资源简介

(共32张PPT)
第6单元 第1课
影响系统运行的因素
（黔教版）六年级
下
1
核心素养目标
3
新知讲解
5
拓展延伸
7
板书设计
2
新知导入
4
课堂练习
6
课堂总结
课后作业
8
01
核心素养目标
信息意识
计算思维
数字化学习与创新
信息社会责任
在系统优化中关注技术应用的伦理规范（如数据隐私、设备安全），理解技术对社会的影响，树立负责任的技术开发与使用观念。
借助编程工具模拟不同因素对机器人行走的影响，通过迭代实验验证优化方案，培养基于数字技术的系统性创新思维。
通过分解系统运行中的硬件、软件与环境变量，建立因素间逻辑关系，运用抽象思维提出针对性优化策略，提升问题解决能力。
能识别影响机器人行走的内外部因素，主动获取数据并分析其与系统稳定性的关联，形成信息驱动的优化意识。
02
新知导入
活动背景
系统在运行过程中，不仅内部处于动态调节状态，同时也受到外部环境的影响。因此，探析影响系统运行的因素需要内外兼顾。
机器人在赛道上行走，为什么有时快、有时慢
机器人在运行时，会受到一些因素的影响。
02
新知导入
03
新知讲解
一、外部因素影响系统运行状态
1、用冰箱储存蔬菜、水果、肉类等，可以保持食物的新鲜，使用冰箱时，如果冰箱门没有关严实，会对冰箱的工作造成什么影响 请用反馈原理解释原因。
活动：探析影响系统的外部因素
03
新知讲解
1.冰箱门没关严会导致冰箱持续地制冷，其原因在于反馈给冰箱的实际温度与设定温度的偏差迟迟不能趋近于零，从而需要冰箱持续工作缩小偏差。2.由于冷气外泄和热气涌入的持续干扰，压缩机需要频繁启动且长时间运行才能维持温度。这会导致：能耗增加，部件磨损，制冷效果下降。
03
新知讲解
2、分析图 6-1-1 中的系统在运行时会受到哪些因素的影响。
图6-1-1 寻找影响系统的外部因素
03
新知讲解
1.夏天，门窗打开时，空调的制冷效果会受到影响。
2.在雷雨天气时，飞机的飞行会受到干扰，影响平稳飞行。如果我们关闭门窗或让飞机在晴天飞行就能改善空调系统的制冷效果，或提升飞机飞行的安全性。优化和改善影响系统正常工作的外部因素，可以使系统更稳定地运行。
03
新知讲解
核心结论
技术背后是科学思维
解决问题需像工程师一样拆解问题（如平衡、避障）、测试方案，理解技术原理（如PID控制）能帮助创造更实用的智能设备。
03
新知讲解
二、内部因素影响系统运行状态
活动：探析影响机器人的内部因素
观察机器人运行时的状态，记录其运行时出现的不稳定现象。想一想这些现象可能由哪些机器人的自身原因引起 填写表6-1-1。
03
新知讲解
不稳定现象 可能原因
原地打转 1. 左右轮动力输出严重失衡
2. 方向传感器（陀螺仪）数据失效
3. 转向控制程序出现死循环
一直偏左行走 1. 右轮直径大于左轮（或左轮胎压不足）
2. 右侧电机驱动电压不足
3. 重心分布左偏导致运动失衡
突然停止 1. 电源接触不良或电池电量耗尽
2. 碰撞传感器误触发
路径偏离 1. 导航地图数据错误
2. 左右轮直径不一致（如左轮磨损）
3. 陀螺仪校准偏移
表6-1-1 探析影响机器人的内部因素
03
新知讲解
机器人在道路上行走时，有时会出现行走时快时慢的现象，有时还会偏离道路。我们进一步分析发现，除了外部因素外，系统的内部因素也会影响系统正常运行。例如，安装机器人传感器位置时出现偏差;车轮组装不平衡;在编写程序时，没有考虑特殊情况下的传感器数值变化……这些系统内部因素的影响，会使系统运行不畅，严重时甚至导致系统崩溃。排除或优化这些影响因素，才能让系统稳定地运行。
03
新知讲解
机器人走不稳怎么办？
工程师会给机器人设计“平衡程序”，比如通过轮子速度微调保持平稳，类似人骑车时不断调整车把。这种技术也用在平衡车、无人机上，让它们动作更灵活安全。
拓展阅读
04
课堂练习
一、选择题 （每题5分，共20分）
1 .以下哪些属于影响系统运行的内部因素？（多选）( )。
A. 硬件故障 B. 软件程序错误
C. 环境温度过高 D. 电磁干扰
2.以下哪种情况属于外部环境因素对系统的影响？( )。
A. 机器人传感器损坏
B. 程序代码逻辑错误
C. 雨天导致路面湿滑，机器人打滑
D. 电池电量不足
AB
C
04
课堂练习
3.系统各部分的协调性对运行稳定性非常重要，以下哪项是协调性差的例子？( )
A. 传感器检测到障碍物后，机器人立即停止
B. 机械手臂动作与摄像头识别不同步
C. 空调根据室温自动调节制冷量
D. 智能音箱准确识别语音指令
