浙教版（2023）六年级下册计算机控制的扩音系统教学设计

这是一份浙教版（2023）六年级下册计算机控制的扩音系统教学设计，共10页。教案主要包含了学习内容分析，学习对象分析等内容，欢迎下载使用。
课程基本信息
学科
信息科技
年级
六年级
学期
春季
课题
计算机控制的扩音系统
教科书
书 名：信息科技教材
出版社：浙江教育出版社 出版日期：2023年7月
教学内容与学习对象分析
一、学习内容分析
本课内容主要包括“体验大量的计算机参与的扩音系统”、“计算机控制在扩音系统中的作用”和“扩音系统自动控制的算法实现”，重点学习的是“计算机如何在扩音系统中发挥控制作用”。
本课是六年级下册第三单元《扩音系统》第12课《计算机控制的扩音系统》。本单元以扩音系统为主线深入探究：从普通的扩音系统，到计算机控制的开环扩音系统，再到计算机控制的闭环扩音系统，最后到扩音系统的畅想与优化。本课作为第三单元“扩音系统”的第二课，是计算机参与的控制系统的典型应用，既是对身边扩音系统的深入研究，又是对下一课结合反馈与自动调节的铺垫。在了解扩音系统的原理和组成的基础上，观察以计算机控制的扩音系统有何区别。为后续学习“利用反馈实现自动调节的扩音系统”打下基础。
本课响应课程标准中“通过分析典型应用场景，了解计算机可用于实现过程与控制，能在实验系统中通过编程等手段验证过程与控制系统的设计。”内容要求。通过引入并体验大量的计算机参与的扩音系统，引导聚焦学生对计算机控制的扩音系统的基本原理、组成结构的构建和运用。在真实情景中感受计算机在扩音系统中的控制作用，在探究实验中，经历算法描述及程序实现等过程，探索扩音系统音量自动控制的算法实现。
二、学习对象分析
学生经过五六年级对“身边的算法”的学习，能够针对简单问题，尝试设计、求解算法。通过“过程与控制”模块的学习，能够识别输入、计算、输出环节，理解反馈在系统中的作用。此阶段学生对计算机控制的扩音系统有一定生活经验，比如电脑音响、校园铃声等，但对AI变声等较先进的案例接触不多；也不太能够理解什么是音量的恒定输出；虽然学生学习过pythn，但对于pythn中的对象操作，库调用等专业知识欠缺，阅读pythn有一定困难。所以要联系真实生活情境，给予学生动手操作探究的机会，并给予专业的帮助指导，进行扩音系统自动控制的算法实现和程序验证。
教学目标分析（含核心素养导向）
1. 通过查找资料、交流探讨，理解计算机控制的扩音系统的基本原理和组成结构，为实践提供理论基础。
2. 通过生活实际情境对比、分析、探讨、模拟，了解计算机控制在扩音系统中的作用，为实践提供技术支持。
3. 根据实际问题解决的需求，经历算法的设计实现和程序的验证，形成一套扩音系统自动控制解决方案。
重点：计算机在扩音系统中的作用。
难点：扩音系统自动控制的算法实现。
教学过程
导入：观看视频 对比分析
观看两个视频：早期学校打铃装置（图1）、现代化校园广播系统（图2），并思考以下问题：
（1）相比较早期打铃装置，现代化校园广播系统的优势在哪里？
（2）在谁的帮助下，广播系统可以实现自动控制呢？
图2 现代化校园广播系统

图1 早期学校打铃装置
【教师引导】
观察学生视频学习状况，适时提醒学生进行对比。
（1）请1位比较安静的学生回答，请1位热心同学补充。
预设：大部分可以回答出现代化校园广播系统更加智能，有很多功能。若提不到“自动控制”这个点，就点拨：早期打铃需要老师每次手动操作，现在的校园广播只要提前设置好，就可以自动控制。
（2）在举手的学生中，选择1位进行回答，引出课题并板书：计算机控制的扩音系统。
预设：大部分学生都能提到是有了电脑或计算机的帮助，才能实现扩音系统的自动控制。
【设计意图】通过对真实情境观察、对比和思考，以学生为主体，对计算机控制的扩音系统的特点和功能有了认识。
建构:探索原理，解析作用，算法实现
活动1：搭建小型的计算机控制的扩音系统
思考：计算机控制的扩音系统可能由哪些硬件设施组成。
观察计算机控制的扩音系统工作原理图（图3）排列硬件，完成学习单一（1）（图4）。
图3 计算机控制的扩音系统工作原理图

