《智慧照明精設(shè)計(jì)》教案-2025-2026學(xué)年泰山版（2024）小學(xué)信息科技五年級(jí)上冊(cè)學(xué)情分析知識(shí)基礎(chǔ)：學(xué)生已學(xué)第一單元《科技活動(dòng)巧助力》，掌握“算法是有序步驟”“流程圖表示算法”等基礎(chǔ)概念，能拆解校園簡(jiǎn)單場(chǎng)景（如積分統(tǒng)計(jì)）的算法，為學(xué)習(xí)“含條件判斷的智慧照明算法”奠定思維基礎(chǔ)。認(rèn)知特點(diǎn)：五年級(jí)學(xué)生對(duì)“智慧校園”（如智能門(mén)、電子班牌）有生活感知，但對(duì)“傳感器”“自動(dòng)控制”等硬件原理陌生；擅長(zhǎng)具象思維，對(duì)“條件判斷”（如“如果…就…否則…”）的抽象邏輯理解存在難度，需借助實(shí)物演示和場(chǎng)景模擬突破。學(xué)習(xí)需求：學(xué)生樂(lè)于參與“動(dòng)手設(shè)計(jì)”類(lèi)任務(wù)，對(duì)“自己設(shè)計(jì)的算法能控制燈光”有探索興趣，可通過(guò)“模擬實(shí)驗(yàn)+流程圖創(chuàng)作”激發(fā)學(xué)習(xí)主動(dòng)性，同時(shí)需引導(dǎo)其關(guān)注“節(jié)能”等現(xiàn)實(shí)意義，落實(shí)素養(yǎng)目標(biāo)。核心素養(yǎng)目標(biāo)信息意識(shí)：能識(shí)別智慧照明系統(tǒng)的核心組成（光線(xiàn)傳感器、人體傳感器、控制器、燈具），認(rèn)識(shí)“算法+硬件”協(xié)同工作的原理，理解智慧照明在校園節(jié)能、便捷管理中的價(jià)值。計(jì)算思維：通過(guò)分析教材場(chǎng)景，能提煉智慧照明的核心算法（含條件判斷：“如果光線(xiàn)暗且有人→開(kāi)燈；否則→關(guān)燈”），初步學(xué)會(huì)用“分支流程圖”表示多條件下的算法步驟。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：能使用教材配套的“流程圖模板”（含開(kāi)始/結(jié)束、操作、判斷符號(hào)）設(shè)計(jì)校園不同場(chǎng)景（教室、走廊）的照明算法，嘗試優(yōu)化算法（如“課間10分鐘光線(xiàn)夠→暫不開(kāi)燈”）。信息社會(huì)責(zé)任：在算法設(shè)計(jì)中討論“節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)”（如“光線(xiàn)暗的具體數(shù)值”），體會(huì)智慧照明對(duì)“低碳校園”建設(shè)的意義，樹(shù)立“技術(shù)服務(wù)環(huán)?！钡囊庾R(shí)。教學(xué)重難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)理解智慧照明系統(tǒng)的組成：光線(xiàn)傳感器（檢測(cè)亮度）、人體傳感器（檢測(cè)是否有人）、控制器（執(zhí)行算法）、燈具（最終設(shè)備），明確各部分的功能關(guān)聯(lián)（教材第20頁(yè)系統(tǒng)示意圖）。掌握智慧照明的核心算法：含“雙條件判斷”的步驟（“第一步：檢測(cè)光線(xiàn)強(qiáng)度；第二步：檢測(cè)是否有人；第三步：若光線(xiàn)暗且有人→開(kāi)燈，否則→保持關(guān)燈”）。會(huì)用“分支流程圖”表示智慧照明算法（使用教材第22頁(yè)的判斷符號(hào)：菱形框標(biāo)注條件）。2.教學(xué)難點(diǎn)突破點(diǎn)：將“校園照明需求”（如“教室上課需開(kāi)燈、空教室要關(guān)燈”）轉(zhuǎn)化為“含多條件判斷的算法步驟”，避免遺漏“光線(xiàn)/人員”任一條件。