資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第1課《影響系統運行的因素》教學設計
課題 影響系統運行的因素 單元 第六單元 學科 信息科技 年級 六年級下
核心素養目標 信息意識：能識別影響機器人行走的內外部因素，主動獲取數據并分析其與系統穩定性的關聯，形成信息驅動的優化意識。計算思維：通過分解系統運行中的硬件、軟件與環境變量，建立因素間邏輯關系，運用抽象思維提出針對性優化策略，提升問題解決能力。數字化學習與創新：借助編程工具模擬不同因素對機器人行走的影響，通過迭代實驗驗證優化方案，培養基于數字技術的系統性創新思維。信息社會責任：在系統優化中關注技術應用的倫理規范（如數據隱私、設備安全），理解技術對社會的影響，樹立負責任的技術開發與使用觀念。
教學重點 1、外部因素影響系統運行狀態。2、內部因素影響系統運行狀態
教學難點 1、正確認識內外部因素。
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 板書課題。1、活動背景系統在運行過程中，不僅內部處于動態調節狀態，同時也受到外部環境的影響。因此，探析影響系統運行的因素需要內外兼顧。機器人在賽道上行走，為什么有時快、有時慢 機器人在運行時，會受到一些因素的影響2、觀看教學視頻《影響飛機分析的因素》。 學習新知引入，觀看教學視頻。 用提問的方式引入課題，增強課堂互動性。將學生的注意吸引到課堂。
講授新課 新知講解：一、外部因素影響系統運行狀態活動：探析影響系統的外部因素1、用冰箱儲存蔬菜、水果、肉類等，可以保持食物的新鮮，使用冰箱時，如果冰箱門沒有關嚴實，會對冰箱的工作造成什么影響 請用反饋原理解釋原因。冰箱門沒關嚴會導致冰箱持續地制冷，其原因在于反饋給冰箱的實際溫度與設定溫度的偏差遲遲不能趨近于零，從而需要冰箱持續工作縮小偏差。由于冷氣外泄和熱氣涌入的持續干擾，壓縮機需要頻繁啟動且長時間運行才能維持溫度。這會導致：能耗增加，部件磨損，制冷效果下降。2、分析圖 6-1-1 中的系統在運行時會受到哪些因素的影響。夏天，門窗打開時，空調的制冷效果會受到影響。.在雷雨天氣時，飛機的飛行會受到干擾，影響平穩飛行。如果我們關閉門窗或讓飛機在晴天飛行就能改善空調系統的制冷效果，或提升飛機飛行的安全性。優化和改善影響系統正常工作的外部因素，可以使系統更穩定地運行。核心結論技術背后是科學思維 。解決問題需像工程師一樣拆解問題（如平衡、避障）、測試方案，理解技術原理（如PID控制）能幫助創造更實用的智能設備。二、內部因素影響系統運行狀態活動：探析影響機器人的內部因素觀察機器人運行時的狀態，記錄其運行時出現的不穩定現象。想一想這些現象可能由哪些機器人的自身原因引起 填寫表6-1-1。不穩定現象原地打轉一直偏左行走突然停止路徑偏離可能原因1. 左右輪動力輸出嚴重失衡2. 方向傳感器（陀螺儀）數據失效3. 轉向控制程序出現死循環1. 右輪直徑大于左輪（或左輪胎壓不足）2. 右側電機驅動電壓不足3. 重心分布左偏導致運動失衡1. 電源接觸不良或電池電量耗盡2. 碰撞傳感器誤觸發1. 導航地圖數據錯誤2. 左右輪直徑不一致（如左輪磨損）3. 陀螺儀校準偏機器人在道路上行走時，有時會出現行走時快時慢的現象，有時還會偏離道路。我們進一步分析發現，除了外部因素外，系統的內部因素也會影響系統正常運行。例如，安裝機器人傳感器位置時出現偏差;車輪組裝不平衡;在編寫程序時，沒有考慮特殊情況下的傳感器數值變化……這些系統內部因素的影響，會使系統運行不暢，嚴重時甚至導致系統崩潰。