机的工作过程，例如:只有投入足够的金额，并选择商品，才能出货，体会与运算和或运算的应用。
智能家居:引导学生设计智能家居的控制逻辑，例如:当室内温度高于设定值时，自动打开空调；当光线不足时，自动打开灯光，体会逻辑运算在控制系统中的应用。
第三单元有了反馈更优化
核心概念:
人工控制:由人直接操作控制系统，根据实际情况进行调整，例如:驾驶汽车、调节音量。
自动控制:控制系统根据预设的规则或程序自动运行，无需人工干预，例如：自动洗衣机、自动空调。
开环控制:控制系统按照预定的程序运行，不考虑输出结果对输入的影响，例如:定时闹钟、定时喷泉。
闭环控制:控制系统根据输出结果的反馈信息，不断调整输入，以达到预定的目标，例如:空调温控系统、汽车巡航控制系统。
反馈:将控制系统的输出结果返回到输入端，用于调整控制系统运行的过程。
学习目标:
信息意识:
了解人工控制和自动控制的特点，以及两种控制方式在生活中的应用场景。
了解开环控制和闭环控制的特点，以及两种控制方式在生活中的应用场景。
计算思维:
能够结合生活中的案例，说出人工控制和自动控制的特点。
能够结合案例说出开环控制的特点。
能够结合案例说出闭环控制的特点。
能够根据控制系统的描述，绘制工作过程示意图。
能够说出反馈的作用，并理解反馈对控制系统优化的意义。
数字化学习与创新:
能够利用网络平台和工具搜索和了解自动控制的相关知识和应用，例如:自动控制原理、工业自动化、智能家居等。
能够利用虚拟仿真工具或编程工具，模拟开环控制和闭环控制系统的工作过程，并进行对比分析，例如:模拟定时浇水系统和温控风扇系统。
信息社会责任:
认识到自动控制技术对提高生产效率、改善生活质量、保障安全生产的重要作用。
初步了解自动控制技术发展中可能存在的风险和挑战，例如:系统故障、网络安全、人工智能伦理等，并形成初步的思考。
内容结构:
第9课从人工到自动化:引导学生通过分析生活中的实例，例如：燃气灶烧水和电热水壶烧水，了解人工控制和自动控制的特点，并思考自动控制的优势。
第10课开环控制应用广:以闹钟、洗衣机、电风扇等为例，引导学生了解开环控制的特点及其应用场景，并能绘制开环控制系统的工作过程示意图。
第11课通过反馈知效果:以妈妈叫醒小智起床的例子，引导学生认识反馈的概念，以及反馈在日常生活中的作用。
第12课闭环控制助稳定:以空调和微波炉为例，引导学生了解闭环控制的特点及其应用场景，并能绘制闭环控制系统的工作过程示意图。
实践建议:
对比分析:通过对比人工控制和自动控制的案例(如燃气灶烧水与电热水壶烧水)，引导学生分析两种控制方式的特点，并思考其优缺点。
模型搭建:利用乐高积木、开源硬件等搭建简易的开环和闭环控制系统，例如自动循迹小车、温控风扇等，让学生观察系统的运行过程，并体验反馈的作用。
程序模拟:利用编程工具模拟空调、冰箱等闭环控制系统的过程，并通过修改程序参数观察系统如何根据反馈信息进行调整，例如：温度控制、速度控制等。
评价建议:
区分能力:能够区分人工控制和自动控制、开环控制和闭环控制，并解释其区别。
分析能力:能够分析控制系统的工作过程，识别是否存在反馈环节。
应用能力:能够列举生活中开环控制和闭环控制的实例。
表达能力:能绘制开环控制系统和闭环控制系统的工作过程示意图。
教学素材示例及拓展：将抽象概念与生活实例相融合
自动驾驶:通过传感器感知周围环境，并根据反馈信息调整行驶方向和速度。
智能机器人:通过视觉识别、语音交互等技术与人进行互动，并根据反馈信息调整行为模式。
人工控制和自动控制:
骑自行车:引导学生体验骑自行车的过程，思考如何通过控制车把、刹车、脚踏板等实现方向控制、速度控制和平衡控制，体会人工控制的特点。