解決策略：①用教材第21頁(yè)“場(chǎng)景對(duì)比圖”（白天有人/晚上無(wú)人）拆解條件；②小組合作“模擬傳感器實(shí)驗(yàn)”（用手電筒模擬光線(xiàn)、舉手模擬有人）；③教師示范“條件判斷句式”（“先看…再看…如果都滿(mǎn)足就…”）。教學(xué)過(guò)程（45分鐘）導(dǎo)入新課：校園照明“小煩惱”（5分鐘）教材內(nèi)容銜接：展示教材第19頁(yè)“校園照明場(chǎng)景圖”（兩幅對(duì)比圖：①白天空教室燈亮著，旁標(biāo)“浪費(fèi)電”；②傍晚走廊有人但燈沒(méi)亮，旁標(biāo)“不方便”），引導(dǎo)學(xué)生觀察細(xì)節(jié)。師生互動(dòng)教師提問(wèn)：“這兩個(gè)場(chǎng)景有什么問(wèn)題？如果讓燈‘自己知道什么時(shí)候該亮、什么時(shí)候該滅’，需要解決什么問(wèn)題？”學(xué)生自由發(fā)言（如“空教室燈要自動(dòng)關(guān)”“有人且暗時(shí)自動(dòng)開(kāi)”），教師板書(shū)關(guān)鍵詞：“自動(dòng)檢測(cè)亮度”“自動(dòng)檢測(cè)人”“自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)”。教師總結(jié)：“要實(shí)現(xiàn)‘燈的自動(dòng)控制’，需要‘能感知環(huán)境的硬件’和‘能做判斷的算法’配合，這就是我們今天要學(xué)的《智慧照明精設(shè)計(jì)》?！?.設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)教材實(shí)景圖引發(fā)認(rèn)知沖突，讓學(xué)生直觀感受傳統(tǒng)照明的不足，自然引出“智慧照明”的必要性，同時(shí)明確本節(jié)課要解決的核心問(wèn)題（“自動(dòng)控制的條件”），為新課鋪墊。新課講授：智慧照明“拆解課”（12分鐘）智慧照明系統(tǒng)：硬件“四件套”（6分鐘）1.教材內(nèi)容講解：聚焦教材第20頁(yè)“智慧照明系統(tǒng)示意圖”，拆解四大核心部件及功能：①光線(xiàn)傳感器：像“眼睛”，檢測(cè)環(huán)境亮度（如“亮度低于50勒克斯→判定為暗”，教材第20頁(yè)小字標(biāo)注）；②人體傳感器：像“耳朵”，檢測(cè)范圍內(nèi)是否有人（如“檢測(cè)到人體紅外信號(hào)→判定為有人”）；③控制器：像“大腦”，存儲(chǔ)并執(zhí)行算法（接收兩個(gè)傳感器的信號(hào)，判斷后發(fā)指令）；④燈具：像“手腳”，接收控制器指令，執(zhí)行“開(kāi)燈”或“關(guān)燈”操作。補(bǔ)充教材案例：“當(dāng)教室光線(xiàn)暗（傳感器1信號(hào)）且有學(xué)生（傳感器2信號(hào)），控制器就會(huì)給燈具發(fā)‘開(kāi)燈’指令。”2.師生互動(dòng)教師演示：用“簡(jiǎn)易模擬裝置”（手電筒=光線(xiàn)變化、學(xué)生舉手=有人、小臺(tái)燈=燈具、教師=臨時(shí)控制器）模擬場(chǎng)景：“現(xiàn)在我是控制器，收到‘手電筒關(guān)（暗）’和‘小明舉手（有人）’的信號(hào)，我該給臺(tái)燈發(fā)什么指令？”（學(xué)生答：“開(kāi)燈”）；再模擬“手電筒開(kāi)（亮）+舉手（有人）”，提問(wèn)：“現(xiàn)在該怎么辦？”（學(xué)生答：“不開(kāi)燈”）。學(xué)生分組“角色扮演”：4人一組，分別扮演傳感器、控制器、燈具，根據(jù)教師給出的“亮度/人員”條件（如“暗+有人”“亮+無(wú)人”）模擬信號(hào)傳遞和操作，教師巡視指導(dǎo)。