远程控制系统的组建                      

一、案例背景

1.模块/章节：模块二 2.5 远程控制系统的组建

2.年级： 高一下

3.参考教材版本： 教育科学出版社 高中《信息系统与社会》（必修）

4.学时数：1  

二、教学设计

（一）学情分析

教学对象为高一下学期的学生，在学本节课内容之前，学生已了解到物联网信息系统的实现方式（《信息系统与社会》2.4），知道信息系统与外部世界连接的方式。而对于“远程控制系统”的相关知识，只是在现实生活中对一些远程控制、传感器等一些现象有所接触。这节课是对远程监控系统实验的搭建、学习过程，学生思维活跃，有较强的观察能力，对新鲜事物有很大积极性，会对此节内容有较大的兴趣。同时，高一学生具备了一定的演绎、推理和归纳能力，这些都为学生学习本课知识创造了条件，为本课学习打下了良好的基础。

（二）教材处理

“远程控制系统的组建”是高中信息技术（必修2）《算法与程序设计》第2章第5节的内容。本节课内容是从计算机系统，到计算机系统的互联，到物联网信息系统的实现的过程。下一节的内容是小型信息系统的搭建，与小型信息系统一起承担着总结提升本单元内容的作用。这是本书的第一个实验课，对于提高学生对信息技术的学习兴趣有很大的作用。为了激发学生的学习兴趣，本课导入从学生感兴趣的话题花花与三猫家的猫咪喂养问题入手，让学生设计智能家居控制系统，在实践过程中学生理解控制、控制系统、远程监控等相关概念，掌握远程控制机制。在此基础上提高利用信息系统解决问题的能力。

（三）教学目标

1.        通过远程监控系统的组建与使用，提高利用信息系统解决现实问题的能力。（计算思维）

2.        通过对远程控制系统定义的分析，解释控制、控制系统、远程监控等相关概念，辨别控制器、执行器、传感器和被控对象。

3.        通过创建智能家居控制系统，提高创新思维与能力。（数字化学习与创新）

4.        通过小组展示与汇报，利用网络资源、软件等组织并呈现材料；在理解的基础上，完成分析报告。（信息社会责任）

（四）教学重点、难点

1．重点

（1）远程监控系统的搭建与使用。

（2）智能家居控制系统的组建。

2．难点

（1）掌握远程控制机制。

（2）智能家居控制系统的组建。

（五）教学方法和策略

本课以帮助花花与三猫解决猫咪抢食问题为主线贯穿课堂始终，任务难度逐渐增加，层层递进引导学生通过自主探究、小组协作等方法体验远程监控系统的设计规划过程，知道摄像头基本组成及其功能，理解控制、控制系统、远程监控等相关概念，掌握远程控制机制。通过远程监控系统的组建与使用和智能家居控制系统的创建，提高利用信息系统解决问题的能力与创新能力。

（六）教学流程

三、教学过程

（一）创设情境、问题引入

师：花花与三猫家有五只猫，这五只猫会在中午十二点一起吃饭。但是有一只叫糕糕的小猫疑似得了耳藓，需要排查过敏原，不能和其他的猫吃一样的东西。这只猫不喜欢吃别人碗里的猫食，但是却会被其他猫抢吃的。每天中午十二点花花与三猫都在工作，没有时间照看小猫。同学们，让我们来想一想，怎样可以帮助花花与三猫得知小猫糕糕有没有被抢吃的呢？思考完了可以相互交流一下。

生：自由讨论，思考老师提出的问题。

生：可以在小猫吃饭的地方放一个监控，在中午十二点的时候查看有没有被抢吃的。

师：回答的非常好，我们可以采用设置监控的方式远程观察小猫吃饭。而这，也就是我们今天要学习的内容——远程监控系统的组建。那么什么是远程监控系统呢？下面我们就一起来了解一下。

设计意图：以同学们感兴趣的话题——帮花花与三猫家的小猫糕糕不被抢吃的入手，让学生在现实情境中激发学生的学习兴趣，愿意去了解远程监控系统。

（二）远程监控系统初探

任务1：远程监控系统初探

师：为了帮花花与三猫家安装一个远程监控系统，我们首先要了解一下什么是远程控制系统，或者换句话说，远程监控系统由什么组成呢？

生：远程监控系统由摄像头、网络和终端组成。

设计理念：让学生通过自主探究学习和查询相关知识，并体验根据自己的方案需要来选择合适的器材的过程，培养学生自主探究学习的能力。

师：在之前的探究过程中，我们为花花与三猫选择了用摄像头来实现远程监控功能。那对于花花与三猫家的情况，我们应该选用什么样的摄像头呢？下面请同学们上网了解并分析常用的几种摄像头所具备的属性，填写在导学案的表格中。同时以自主探究的方式完成导学案上的任务。

任务2：自主查找，探索问题——摄像头功能分析

1．上网了解并分析常用的几种摄像头所具备的功能，填写在导学案的表格中。

2．观察并调查摄像头的组成部分，分析摄像头的几个功能和属性，为花花与三猫选择一款合适的摄像头，并给出你的选择理由。

注意：

1.思考通过什么样的方式搜索摄像头的属性与功能？

2.思考我们在选择方案时通常还需要考虑哪些因素?信息的传输与获取都需要哪些条件?哪些条件又会反过来影响信息的传输?