图4 学习单一（1）
组长对组员进行分工确定系统架构师、软件工程师、对外宣讲师。小组合作参考搭建图（图5），完成实验板（板载麦克风）、计算机、音响设备的连接。
图5 小型计算机控制的扩音系统搭建图
小组讨论分析以上硬件在此系统中的作用，完成学习单一（2）。（如图6所示）
图6 学习单一（2）
建图
【教师引导】
请一位举手的同学进行回答。
预设：大部分学生可以回答出计算机、话筒、音响（扬声器）。
巡视检查学生完成情况，选择一位完成的学生进行展示，并阐述理由。（板书：原理，贴图:原理图）
按照就近原则，4人分成一组，教师确定组长，教师巡视检查学生搭建情况，对于特别慢的小组进行个别辅导。
预设：音响和实验板连接时，“in”口和“ut”口连接错误。可以通过师生共同研讨，对“in”口和“ut”口进行区分。
分别请最前面和最后面的2个小组代表进行分享交流。（学习单如图7所示）
图7 学生学习单
【设计意图】通过对扩音系统硬件的排序、小型扩音系统的搭建，了解计算机扩音系统的基本组成，并通过讨论、交流，探讨不同硬件在系统中的作用，激发学生强烈探索欲望的同时，加深理论知识的理解。
活动2：探究计算机在扩音系统中的作用
观看校园广播控制软件截图，同桌讨论计算机控制的扩音系统有哪些作用。
观看台上的同学体验小蜜蜂、希沃配套话筒，体验音量调节。
3.观察定时播放效果。
4.听声辨位，听一段音乐，判断从哪个音响输出，体验分区控制。
【教师引导】
请2位举手的同学回答。
预设：若学生回答出音量调节、定时播放、分区控制，顺势板书。若回答不出，在第2-5个环节中体验后，再进行回答和板书。
2.请2位同学上台使用小蜜蜂、希沃配套话筒。并介绍：专业音控师在调控现场音效时，设备可以做到根据不同使用者声音的大小，输出恒定的音量。
3.在教师机上准备好程序（图8），连接好实验板、音响套件，请1位前面的同学到教师机上设定时间，其他同学验证是否在设定时间后音乐响起。
图8 定时播放程序
4.播放一段音乐，组织全班进行听声辩位游戏，请2个角落的学生和1个中间的学生进行回答声音播放的位置。
【设计意图】结合身边校园广播的真实情景，感受计算机控制的扩音系统的作用，并在实验中，再次真实体会音量调节、定时播放、分区控制三种功能。培养学生善于观察、善于发现、善于思考和动手的能力。
活动3：实验验证、算法实现
观看PPT的场景（图9），描述教室场景中遇到的问题。
图9 广播声音突然很响场景
2.对如何解决问题展开思考：
（1）我们要借助输入设备获取什么关键信息？
（2）要如何利用计算机对音量进行控制（系统音量在60~80之间）？
3.小组讨论，如何实现用计算机来控制扩音系统音量的自动调节？在学习单（图10）中补充流程图。
图10 学习单—补充流程图
4.小组交流分析老师提供的部分程序，说一说每一行代码的含义。（图11）
图11 自动调节音量部分程序
5.小组合作进行自动音量调节实验，由软件工程师负责Pythn的运行，硬件搭建师进行系统音量大小的调节，组长观察系统音量的变化。对外宣讲时做好本组实验过程分享的准备。
【教师引导】
1.请1位学生回答。
预设：如果学生观察到PPT中广播的声音非常响，孩子们被吓了一跳。可能是被同学不小心碰到了音量键，顺势点拨：在计算机控制的扩音系统中，我们可以通过自动音量调节功能来改善这种被人误触的情况。明确：要探究的实验是扩音系统音量的自动调节。
（板书：算法实现）
（1）请2位举手的热心同学来回答。
预设：若学生回答输入设备获取的是声音的文件，则点拨：实验的目的是实现音量的自动调节，所以这里要抽象出来的关键要素是音量的值（分贝或pythn对应的参数）。
（2）组织同桌讨论交流，教师巡视查看交流情况，请1~2组交流中较有想法的孩子回答。
预设：大部分孩子能把握总体的实验思路，少部分孩子可以回答：当系统音量小于60，将播放音量调整至60，当系统音量大于80时，将播放音量调整为80。但对于使用Pythn对Windws系统音量进行读取和设置的对应值，学生是没有这个知识储备的。因此教师在这里顺势给出Pythn对应Windws的音量对应表（表1）。
Windws系统音量
Pythn设定值
100
0
80
-3.34
60
-7.63
0
-65.25
表1 Pythn对应Windws的音量对应表
3.组织四人小组讨论，教师巡视，对于不知如何描述的小组进行个别辅导。（板书：算法描述）巡视各组同学流程图绘制进度，对薄弱小组进行个辅。请1组流程图有典型问题的小组分享，其他学生进行提问和完善；再请1组流程图较规范的小组进行分享交流。
预设：如果学生忽略-7.63≤音量≤-3.34这个区间范围，点拨：在中间的范围，音量需要调节吗？音量小范围内的波动并不会影响听觉效果。
4.组织四人小组进行程序分析，教师巡视了解情况，邀请1~2组的软件工程师进行程序解析。
5.观察各小组实验进度，确保每组同学都能在计算机中完成音量自动控制：不管怎么拉动音量条，音量条都会在60~80之间。选择一组完成度较好的小组进行演示汇报。（板书：程序实现）
【设计意图】
通过具体场景的展示、流程图的绘制、分析程序代码、实验验证等过程，激发学生的观察力和问题意识，助力学生清晰地表达算法逻辑，加深对编程语言和算法实现的理解，使学生将理论知识应用于实践，体验问题解决的过程。
应用: 场景探索
独立思考生活中计算机控制的扩音系统还可以适用于哪些场景？全班分享交流。
【教师引导】
引导学生思考生活中计算机控制的扩音系统还可以适用于哪些场景？请3位同学分享交流。教师引导学生总结计算机控制的扩音系统的适用场景、潜在的安全问题以及改进策略。
【设计意图】不仅仅局限于项目中的小型扩音系统，利用数字化学习环境拓宽视野，了解信息社会中功能更加丰富的智能扩音系统。并以生活中控制系统的不安全问题作为切入点，引领学生理解自主可控技术对于国家安全的重要作用，增强学生的信息社会责任。
小结：
结合板书思考计算机控制的扩音系统原理、作用及算法实现的过程，总结本节课的收获。
倾听同学的回答，并思考是否有补充。
【教师引导】
教师引导学生结合板书，梳理知识，请2位举手、1位未举手的学生完谈谈课堂收获，最后教师做课堂总结。
【设计意图】引导学生回顾总结本节课所学知识并进行自我评价。
板书设计
计算机控制的扩音系统
原理
作用
算法实现
音量调节
定时播放
分区控制
……
算法描述
程序实现