3.設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)教材示意圖明確硬件組成，用“角色扮演+實(shí)物模擬”將抽象的“傳感器工作”具象化，讓學(xué)生直觀理解“硬件協(xié)同”的原理，為后續(xù)學(xué)習(xí)“算法”鋪墊硬件基礎(chǔ)。智慧照明算法：條件判斷“金鑰匙”（6分鐘）1.教材內(nèi)容講解：結(jié)合教材第21頁(yè)“算法步驟卡”，梳理智慧照明的核心算法（含雙條件判斷）：步驟1：光線(xiàn)傳感器檢測(cè)環(huán)境亮度，輸出“亮”或“暗”信號(hào)（判斷條件1）；步驟2：人體傳感器檢測(cè)區(qū)域內(nèi)是否有人，輸出“有”或“無(wú)”信號(hào)（判斷條件2）；步驟3：控制器接收兩個(gè)信號(hào)，執(zhí)行判斷：若“暗”且“有”→給燈具發(fā)“開(kāi)燈”指令；若“暗”且“無(wú)”→給燈具發(fā)“保持關(guān)燈”指令；若“亮”（無(wú)論有無(wú)）→給燈具發(fā)“保持關(guān)燈”指令；步驟4：燈具執(zhí)行指令，算法結(jié)束。教材特別提示：“算法中的‘且’表示兩個(gè)條件必須同時(shí)滿(mǎn)足，缺一個(gè)都不行?！?.師生互動(dòng)教師引導(dǎo)：“請(qǐng)大家看著教材第21頁(yè)的步驟卡，思考：如果教室‘光線(xiàn)暗但沒(méi)人’，按算法應(yīng)該怎么做？為什么？”學(xué)生討論后發(fā)言（如“不能開(kāi)燈，會(huì)浪費(fèi)電”），教師提煉：“這就是‘條件判斷’的關(guān)鍵——算法要根據(jù)‘不同情況’做不同選擇，就像我們生活中‘如果下雨就帶傘，否則不帶’?！毙【毩?xí)：“教材第21頁(yè)‘想一想’：走廊夜間有人經(jīng)過(guò)，光線(xiàn)暗→該怎么做？”（學(xué)生答：“開(kāi)燈；人走后，傳感器檢測(cè)不到人→關(guān)燈”），教師補(bǔ)充：“這是算法的‘延伸步驟’，需要增加‘持續(xù)檢測(cè)人員’的環(huán)節(jié)。”3.設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)教材“步驟卡”將抽象的“條件判斷”拆解為有序步驟，用“生活類(lèi)比”幫助學(xué)生理解“且”的邏輯關(guān)系，再通過(guò)“想一想”拓展算法場(chǎng)景，為后續(xù)“設(shè)計(jì)算法”打基礎(chǔ)。實(shí)踐探究：智慧照明“設(shè)計(jì)師”（15分鐘）基礎(chǔ)任務(wù)：畫(huà)教室照明算法流程圖（8分鐘）教材內(nèi)容銜接：使用教材第22頁(yè)“流程圖模板”（含預(yù)設(shè)的開(kāi)始/結(jié)束框、操作框、菱形判斷框，標(biāo)注“請(qǐng)補(bǔ)充條件和操作”），任務(wù)要求：“根據(jù)教材第21頁(yè)的核心算法，完成教室照明算法的流程圖，重點(diǎn)補(bǔ)充‘判斷框’的條件（如‘光線(xiàn)暗且有人？’）和‘操作框’的動(dòng)作（如‘開(kāi)燈’）?！睅熒?dòng)教師示范：在黑板繪制簡(jiǎn)化流程圖，標(biāo)注關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)：“開(kāi)始→檢測(cè)光線(xiàn)→檢測(cè)人員→判斷（暗且有人？）→是→開(kāi)燈；否→關(guān)燈→結(jié)束”，強(qiáng)調(diào)“判斷框必須有‘是/否’兩個(gè)分支，對(duì)應(yīng)不同操作”。學(xué)生獨(dú)立完成：參照教材算法步驟，在模板上填寫(xiě)內(nèi)容（如判斷框?qū)憽肮饩€(xiàn)≤50勒克斯且有人？”