資源簡介

(共32張PPT)
第7單元 第1課
計算機用于過程與控制有優勢
（黔教版）六年級
下
1
核心素養目標
3
新知講解
5
拓展延伸
7
板書設計
2
新知導入
4
課堂練習
6
課堂總結
課后作業
8
01
核心素養目標
信息意識
通過小組合作完成機械手臂的設計和搭建任務，培養學生的團隊協作精神和溝通能力，提高學生的責任感和成就感。
計算思維
在機械手臂的設計和搭建任務中，利用恰當的數字設備規劃方案、描述創作步驟。在反思與交流過程中，對作品進行完善和迭代。
數字化學習與創新
信息社會責任
理解信息科技在人們生產、學習和生活中的重要性，樹立科技強國的意識。
了解計算機可用于實現過程與控制，體會計算機用于過程與控制的優勢。
02
新知導入
活動背景
計算機擁有強大的計算機能力，被廣泛應用各種信息系統中，它有效地提升了過程與控制的智能化和精細化程度。
工業智能化的今天，智能機械手臂在工業制造，醫療，航空航天，軍事等眾多領域大顯身手。你知道計算機如何控制智能機器手臂的嗎？
讓我們一起探究智能機械手臂，感受科技的強大吧！
02
新知導入
活動目標
1，了解計算機可用于實現過程與控制，體會計算機用于過程與控制的優勢。
2，體驗通過編程驗證過程與控制系統的設計方案，知道驗證的一般方法。
3，理解信息科技在人們生產，學習和生活中的重要性，樹立科技強國的意識。
02
新知導入
活動背景
作為過程與控制的典型環節之一，“計算”在信息系統中至關重要。因此，擁有強大計算能力的計算在各種各樣的信息系統發揮著重要作用。
你看，北京冬奧會上的仿生手，是不是展現了計算機在過程與控制中的優勢。
沒錯！它能完成復雜動作，全靠計算機的強大技術與控制能力。
02
新知導入
03
新知講解
一、計算機廣泛應用于過程與控制
1，觀察圖7-1-1，分析現代生產，活動場景中的計算機的作用和優勢，并填表7-1-1。
活動：對比傳統和現代生產，生活場景
03
新知講解
應用場景 計算機的作用 計算機的優勢
數字印刷 設計版式印刷設備，自動化排版，色彩管理 減少設計成本，提高印刷速度，提升印刷精度
機器生產流水線 控制生產流程，監控設備運行，自動化操作，數據采集與分析 提高生產效率，減少人工干預，降低錯誤率
電腦刺繡 設計圖案，控制刺繡機，自動化刺繡，復雜圖案處理 提高刺繡精度，縮短生產時間，支持復雜圖案
表7-1-1 現代生產，生活場景中計算機的作用于優勢
03
新知講解
2.觀察圖7-1-2，你還知道哪些計算機參與的體統？這些系統中計算機起到了什么作用？
案例:城市交通信號控制系統

是數據分析：通過攝像頭和地磁傳感器采集車流量數據，動態調整綠燈時長。
擁堵預測與優化：利用算法計算最佳信號路線周期（如早晚高峰時段自行適應調整）。
優先放行消防車，救護車等特殊車輛。
03
新知講解
個性化推薦與用戶畫像：亞馬遜通過機器學習分析用戶行為，結合協同過濾和自然語言處理技術，提升轉化率與客單價。
跨商戶協同推薦：數商云系統支持多租戶數據共享，例如家居平臺通過關聯推薦（沙發→茶幾）提升用戶購買頻次。
動態庫存與物流優化：AI預測商品需求并調整庫存，結合5G技術實現配送路徑規劃，減少積壓風險。
案例:電子商務智能化系統
03
新知講解
個集成MES、ERP系統實現57條生產線統一調度，主板貼片車間自動化率達90%以上。
機器人自主生產：上海新時達工廠采用“機器人造機器人”模式，產品合格率達99.4%，用工量減少80%。
智能監測與優化：福田康明斯工廠通過傳感器實時監控設備狀態，AI預測故障并優化能耗，生產效率提升85%。
案例:工業自動化與智能制造
03
新知講解
由于計算機具備精準快速計算，智能感知，超大存儲等優點，能大大提升系統的控制力。因此，它被廣泛用于過程與控制，使得產品或服務的質量，效率等都有了大幅度提高。
03
新知講解
核心結論
計算機技術在現代化生產中的重要性不可代替，其在效率提升，質量控制，資源優化，創新驅動，安全保障等方面，推動了生產模式的全面升級。
03
新知講解
活動：設計機械手臂的功能
為了給行走機器人增加搬運物體的功能，需要添加一個機械手臂。嘗試設計機械手臂的功能，并填入表7-1-2。
03
新知講解
序號 功能描述
① 能夠實時感應前方是否有物體
② 如果有物體就將其握住并抬起
③ 能夠根據物體形狀和重量調整抓握力度，確保穩定搬運
④ 搭載觸覺反饋系統，實時監控取狀態并向控制端傳輸力反饋數據
表 7-1-2 機械手臂功能描述
03
新知講解
有了計算機的幫助，我們可以設計機械手臂的很多功能，例如能夠感應物體并抓住物體等等。
03
新知講解
功能設計需圍繞“感知-決策-執行-交互”閉環，平衡場景需求與技術邊界，未來將向生物融合與自主進化迭代。