自动驾驶汽车:引导学生了解自动驾驶汽车的工作原理，思考其如何通过传感器感知环境信息，并根据反馈信息自动调整行驶状态，体会自动控制的特点。
智能机器人:引导学生观察智能机器人的工作过程，例如:扫地机器人、送餐机器人等，思考其如何感知环境、避开障碍物、完成任务，体会自动控制和反馈的应用。
开环控制和闭环控制:
定时浇水系统:引导学生设计一个定时浇水系统，例如:每隔一段时间自动浇水一次，体会开环控制的特点。
温控风扇:引导学生设计一个温控风扇，例如:当温度高于设定值时，自动打开风扇；当温度低于设定值时，自动关闭风扇，体会闭环控制的特点。
游戏互动:
设计一个“保持平衡”的游戏，例如:让学生手持一个球，并保持球在水平面上不掉落，体会反馈控制在保持系统稳定性中的作用。
第四单元控制系统的描述
核心概念:
整体性:控制系统是一个由各个部分相互协调、共同运作的整体，任何一个部分出现问题，都会影响整个系统的正常运行。
功能性:控制系统是为了实现特定功能而设计的，例如:照明系统用于提供照明、交通信号灯系统用于指挥交通。
相关性:控制系统中各个组成部分之间相互关联，相互影响。
子系统:复杂控制系统可以分解成多个子系统，每个子系统负责完成特定的功能，并与其他子系统协同工作。
模块:控制系统中能够独立完成特定功能的单元，例如：传感器模块、控制器模块、执行器模块。
模块化设计:将控制系统分解成多个模块，分别进行设计、开发和测试，然后将各个模块组装成一个完整的系统。
学习目标:
信息意识:
了解控制系统的主要特点，包括整体性、功能性和相关性。
能够识别复杂控制系统中的子系统。
知道控制系统可以拆分为模块，模块也可以组装成控制系统。
计算思维:
能够分解一个功能相对复杂的控制系统。
意识到复杂问题可分解为小问题有助于复杂问题的解决。
知道模块化是程序编写的重要思想方法。
数字化学习与创新:
能够利用网络平台和工具搜索和了解复杂系统的构成和运作方式，例如:人体系统、生态系统、社会系统等。
能够利用思维导图、概念图等工具，分析和表达控制系统的结构和功能，例如:绘制智能家居系统结构图、汽车控制系统结构图等。
能够利用编程工具，体验模块化编程的思想，例如:利用Scratch中的“广播”功能，实现不同角色之间的信息传递和协同工作。
信息社会责任:
认识到系统思维在分析和解决复杂问题中的重要作用。
初步了解系统科学在社会管理、环境保护、经济发展等领域中的应用，并意识到信息技术对社会发展的影响。
内容结构:
第13课控制系统有特点:引导学生通过分析生活中的实例，例如:教室里的照明系统、多媒体教学系统等，了解控制系统的主要特点，包括整体性、功能性和相关性。
第14课复杂系统可分解:以宇宙飞船系统和学校管理系统为例，引导学生了解子系统的概念，并能够分析复杂控制系统中的子系统划分。
第15课模块组装很灵活:以钟表匠的故事引入，引导学生认识模块的概念，了解模块化设计思想及其优势。并通过在编程环境中体验模块的作用，例如:组装一个带头灯模块的机器人，修改程序参数，让头灯闪烁。
实践建议:
拆解分析:带领学生观察教室里常见的控制系统(如照明系统、多媒体系统等)，尝试将其拆解成各个组成部分，分析各部分的功能和相互之间的联系，并填写分析表格。
系统设计:引导学生以小组为单位，设计“我的智能家居”或“我的智能教室”方案，尝试将系统分解为多个子系统，并确定每个子系统的主要功能，绘制系统和子系统关系结构图。
编程体验:利用可视化编程工具，体验模块化编程的过程，例如利用Scratch中的角色、积木块等概念，设计不同功能的模块，并将其组合成一个完整的程序，或者利用Python编写包含多个函数的程序，每个函数实现特定的功能，并通过调用函数来完成整体任务。