，操作框?qū)憽翱刂破靼l(fā)開(kāi)燈指令”），教師巡視時(shí)針對(duì)性指導(dǎo)：“如果判斷結(jié)果是‘否’，操作應(yīng)該是什么？”（提示：“保持關(guān)燈”）。展示點(diǎn)評(píng)：選取3份學(xué)生作品，對(duì)照教材第22頁(yè)“示例流程圖”（教材下方小字提示：“判斷框需包含雙條件，分支清晰”），點(diǎn)評(píng)優(yōu)點(diǎn)（如“條件寫(xiě)得具體”）和不足（如“漏了‘是/否’分支”），引導(dǎo)學(xué)生完善。3.設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)“填寫(xiě)教材模板”的基礎(chǔ)任務(wù)，讓學(xué)生熟練掌握“分支流程圖”的繪制方法，將“智慧照明算法”可視化，落實(shí)“計(jì)算思維”中“算法表達(dá)”的能力目標(biāo)。創(chuàng)新任務(wù)：小組設(shè)計(jì)走廊照明算法（7分鐘）教材內(nèi)容延伸：結(jié)合教材第23頁(yè)“拓展任務(wù)”：“走廊和教室的照明需求不同（如走廊有人經(jīng)過(guò)才需短時(shí)間開(kāi)燈，沒(méi)人則關(guān)燈），請(qǐng)小組合作設(shè)計(jì)‘走廊智慧照明算法’，完成兩項(xiàng)任務(wù)：①列出算法步驟（含特殊情況：課間10分鐘走廊人多但光線(xiàn)夠）；②畫(huà)簡(jiǎn)易流程圖?！睅熒?dòng)教師引導(dǎo)：“先討論走廊的特殊需求：比如‘白天光線(xiàn)夠，即使有人也不用開(kāi)燈’‘晚上有人經(jīng)過(guò)，開(kāi)燈30秒后沒(méi)人→自動(dòng)關(guān)燈’，這些需求該怎么加進(jìn)算法里？”小組討論（4人一組）：分工完成“步驟梳理”（1人）、“流程圖繪制”（2人）、“成果展示”（1人），教師巡視時(shí)提問(wèn)：“你們的算法里，‘檢測(cè)人員’是持續(xù)檢測(cè)還是定時(shí)檢測(cè)？為什么？”（提示：“持續(xù)檢測(cè)能及時(shí)關(guān)燈，更節(jié)能”）。成果展示：每組派代表講解算法，如“步驟：1.檢測(cè)光線(xiàn)→2.檢測(cè)人員→3.判斷（光線(xiàn)暗且有人？）→是→開(kāi)燈并計(jì)時(shí)30秒→4.30秒內(nèi)檢測(cè)是否有人→是→繼續(xù)開(kāi)燈；否→關(guān)燈；否→關(guān)燈”，教師點(diǎn)贊創(chuàng)新點(diǎn)：“有小組加入‘30秒計(jì)時(shí)’，考慮到了走廊‘短暫照明’的需求，比教室算法更精準(zhǔn)！”3.設(shè)計(jì)意圖：從“模仿教材”到“創(chuàng)新設(shè)計(jì)”，梯度提升任務(wù)難度，讓學(xué)生結(jié)合“走廊場(chǎng)景特點(diǎn)”優(yōu)化算法，培養(yǎng)“具體問(wèn)題具體分析”的思維，同時(shí)通過(guò)小組合作提升表達(dá)與協(xié)作能力，落實(shí)“數(shù)字化創(chuàng)新”目標(biāo)。拓展延伸：智慧照明“現(xiàn)實(shí)用”（5分鐘）1.教材內(nèi)容銜接：展示教材第23頁(yè)“智慧應(yīng)用窗”：介紹現(xiàn)實(shí)中校園智慧照明的實(shí)際案例——“某小學(xué)走廊安裝人體感應(yīng)燈，光線(xiàn)暗時(shí)有人經(jīng)過(guò)自動(dòng)亮，30秒后無(wú)人自動(dòng)滅，每月節(jié)省電費(fèi)200元；教室安裝光感燈，光線(xiàn)夠時(shí)自動(dòng)調(diào)暗亮度，保護(hù)視力同時(shí)節(jié)能”。2.