資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第1課《計算機用于過程與控制有優勢》教學設計
課題 計算機用于過程與控制有優勢 單元 第七單元 學科 信息科技 年級 六年級下
核心素養目標 信息意識：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。計算思維：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。數字化學習與創新：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。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。
教學重點 計算機廣泛應用于過程與控制。
教學難點 對比傳統和現代化生產，生活場景。設計機械手臂的功能。
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。活動背景（1）計算機擁有強大的計算機能力，被廣泛應用于各種信息系統中，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！（2）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。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。3、觀看教學視頻《計算機廣泛應用于過程與控制》。 學習新知引入，觀看教學視頻。明確本課學習目標。 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。讓學生感受計算機強大的技術和控制能力。
講授新課 新知講解：一、計算機廣泛應用于過程與控制活動：對比傳統和現代生產，生活場景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。表7-1-1 現代生產，生活場景中計算機的作用與優勢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（1）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。（2）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）。（3）優先放行消防車，救護車等特殊車輛。案例:電子商務智能化系統（1）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。（2）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。（3）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:工業自動化與智能制造（1）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。（2）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%。（3）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%。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。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。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中。表7-1-2機械手臂的功能描述序號功能描述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，實時監控狀態并向控制端傳輸力反饋數據可能原因：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。拓展閱讀功能設計需圍繞“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。二、課堂練習完成教材17—19頁相關課堂練習題。三、拓展延伸1、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%。2、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。3、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。4、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。5、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。 完成活動并認識計算機廣泛應用于過程與控制。完成課堂練習。學習核心結論。完成設計機械手臂的功能。完成課堂練習。進行課外知識拓展。 結合智能化現代生產情境練習，讓學生了解計算機在現代生活中的廣泛應用，鍛煉學生的學習能力和思考能力。在課堂練習中強化所學知識內容。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。引導學生思考更多智能設計例子，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 計算機用于過程與控制有優勢1、引入新知內容2、對比傳統和現代化生產，生活場景3、設計機械智能手臂的功能4、完成課堂練習5、進行相關知識拓展 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。 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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