排除或優化這些影響因素，才能讓系統穩定地運行。拓展閱讀機器人走不穩怎么辦？ 工程師會給機器人設計“平衡程序”，比如通過輪子速度微調保持平穩，類似人騎車時不斷調整車把。這種技術也用在平衡車、無人機上，讓它們動作更靈活安全。。三、課堂練習完成教材15—18頁相關課堂練習題。四、拓展延伸1、系統運行的核心組成硬件部分 機械結構：如機器人的輪子、機械臂（物理部件的磨損、變形會導致運行偏差）。 電子元件：電機、傳感器（如陀螺儀失靈會導致方向錯誤）、電池（電壓不穩影響動力）。 軟件部分 控制程序：代碼邏輯錯誤（如循環條件錯誤導致機器人原地打轉）。 數據處理：傳感器數據計算錯誤（如將距離20cm誤判為10cm）。 協同工作 輸入→處理→輸出：傳感器采集數據→程序分析→執行器動作（任一環節出錯都會導致系統故障）。2、內部因素詳解 （系統自身問題）機械問題：輪徑不一致，左輪比右輪小1mm，每前進1米路徑向右偏移約5cm。電子問題：電機供電不足，右輪電壓比左輪低10%，導致動力不足，機器人向左偏移(歐姆定律)。程序問題：死循環邏輯錯誤，未設置循環終止條件，機器人持續執行轉向命令解決方法：機械：定期測量輪徑，更換磨損部件。電子：用萬用表檢測電路電壓，修復接觸不良。程序：添加調試語句（如串口打印變量值），檢查邏輯分支。3、外部因素詳解 （環境影響）物理環境：地面濕滑，輪胎與地面摩擦力減小，機器人打滑(摩擦系數降低)。氣候環境：強風干擾，風力>5級時，無人機姿態控制失效(空氣動力學失衡)。電磁環境：無線信號干擾，藍牙遙控距離從50米縮短至10米(電磁波被其他設備干擾)。解決方法： 物理：改用防滑輪胎或增加配重。氣候：添加風速傳感器，大風時自動暫停任務。電磁：使用抗干擾通信協議（如Wi-Fi 5GHz頻段）。4、系統優化的科學思維問題分析流程： 觀察現象 （如機器人偏左）→ 假設原因 （右輪動力不足/左輪摩擦大）→ 實驗驗證 （交換左右電機測試）→ 解決問題。 跨學科原理應用：數學：通過輪徑差計算路徑偏移量（圓周長公式：C=πd）。 物理：摩擦力公式（F=μN）分析輪胎打滑條件。 信息技術：用編程模擬不同環境下的系統行為（如Scratch模擬機器人避障）。5、生活中的系統案例電梯控制系統：內部因素：按鈕接觸不良、程序樓層檢測錯誤。外部因素：超載、停電。 智能路燈系統：內部因素：光敏傳感器損壞、定時程序錯誤。外部因素：霧霾天透光率下降、人為遮擋傳感器。 完成填空并認識負反饋中的偏差。完成小組討論。學習核心結論。完成影響機器人的內部因素尋找生活中的例子。完成課堂練習。進行課外知識拓展。 結合冰箱儲存食物情境練習，引入影響系統的外部因素，鍛煉學生的學習能力和思考能力。結合生活中的具體例子，引導學生完成影響系統的外部因素的理解和掌握，鍛煉學生的學習能力和觀察能力進行內容總結性學習。培養學生思考能力和實際動手能力，提高學生的注意力和課堂參與度。引導學生思考更多正反饋例子，加深所學知識內容。在課堂練習中強化所學知識內容。拓寬學生知識面。
課堂小結 影響系統運行的因素1、進行新知引入2、外部因素影響系統運行狀態3、探析影響機器人的內部因素4、完成課堂練習5、進行知識拓展 總結回顧 對本節課內容進行總結概括。
課后作業 1、通過查閱文獻，找出一個實際案例，說明影響系統運行的因素在自然界中的重要性，并進行總結。 布置作業 拓展學生的學習能力
課堂板書 觀看板書 強調教學重點內容。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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