師生互動(dòng)教師提問(wèn)：“這些實(shí)際案例和我們?cè)O(shè)計(jì)的算法有什么相同點(diǎn)？又做了哪些優(yōu)化？”（學(xué)生答：“都有雙條件判斷，還加了‘調(diào)亮度’‘定時(shí)’功能”）。學(xué)生分享：“我們教室的燈能不能裝這樣的系統(tǒng)？需要注意什么？”（如“傳感器要裝在光線(xiàn)均勻的地方”“定時(shí)時(shí)間要合理”），教師補(bǔ)充：“實(shí)際應(yīng)用中還要考慮‘成本’‘安裝位置’等現(xiàn)實(shí)因素，算法設(shè)計(jì)要結(jié)合實(shí)際情況調(diào)整?！?.設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)教材“現(xiàn)實(shí)案例”讓學(xué)生感知“自己設(shè)計(jì)的算法有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值”，將課堂學(xué)習(xí)與現(xiàn)實(shí)生活關(guān)聯(lián)，同時(shí)引導(dǎo)其思考“技術(shù)落地的細(xì)節(jié)”，培養(yǎng)“聯(lián)系實(shí)際”的思維，呼應(yīng)“信息意識(shí)”中“技術(shù)價(jià)值”的目標(biāo)。課堂練習(xí)：智慧照明“小檢測(cè)”（5分鐘）1.題目設(shè)計(jì)（緊扣教材知識(shí)點(diǎn)）①填空題：智慧照明系統(tǒng)的核心組成包括______、______、控制器和燈具（參考教材第20頁(yè)系統(tǒng)圖）；②判斷題：“智慧照明算法中，只要檢測(cè)到有人，就需要開(kāi)燈（）”（結(jié)合教材雙條件判斷，答案：錯(cuò)誤，需同時(shí)滿(mǎn)足“光線(xiàn)暗”）；③實(shí)踐題：根據(jù)教材第23頁(yè)“樓梯間場(chǎng)景”（光線(xiàn)暗、上下課有人，其他時(shí)間無(wú)人），補(bǔ)全算法步驟：“1.檢測(cè)光線(xiàn)→2.→3.判斷（）→是→開(kāi)燈，否→關(guān)燈”（答案：檢測(cè)是否有人；光線(xiàn)暗且有人）。2.師生互動(dòng)：學(xué)生獨(dú)立完成后，同桌交換批改，教師針對(duì)第②題重點(diǎn)講解：“算法中的‘且’很關(guān)鍵，少一個(gè)條件都會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤（比如有人但光線(xiàn)夠，開(kāi)燈會(huì)浪費(fèi)電），大家設(shè)計(jì)算法時(shí)一定要考慮全面。”3.設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)“基礎(chǔ)填空+判斷糾錯(cuò)+實(shí)踐補(bǔ)全”的分層練習(xí)，全面檢測(cè)學(xué)生對(duì)“系統(tǒng)組成”“條件判斷”“算法步驟”的掌握情況，及時(shí)查漏補(bǔ)缺，實(shí)現(xiàn)“學(xué)-練-評(píng)”閉環(huán)。課堂小結(jié)（3分鐘）1.師生共同梳理教師引導(dǎo)：“今天我們當(dāng)了‘智慧照明設(shè)計(jì)師’，誰(shuí)能說(shuō)說(shuō)‘智慧照明系統(tǒng)靠什么工作’？”（學(xué)生答：“傳感器檢測(cè)信號(hào)，算法判斷，控制器執(zhí)行”）；教師追問(wèn)：“設(shè)計(jì)智慧照明算法時(shí)，最關(guān)鍵的是什么？”（學(xué)生答：“考慮雙條件，用判斷分支”）；教師升華：“智慧照明不僅讓校園更方便，還能節(jié)約用電、保護(hù)地球——未來(lái)我們?cè)O(shè)計(jì)更多智慧算法時(shí)，