评价建议:
分析能力:能够识别控制系统的组成部分，并分析其功能和相互关系。
设计能力:能够根据需求设计简单的控制系统，并进行合理的子系统划分。
应用能力:能够理解模块化设计的思想，并在编程实践中应用模块化方法。
教学素材示例及拓展：将抽象概念与生活实例相融合
城市交通系统:包含交通信号灯控制系统、公共交通调度系统、智能停车系统等多个子系统。
智能手机:包含通信模块、摄像头模块、处理器模块、存储模块等多个功能模块。
系统拆解:
自行车:引导学生观察自行车拆解成不同的部件，例如:车架、车轮、刹车、变速器等，并分析每个部件的功能和作用，以及它们之间的相互关系，体会系统的整体性。
乐高积木:引导学生利用乐高积木搭建各种模型，例如:汽车、机器人、房屋等，并思考如何将不同的积木块组合成一个完整的模型，体会模块化设计的思想。
编程:引导学生利用Scratch等编程工具创建一个包含多个角色的动画，每个角色执行不同的动作，并通过协调各个角色的动作完成一个完整的动画故事，体会模块化编程的思想。
子系统和模块:
智能家居:引导学生设计一个智能家居系统，将其分解成不同的子系统，例如:照明系统、安防系统、娱乐系统等，并思考每个子系统包含哪些模块，以及如何实现各个子系统之间的协同工作。
城市交通系统:引导学生分析城市交通系统，将其分解成不同的子系统，例如:道路系统、车辆系统、交通信号灯系统、公共交通系统等，并思考如何优化各个子系统，以提高交通效率和安全性。
计算机系统:引导学生了解计算机系统的组成结构，例如:硬件系统(CPU、内存、硬盘、输入输出设备)和软件系统(操作系统、应用程序)，并思考如何将不同的硬件和软件模块组合成一个高效的计算机系统。
第五单元智能种植有方法
核心概念:
智能种植大棚:利用传感器、控制器、执行器等技术，自动监测和调节农作物生长环境的控制系统。
传感器:用于采集环境数据的设备，例如:土壤湿度传感器、光照传感器、温度传感器等。
控制器:用于处理传感器数据，并根据预设的规则或程序发出控制指令的设备。
执行器:用于执行控制器指令的设备，例如：浇水装置、补光灯、风扇等。
学习目标:
信息意识:
了解智能种植大棚的基本功能和应用，以及其对农业生产的影响。
认识到智能种植大棚中常用的传感器、控制器和执行器，并了解其作用。
计算思维:
能够分析智能种植大棚中的主要子系统及其作用，例如：土壤湿度控制系统、光照控制系统、温度控制系统等。
能够根据智能种植大棚的控制需求，设计简单的算法，并用流程图表示。
能够体验利用传感器采集数据、控制器进行逻辑判断、执行器执行操作的过程，并能解释其中的控制逻辑。
数字化学习与创新:
能够利用网络平台和工具搜索和了解智能种植的相关知识，例如:智能种植技术、传感器应用、智能控制系统等。
能够利用虚拟仿真工具或编程工具，模拟智能种植大棚的控制过程，并进行实验探究，例如:改变光照强度、温度或土壤湿度等参数，观察系统的响应。
信息社会责任:
认识到智能农业对保障粮食安全、提高农业生产效率、改善农业生态环境的重要意义。
初步了解智能农业发展中可能存在的伦理和社会问题，例如:数据安全、就业结构变化等，并形成初步的思考。
内容结构:
第16课智能种植初探秘:引导学生了解智能种植大棚的概念、功能和应用，以及其对农业生产的影响。
第17课设计我的种植园:引导学生以小组为单位，设计一个小型智能种植系统，并确定需要哪些设备，以及各个子系统的功能。
第18课土壤湿度控制好:以土壤湿度控制系统为例，引导学生分析智能种植大棚中子系统的工作过程，并学习如何利用传感器、控制器和执行器实现自动控制，并巩固对阈值和逻辑运算的理解。