   学生自主收集资料，教师关注学生进度，积极参与，帮助学生做好梳理工作。

设计理念：让学生通过自主探究学习和查询相关知识，并体验根据自己的方案需要来选择合适的器材的过程，培养学生自主探究学习的能力。学生思考、查询后积极填表，培养学生自主探究学习的能力。同时，学生自主回答的方式能帮助同学锻炼语言智能，促进理解知识。

（三）创建远程控制系统

师：现在我们已经帮助花花与三猫选择了合适的摄像头，那么下一步，我们就要帮花花与三猫建立远程控制系统。请同学们以小组形式，依据导学案的步骤，为花花与三猫建立远程控制系统。讨论结束后，请各小组派一个代表上台展示。

任务3：小组实验，创建模式——组建远程控制系统

 1．依据教师演示及导学案的内容组建远程控制系统，完成通过终端控制摄像头的上下左右旋转及语音对讲功能。

2．小组讨论在实际操作中如何为花花与三猫建立远程控制系统，包括如何布置摄像头等

设计理念：当遇到一个复杂问题需要求解时，首先考虑怎么对问题进行分解。以分解任务的方式可以帮助学生更好完成任务。学生思考、查询后积极讨论交流，填表。让学生能够从自主探究和小组合作中去学习和查询摄像头相关知识，并体验根据自己的方案需要来选择合适的器材的过程，培养学生探究学习的能力。

知识技能：所谓控制(control)，是指为了改善系统的性能或达到某个特定的目的,通过对系统输出信号的采集和加工而产生控制信号并施加给系统的过程。控制系统则是一种由诸多因素以特定的内在结构方式而联结起来的动态系统，由控制部分和被控对象组成。控制部分一般由传感器(sensor)、控制器(controller)和执行器(actuator)组成。控制系统的例子很多。人就如一个控制系统，眼睛就像传感器，完成信息反馈,使人体系统通过不断地修正行为而做出各种正确的动作。再如，一台全自动洗衣机能连续检查衣物是否洗净、在洗净衣物之后能自动切断电源。人们可以通过简单的终端机完全地控制网络另一端的受控机，从而完成强大的控制功能，获取受控机的信息,我们将这种方式称为远程控制。其应用范围非常广泛，无论是对大型服务器的维护还是对小型局域网络的控制，都具有非常重要的应用价值。

设计思路：在概念讲解中，教师结合具体事例，一步步分解概念，帮助学生理解，同时通过思考问答巩固学生知识。

（四）组建智能家居控制系统

师：通过同学们精彩的讨论和发言，我们已经为花花与三猫创建了远程控制系统，现在在上班的时候，花花也能观察小猫年糕有没有被抢食啦！但是仅仅能看糕糕有没有被抢食还不够，当花花与三猫观察到小猫被抢食时，我们也可以帮助花花与三猫制止其他猫咪抢食。同时，当人脱离这个环境时，这个有猫家庭也能自行运转。请同学们参考老师给的三个模板，但不依赖于三个模板，上网查找，小组讨论，可添加其他远程控制器材，为花花与三猫设计智能家居控制系统。

任务4：小组讨论，拓展升能——组建智能家居控制系统。

要求：请同学们上网查找，小组讨论，可添加其他远程控制器材，为花花与三猫设计智能家居控制系统。（不依赖于摄像头，全智能模式为佳）

学生自主收集资料，小组讨论，教师关注学生进度，积极参与，帮助学生做好汇报工作。

设计理念：经过前几个模块的学习以及三个模板，已为学生自主学习智能家居控制系统搭建好了脚手架，故而这部分的学习可以让学生以小组合作、自主探究的方式完成。

（五）交流评价，归纳总结

师：本节课我们学习了有关远程控制系统的创建，请大家以小组为单位完成课后任务：

1. 总结实验的过程及实验收获完成电子实验报告并提交。

2. 简述远程监控系统的搭建方法与步骤。

3. 按照搭建远程监控系统的思维流程，选择自己想要设计的一种远程控制系统，分析并规范出自己的方案并与同学讨论。

设计理念：课后复习，以实验报告的方式帮助学生梳理并强化所学内容。

四、教学反思

以帮助花花与三猫解决猫咪抢食问题为主线贯穿课堂始终，任务难度逐渐增加，层层递进引导学生通过自主探究、小组协作等方法解决问题。

把复杂的问题分解并解释成一个或若干简单问题，而这些简单问题的解决方法则比较容易。这种分解或分层的方法，也是科学和设计领域的一项重要技能。学生在不断的实践中逐步形成简单化、层次化及结构化求解问题的思维模式。

在本案例中采用支架式教学的方法，逐步实现智能家居控制系统的搭建。本节课的重点在于让学生掌握远程监控系统的搭建与使用以及智能家居控制系统的组建，因此条件设置都是比较简单的。在拓展与提升环节，学生可以根据自己的思维，设计个人的远程控制系统。此外在教学上教师要尽量给学生多留时间，让学生自己独立思考。