拓展閱讀
04
課堂練習
一、選擇題
1、下列哪項不是計算機控制的優勢？( )
提高生產效率 B. 易于學習操作 C. 減少人為錯誤
2、在生產過程中，使用計算機控制可以。 ( )
A. 增加生產成本
B. 降低生產效率
C. 減少人工干預
B
C
04
課堂練習
3、計算機控制能夠精確控制設備的運行，這主要體現了其 ( ) 的特點。
A. 高效性 B. 精確性 C. 靈活性
4、計算機控制流水線能？( )
A. 工作時間 B. 機器數量 C. 人工數量
二、判斷題
1、計算機控制可以完全取代人工操作，實現生產過程的全面自動化。（ ）
2、計算機控制的優勢在于能夠處理大量數據和復雜的計算任務。（ ）
3、計算機控制提高了生產效率，但也可能帶來技術風險和安全隱患。（ ）
C
X
B
√
√
04
課堂練習
三、操作題
通過調整智能手臂的控制參數，觀察其在不同任務中的表現，理解控制方案對智能手臂性能的影響。
將智能手臂的控制參數分為低，中，高三種模式，分別對應不同的響應速度，定位精度和負載適應性并進行執行任務測試。選擇典型的任務場景，如抓取，搬運和放置物體，在確保每個任務目標物體大小，重量和位置一致時觀察每種控制參數模式下，分別執行抓取，搬運和放置任務并記錄數據，通過測試數據，分析哪種控制參數模式在特定任務中表現最優。這種參數調整與數據分析，能夠幫助智能手臂更好的適應復雜多變的工作環境，提高整體性能。
05
拓展延伸
物流倉儲分揀智能系統
系統原理：計算機通過傳感器和智能算法控制自動化分揀設備，實時掃描包裹條碼并規劃最優分揀路徑，實現包裹精準分類和快速轉運。
中央控制系統：作為“大腦”，接收感知層數據后，通過編程邏輯器（PLC）或工業計算機，動態規劃分揀并指揮機械手臂，傳送帶等設備協同工作。
現實案例：京東“亞洲一號”智能倉庫：日處理包裹超100萬件，分揀效率較人工提升5倍，人工成本降低60%。
05
拓展延伸
污水處理過程優化控制
溶解氧閉環控制：開發反硝化補償系統，在碳源不足時自動補充乙酸鈉，總氮去除率提升至85%。
耗能優化策略：利用光伏儲能系統為遠程監測站供電，年減少市電消耗12萬度。
異常處理：基于區塊鏈的故障追溯系統，5分鐘內定位異常環節并生成處置方案。
05
拓展延伸
生物制藥發酵過程智能控制優化
代謝調控環：基于PLS算法解析120維過程變量關聯性，動態調整補料速率與溶氧量。
環境穩定環：模糊PID控制罐壓（±0.05MPa），溫度（±0.1°C)等核心參數。
異常處置環：LSTM神經網絡預測產物抑郁效應，提前6個小時切換備用工藝路徑。
05
拓展延伸
智能電網調頻系統
精準參數控制：檢測負荷波動（±2%頻率偏差），設定 精確閾值，確保電網穩定運行。
動態反饋優化：0.1秒切換備用電源，避免區域性停電（如2021年美國得州電網事故中，自動化系統減少30%損失）。
容錯與自適應：通過智能調度算法優化設備使用率，降低能耗，提升整體運營效率。
05
拓展延伸
工業機器人焊接系統
精準參數控制：實時監測電動波（±5A容差范圍）自動調整焊槍速度與溫度，焊縫誤差<0.1毫米，優于人工操作精準度10 倍。
動態反饋優化：基于傳感器數據流，實現毫秒級響應與動態調整，確保焊接質量一致。
容錯與自適應：通過冗余設計和智能預測保障系統安全，如檢測到異常電流（閾值±10%）時自動停機避免設備損壞。
06
課堂總結
1
引入新知內容
計算機用于過程與控制有優勢
2
對比傳統和現代化生產，生活場景
3
設計機械智能手的功能
4
完成課題練習
5
進行相關知識拓展
1
2
3
4
5
07
板書設計
計算機用于過程與控制有優勢
1、進行新知引入
2、對比傳統和現代化生產，生活場景
3、設計機械手臂的功能
4、完成課堂練習
5、進行知識拓展
課后作業。
1、計算機用于過程與控制有優勢在現實的案例。
08
課后作業
1、通過查閱文獻，找出一個實際案例，說明計算機用于過程與控制有優勢在現實中的重要性，并進行總結。
案例：工業機器人焊接系統
實時監控 ：通過傳感系統實時監測焊接過程，動態調整參數以應對異常情況。
路徑規劃 ：使用示教器或編程軟化規劃焊接路徑，確保機械臂按預定軌跡運行，如檢測到異常（如電流波動超限），立即停機并發出警報，避免設備損壞。
效果 ：確保焊接質量，誤差小于0.1毫米，效率提升30%。
08
課后作業
案例：自動駕駛外賣機服務器人
路徑規劃 ：根據任務需求規劃最優化路徑，避開障礙物體。
動作協調：控制機械臂和移動底盤協同工作，完成取送任務。
效果 ：機器人無人車一小時內完成近百份盒飯配送，顯著提升效率。
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