第19课光照温度要适宜:以光照控制系统和温度控制系统为例，引导学生进一步理解智能种植大棚的工作原理,并学习如何设计控制算法，以及如何利用传感器、控制器和执行器实现自动控制。
实践建议:
实地考察:带领学生参观智能温室或智能农场，观察智能化设备的实际应用，并向工作人员了解智能种植的相关知识。
模型搭建:利用传感器、LED灯、水泵等器材，搭建简易的智能种植控制系统，例如：自动浇水系统、自动补光系统等，让学生体验控制系统的搭建过程，并观察其运行效果，并记录实验数据，分析控制系统的运行规律。
程序设计:利用编程工具编写程序模拟智能种植控制系统的逻辑，并通过修改程序参数，观察系统对不同环境条件的响应，例如：根据土壤湿度数据控制浇水时间、根据光照强度数据控制补光灯的亮灭等。
评价建议:
知识掌握:能够说出智能种植大棚的主要功能和应用，以及常见传感器、控制器和执行器的作用。
系统分析:能够分析智能种植大棚中的子系统及其工作过程。
算法设计:能够根据控制需求设计简单的控制算法，并用流程图表示。
实践操作:能够搭建简易的智能种植控制系统，并能够解释其控制逻辑。
教学素材示例及拓展：将抽象概念与生活实例相融合
智能农业机器人:能够自动完成播种、施肥、除草、采摘等农活。
农业物联网:通过传感器网络实时监测农作物生长环境数据，并进行远程控制和管理。
智能农业案例:
现代化农场:引导学生观看关于现代化农场或智能温室的视频，例如:利用无人机喷洒农药、利用机器人进行采摘、利用传感器监测土壤湿度和温度等，体会智能农业的应用和优势。
垂直农业:引导学生了解垂直农业的相关知识，例如:在城市高楼中建造植物工厂，利用LED灯光模拟太阳光照，利用营养液进行灌溉，体会智能农业对解决粮食问题和环境问题的意义。
模型搭建:
自动浇水系统:利用土壤湿度传感器、水泵、控制器等搭建一个简易的自动浇水系统，并在实际环境中进行测试，例如:浇花、浇菜，体会智能控制在农业生产中的应用。
自动补光系统:利用光照传感器、LED灯、控制器等搭建一个简易的自动补光系统，并观察其在不同光照条件下的工作效果，例如:阴天、夜晚，体会智能控制对植物生长的影响。
第六单元电梯运行的控制
核心概念:
呼叫系统:用于乘客呼叫电梯，并向控制系统发送停靠指令的系统。
楼层编号按键系统:用于乘客在轿厢内选择目的楼层的系统。
超载警报系统:用于检测电梯是否超载，并发出警报的系统。
门控制系统:用于控制电梯门的开关。
逻辑运算:用于处理控制系统中开关量数据的运算方法，包括与运算、或运算、非运算。
学习目标:
信息意识:
了解电梯系统中常见子系统的功能和作用。
能够识别电梯控制系统中的开关量数据。
了解负荷传感器的工作原理及其在电梯超载检测中的应用。
计算思维:
能够分析电梯系统中各个子系统的工作过程，并能绘制工作过程示意图。
能够分析控制过程中的逻辑运算关系，并能用真值表描述输入和输出状态。
能够根据控制需求，设计简单的控制算法，并用流程图表示。
数字化学习与创新:
能够利用网络平台和工具搜索和了解不同类型电梯的结构和工作原理,例如:扶梯、观光电梯、货梯等。
能够利用虚拟仿真工具或编程工具，模拟电梯的运行过程，并进行实验探究，例如:修改电梯的运行速度、加速度、载重量等参数，观察电梯的运行状态。
信息社会责任:
认识到电梯作为一种重要的公共交通工具，其安全性和可靠性至关重要。
初步了解城市交通系统的设计和管理，以及其对城市发展和居民生活的影响。
内容结构:
第20课找找电梯子系统:引导学生了解电梯的常见功能，并能分析其包含的子系统，例如：呼叫系统、刷卡（身份验证）系统、楼层编号按键系统、超载警报系统、楼层指示灯系统等。
第21课到达指定的楼层:以电梯运行到指定楼层的功能为例，引导学生分析其控制逻辑，并学习如何应用与运算实现该功能。
