資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第4課《系統外部環境的優化》教學設計
課題 系統外部環境的優化 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：能識別外部環境對系統性能的影響，主動關注系統運行數據的變化規律。理解環境變化對系統性能的影響。計算思維：通過模塊化思想和算法設計，分解系統外部環境優化任務，建立抽象模型，驗證優化方案的有效性。數字化學習與創新：利用編程工具模擬系統外部環境優化過程嘗試多種參數組合方案，通過對比測試數據選擇最優解形成迭代改進的創新意識。信息社會責任：在系統外部環境優化過程中遵守技術倫理規范，關注算法調整可能引發的安全隱患，培養負責任的技術改進態度。
教學重點 1、分析測溫系統的運行環境。2、優化機器人的外部環境。
教學難點 優化機器人的外部環境。
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 1、系統的外部環境對系統的運行會產生較大的影響，有時甚至會導致系統無法正常工作。所以，系統的優化不僅要考慮自身，還要注意優化系統外部環境。我對機器人做了優化，但是遇到路況不好時，還是會出現問題！除了機器人自身，還要考慮它的運行環境。2、觀看教學視頻《系統外部環境的優化》。 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：系統硬件的優化活動：優化機器人硬件如圖6-4-1所示，行人體溫檢測系統通過人臉識別技術、人體紅外輻射檢測技術可以快速檢測人的體溫。想一想體溫檢測系統的理想運行環境是怎樣的？如果在戶外簡易遮陽棚中測溫會對系統有怎樣的影響？行人體溫檢測系統對溫度較為敏感。戶外的遮陽棚中，隨著天氣溫度的變化，會導致系統測溫不準確甚至失靈。因此應該將系統部署到溫度較為穩定且適中的環境中，減小環境溫度對系統的影響。
通常情況下，我們需要分析對系統產生干擾的因素。在部署系統的時候，有針對性地對系統運行的外部環境進行優化，減弱對系統的干擾，從而保障系統能夠正常運行。核心結論系統的外部環境對運行穩定性有顯著影響，優化外部環境可以有效提升系統性能。通過選擇合適的運行環境、改進設備設計以及定期維護，可以確保系統在復雜環境中的穩定運行。優化外部環境可提升系統性能，需調節溫度、光線、濕度，減少電磁干擾。活動：優化機器人軟件仔細觀察機器人行走的環境，有哪些不利的因素？嘗試提出你的改善方法，并填入表6-4-1中。環境的不利因素改善方法光線過強或過弱使用遮光罩或增加光源，確保光線適中道路標記線模糊重新繪制或使用更醒目的標記線地面不干凈清理地面，確保地面平整無雜物噪音干擾增加隔音材料或選擇噪音較小的環境電磁干擾增加屏蔽裝置，減少電磁干擾分析機器人的外部干擾因素，進行有針對性的改善，能夠有效提升機器人行走的穩定性。雖然改善系統外部環境有助于系統的穩定運行，但有時人們難以消除外部環境的干擾，此時系統必須加強自身的抗干擾能力，進行自我優化，進而提升系統的性能。二、課堂練習完成教材13—16頁相關課堂練習題。三、拓展延伸1、森林火災預警系統優化1.優化措施：在森林中部署多個溫度傳感器和攝像頭，實時監測環境，使用無人機進行定期巡查，覆蓋難以到達的區域。結合AI算法分析傳感器數據，提高火災預警的準確性。
2.優化效果：減少火災發生頻率，降低火災損失。
案例：某森林火災預警系統成功預警多起火災，火災損失減少50%。2、生態系統的環境調節濕地水位調節原理：通過人工調控水位，維持濕地生態平衡，保護動植物棲息地。優化效果：提升濕地生物多樣性，改善水質。案例：某濕地公園通過水位調節，鳥類數量增加30%，水質明顯改善。3、智能家居的環境優化智能溫控系統原理：通過溫度傳感器實時監測室內溫度，自動調節空調或暖氣設備。優化效果：提升居住舒適度，節省能源。案例：某智能家居系統節省能源20%，用戶滿意度提升25%。智能照明系統原理：根據環境光線和用戶習慣自動調節燈光亮度，實現節能照明。優化效果：減少電能消耗，延長燈具壽命。4、工業機器人的環境適應工廠環境優化原理：通過改善工廠溫度、濕度和空氣質量。優化措施： 安裝空調和除濕設備，保持工廠溫度在20°C至25°C ,濕度在40%至60%。使用空氣凈化器減少灰塵和污染物，確保機器人傳感器精度。優化效果：減少機器人故障率，提高生產效率。
案例：某工廠優化環境后，機器人故障率下降25%，生產效率提升18%。5、機器人抗干擾設計原理：通過增強機器人抗電磁干擾能力，確保在復雜環境中穩定運行。優化效果：提高機器人在強電磁干擾環境下的穩定性。案例：某工業機器人在強電磁干擾環境下仍能正常工作，故障率降低40%。 完成活動并認識系統外部環境的優化。學習核心結論。完成系統外部環境的優化完成課堂練習。進行課外知識拓展。 結合優化機器人系統外部環境情境練習，鍛煉學生的學習能力和思考能力。引導學生識別外部環境對系統性能的影響，思考對應的改善方法。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。引導學生思考更多系統優化例子，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 系統外部環境的優化1、進行新知引入2、分析測溫系統的運行環境3、優化機器人外部環境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，說明系統外部環境的優化在現實中的重要性，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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