第22课电梯门的开与关:以电梯门的控制为例，引导学生分析其控制逻辑，并学习如何应用或运算实现该功能。
第23课如果超载电梯停:以电梯超载警报系统为例，引导学生分析其工作原理，并学习如何利用传感器、阈值和逻辑运算实现自动控制。
实践建议:
场景模拟:利用积木、纸盒等材料搭建简易的电梯模型，并模拟乘客进出电梯、选择楼层、电梯运行等场景，让学生观察和体验电梯的控制过程。
流程图设计:引导学生根据电梯的实际运行过程，绘制不同子系统的算法流程图，例如：呼叫系统、楼层编号按键系统、门控制系统、超载警报系统等。
编程实现:利用编程工具编写程序模拟电梯的控制逻辑，例如：根据用户的楼层选择控制电梯运行到指定楼层、根据超载情况控制电梯的运行和报警等。
评价建议:
观察能力:能够仔细观察电梯的运行过程，并能识别其中的关键步骤和控制逻辑。
分析能力:能够分析电梯中不同子系统的工作原理，并能解释其控制逻辑。
表达能力:能够用自然语言、流程图或程序代码描述电梯的控制算法。
教学素材示例及拓展：将抽象概念与生活实例相融合
不同类型的电梯:扶梯、观光电梯、货梯等，引导学生思考其控制逻辑的异同。
电梯安全装置:超速保护、限位开关、缓冲器等，引导学生了解安全设计的重要性。
电梯模型:
纸盒电梯:利用纸盒、剪刀、胶带等制作一个简易的电梯模型，并模拟电梯的上下移动、开关门等动作，引导学生思考电梯的控制逻辑。
虚拟仿真电梯:利用虚拟仿真工具模拟电梯的运行过程，并引导学生观察和分析电梯在不同情况下(例如:有人呼叫、超载、停电)的状态变化，体会控制系统对各种情况的处理机制。
控制逻辑:
呼叫按钮:引导学生观察电梯的呼叫按钮，思考其如何将乘客的需求传递给控制系统，例如:上行、下行、特定楼层等，体会输入信号的编码方式。
门控制:引导学生分析电梯门的控制逻辑，例如:只有当电梯停稳后，门才能打开；当有人或物体阻挡门时，门不能关闭，体会安全设计的重要性。
楼层选择:引导学生观察电梯的楼层选择按钮，思考其如何将乘客的目标楼层信息传递给控制系统，体会控制系统的指令处理机制。
第七单元汽车里的小奥秘
核心概念:
转向灯系统:用于提示其他车辆和行人，本车即将转向的灯光信号系统。
安全带未系提醒系统:用于提醒驾驶员和乘客系好安全带的系统。
倒车防撞系统:用于提醒驾驶员车辆后方障碍物的系统。
定速巡航系统:用于自动保持车辆行驶速度的系统。
传感器:用于采集汽车状态和环境信息的设备，例如:车速传感器、方向盘角度传感器、超声波传感器等。
执行器:用于执行控制器指令的设备，例如:转向灯、蜂鸣器、制动器、油门等。
学习目标:
信息意识:
了解汽车中常见控制系统的功能和作用。
认识到汽车控制系统中常用的传感器和执行器，并了解其作用。
了解智能驾驶的相关概念和技术。
计算思维:
能够分析汽车中部分子系统的工作过程，并能绘制工作过程示意图。
体验利用传感器采集数据、控制器处理数据并发出指令、执行器执行操作的过程。
进一步理解循环结构和条件判断在控制系统中的应用。
能够阅读、分析简单的程序代码，并能修改程序参数，观察控制系统的变化。
数字化学习与创新:
能够利用网络平台和工具搜索和了解汽车控制系统的相关知识，例如:汽车电子技术、传感器应用、智能驾驶技术等。
能够利用虚拟仿真工具或编程工具，模拟汽车中控制系统的逻辑，例如:自动泊车、车道保持、自适应巡航等，并进行实验探究，观察系统的不同状态。
信息社会责任:
认识到汽车安全驾驶的重要性，以及科技发展对汽车安全的影响。
初步了解智能驾驶技术的发展现状和未来趋势，以及其对交通安全、环境保护、社会伦理等方面的影响。
内容结构:
第24课自动熄灭转向灯:以自动熄灭转向灯系统为例，引导学生了解其工作原理，并学习如何利用传感器、阈值和逻辑运算实现该功能，并尝试修改程序中的阈值，观察转向灯熄灭的条件变化。
第25课安全带未系提醒:以安全带未系提醒系统为例，引导学生了解其工作原理，并学习如何利用传感器和逻辑运算实现该功能，并尝试修改程序参数，例如：修改报警声音的频率或方式，观察系统的变化。
第26课倒车防撞请注意:以倒车防撞系统为例，引导学生了解其工作原理，并学习如何利用传感器、阈值和循环结构实现该功能，并尝试修改程序中的阈值，观察报警声音频率的变化。
第27课定速巡航的控制:以定速巡航系统为例，引导学生了解其工作原理，并学习如何利用传感器、阈值和反馈控制实现该功能，并尝试修改程序中的阈值，观察车辆速度的变化。
实践建议:
实物展示:展示汽车模型或汽车零部件，例如转向灯、安全带、倒车雷达等，让学生观察其结构，并尝试操作。
模拟驾驶:利用驾驶模拟器或游戏软件，让学生体验汽车驾驶操作，并思考其中涉及的控制系统和算法。
程序设计:利用编程工具模拟汽车中控制系统的逻辑，例如:自动熄灭转向灯、安全带未系提醒、倒车雷达报警等，并修改程序参数观察系统的不同状态。
评价建议:
识图能力:能够看懂控制系统的工作过程示意图，并能解释其中的控制逻辑。
分析能力:能够分析汽车中不同子系统的工作原理，并能够解释其中的控制逻辑。
程序理解:能够理解程序代码中实现控制逻辑的关键语句，并能够根据需求修改程序参数。
教学素材示例及拓展：将抽象概念与生活实例相融合
智能驾驶技术:自动泊车、车道保持、自适应巡航等。
新能源汽车:电动汽车、混合动力汽车等，引导学生了解其控制系统的特点。
汽车模型:
遥控汽车:利用遥控汽车进行模拟驾驶，引导学生观察和体验汽车的转向、加速、减速、刹车等功能，并思考其背后的控制逻辑。
模型车改装:引导学生利用乐高积木、开源硬件等改装模型车，例如:添加灯光、声音、传感器等，并编写程序控制模型车的各种功能，体会如何利用编程实现控制。
程序模拟:
自动熄灭转向灯:利用编程工具模拟自动熄灭转向灯的功能，并引导学生分析其控制逻辑，例如:当车辆完成转向后，自动关闭转向灯；当车辆未完成转向时，手动关闭转向灯。
倒车雷达:利用编程工具模拟倒车雷达的功能，并引导学生分析其控制逻辑，例如:当车辆与障碍物之间的距离小于设定值时，发出报警声，并根据距离的变化调整报警声的频率。
定速巡航:利用编程工具模拟定速巡航的功能，并引导学生分析其控制逻辑，例如:当车辆速度低于设定值时，自动加速；当车辆速度高于设定值时，自动减速；当驾驶员踩下刹车或油门时，退出定速巡航模式。
第八单元自主可控与安全
核心概念:
控制系统安全:确保控制系统正常运行，并防止其对人身、财产和环境造成损害的安全措施。
人身安全:在使用控制系统过程中，保证人员安全不受伤害。
信息安全:保护控制系统中数据的机密性、完整性和可用性。
核心技术自主可控:掌握控制系统关键技术的研发和制造能力，不受制于人。
数据自主可控:拥有对控制系统数据的控制权，并能够确保数据的安全和隐私。
学习目标:
信息意识:
认识到控制系统中存在的安全问题，并了解安全使用规范的重要性。
了解控制系统安全设计理念，例如:自我保护功能、容错机制等。
了解核心技术自主可控和数据自主可控的意义，并认识其对国家安全的重要性。
计算思维:
能够分析控制系统安全问题产生的原因，并思考相应的解决措施。
能够结合案例，分析控制系统中安全设计细节的作用。
数字化学习与创新:
能够利用网络平台和工具搜索和了解网络安全、数据安全、信息安全等方面的知识。
能够利用虚拟仿真工具模拟网络攻击的场景，并进行安全防护演练，例如:体验防火墙、杀毒软件等安全工具的应用。
信息社会责任:
认识到科技发展是一把双刃剑，既能造福人类，也可能带来风险和挑战。
了解国家信息安全战略，增强维护国家信息安全的意识和责任感。
内容结构:
第28课使用系统讲安全:引导学生分析在使用控制系统过程中，需要注意哪些安全事项，例如:不要用脚挡电梯门、不要将异物插入插座等。
第29课避免故障保安全:引导学生了解常见的控制系统故障，例如:硬件故障、软件故障等，以及如何避免故障的发生，例如:定期维护、正确操作等。并引导学生思考控制系统中安全设计的重要性，例如:过载保护、漏电保护等。
第30课自主可控变强大:结合国产大飞机C919的案例，引导学生理解核心技术自主可控的意义，以及其对国家安全的重要性。并引导学生思考数据自主可控的意义，例如:防止数据泄露、维护国家安全等。
实践建议:
案例分析:收集和分析生活中由于控制系统故障导致安全事故的案例，引导学生思考安全问题产生的原因，以及如何避免类似事件发生。
安全规范:引导学生阅读和分析家用电器、公共设施等的使用说明书，了解安全操作规范和注意事项，并讨论如果不遵守安全规范可能带来的后果。
辩论活动:组织学生进行辩论，例如：以“汽车系统的核心技术是否需要自主可控”为题，让学生分别从正反两方面进行辩论，锻炼学生的思辨能力和表达能力。
时事讨论:结合国产大飞机、芯片制造等时事热点，引导学生讨论核心技术自主可控的重要性，以及科技创新的意义。
评价建议:
安全意识:能够认识到控制系统中存在的安全问题，并能说出安全使用规范。
分析能力:能够分析控制系统安全问题产生的原因，并能提出相应的解决措施。
价值观:能够理解核心技术自主可控和数据自主可控的重要性，并能从国家安全的角度进行思考。
教学素材示例及拓展：将抽象概念与生活实例相融合
网络安全:引导学生了解网络攻击、数据泄露等网络安全问题，以及如何保护个人信息和网络安全。
人工智能伦理:引导学生思考人工智能技术应用带来的伦理问题，例如：算法偏见、隐私安全等。
安全案例分析:
交通事故案例:引导学生观看交通事故案例视频，并分析事故原因，例如:驾驶员操作不当、车辆故障、道路设计缺陷等，体会控制系统安全的重要性。
电器故障案例:引导学生了解电器故障导致火灾或触电的案例，并思考如何安全使用电器，例如:不使用破损的电线、不超负荷用电等，体会人身安全的重要性。
网络安全案例:引导学生了解网络攻击、数据泄露等网络安全案例，并思考如何保护个人信息和财产安全，例如:不轻易泄露个人信息、不点击可疑链接、使用安全软件等，体会信息安全的重要性。
自主可控:
国产芯片:引导学生了解我国在芯片领域的自主研发和生产情况，例如:华为海思麒麟芯片、龙芯CPU等，体会核心技术自主可控的重要性。
国产软件:引导学生了解我国在软件领域的自主研发和应用情况，例如:WPSOffice、统信UOS操作系统等，体会软件自主可控的重要性。
北斗导航:引导学生了解北斗导航系统的发展历程和应用场景，例如:导航定位、授时服务、短报文通信等，体会我国在卫星导航领域取得的成就，以及自主可控对国家安全和社会发展的重要意义。
小学六年级《过程与控制》模块是学生计算思维培养的关键一环，也是通往未来智能时代的桥梁。通过本模块的学习，学生不仅可以掌握过程与控制的基本原理和方法，更重要的是能够在实践中运用计算思维解决问题，并形成对信息科技的正确认识，为将来更好地适应和创造智能化的生活做好准备。
作为信息科技教师，我们要认真领会新课标的理念和指南的精神，不断探索算法教学的新思路和新方法，将抽象的算法概念转化为生动有趣的学习内容，激发学生的学习兴趣和探究欲望，让算法的魅力在课堂中尽情绽放!
相信通过我们的共同努力，一定能够点亮学生计算思维的火种，培养他们成为未来智能时代的创造者！