4.以下哪种现象是环境因素影响系统的典型例子？( )
A. 电脑因程序漏洞死机 B. 手机因电池老化续航变短
C. 无人机在强风中飞行不稳 D. 机器人因电机过热停止工作
B
C
04
课堂练习
二、判断题 （每题5分，共15分）
1.内部因素主要指系统硬件和软件的设计问题，如传感器故障或程序错误。（ ）
2.外部环境因素不会影响信息系统的正常运行。（ ）
3.系统各部分的协调性（如传感器与执行器的配合）对系统稳定性无关紧要。（ ）
X
X
√
04
课堂练习
三、操作题
任务：分析一个“智能浇花系统”可能受到哪些内部和外部因素的影响，并提出优化建议。
要求：
列举至少2个内部因素（如传感器精度、程序逻辑）。
列举至少2个外部因素（如光照强度、土壤湿度）。
针对其中一个因素，设计解决方案（例如：如何应对雨天自动暂停浇水）。
04
课堂练习
内部因素：土壤湿度传感器误差、浇水程序逻辑错误。
外部因素：暴雨天气、长时间强光照射。
解决方案：添加雨水传感器，检测到降雨时自动关闭水泵，并通过手机APP提醒用户。
三、操作题
05
拓展延伸
系统运行的核心组成
1. 硬件部分
机械结构：如机器人的轮子、机械臂（物理部件的磨损、变形会导致运行偏差）。
电子元件：电机、传感器（如陀螺仪失灵会导致方向错误）、电池（电压不稳影响动力）。
2.软件部分
控制程序：代码逻辑错误（如循环条件错误导致机器人原地打转）。
数据处理：传感器数据计算错误（如将距离20cm误判为10cm）。
3.协同工作
输入→处理→输出：传感器采集数据→程序分析→执行器动作（任一环节出错都会导致系统故障）。
05
拓展延伸
内部因素详解 （系统自身问题）
分类 典型问题 原理与案例
机械问题 轮径不一致 左轮比右轮小1mm，每前进1米路径向右偏移约5cm。
电子问题 电机供电不足 右轮电压比左轮低10%，导致动力不足，机器人向左偏移(欧姆定律)。
程序问题 死循环逻辑错误 未设置循环终止条件，机器人持续执行转向命令
05
拓展延伸
内部因素详解 （系统自身问题）
解决方法：
机械：定期测量轮径，更换磨损部件。
电子：用万用表检测电路电压，修复接触不良。
程序：添加调试语句（如串口打印变量值），检查逻辑分支。
05
拓展延伸
外部因素详解 （环境影响）
分类 典型问题 原理与案例
物理环境 地面湿滑 轮胎与地面摩擦力减小，机器人打滑(摩擦系数降低)。
气候环境 强风干扰 风力>5级时，无人机姿态控制失效(空气动力学失衡)。
电磁环境 无线信号干扰 蓝牙遥控距离从50米缩短至10米(电磁波被其他设备干扰)。
05
拓展延伸
外部因素详解 （环境影响）
解决方法：
物理：改用防滑轮胎或增加配重。
气候：添加风速传感器，大风时自动暂停任务。
电磁：使用抗干扰通信协议（如Wi-Fi 5GHz频段）。
05
拓展延伸
系统优化的科学思维
问题分析流程：
观察现象 （如机器人偏左）→ 假设原因 （右轮动力不足/左轮摩擦大）→ 实验验证 （交换左右电机测试）→ 解决问题。
跨学科原理应用：
数学：通过轮径差计算路径偏移量（圆周长公式：C=πd）。
物理：摩擦力公式（F=μN）分析轮胎打滑条件。
信息技术：用编程模拟不同环境下的系统行为（如Scratch模拟机器人避障）。
05
拓展延伸
生活中的系统案例
电梯控制系统：
内部因素：按钮接触不良、程序楼层检测错误。
外部因素：超载、停电。
智能路灯系统：
内部因素：光敏传感器损坏、定时程序错误。
外部因素：雾霾天透光率下降、人为遮挡传感器。
06
课堂总结
1
引入新知内容
影响系统运行的因素
2
外部因素影响系统运行状态
3
探析影响机器人的内部因素
4
完成课题练习
5
进行相关知识拓展
1
2
3
4
5
07
板书设计
影响系统运行的因素
1、进行新知引入
2、外部因素影响系统运行状态
3、探析影响机器人的内部因素4、完成课堂练习
5、进行知识拓展
课后作业。
1、影响系统运行的因素在自然界中的应用。
08
课后作业
1、通过查阅文献，找出一个实际案例，说明影响系统运行的因素
在自然界中的重要性，并进行总结。
案例：蜜蜂蜂巢的温度调节系统
系统功能：维持蜂巢恒温（34-35℃），保障幼虫正常发育。
内部因素：1.工蜂协作行为：蜜蜂通过扇动翅膀促进空气流通（类似“风扇”），或聚集在巢口减少热量散失。2.信息素调控：蜂后释放化学信号，协调工蜂的保温或散热行动（类似“控制程序”）。
外部因素：1.环境温度骤变：夏季高温可能引发蜂群过度扇风，导致蜂蜜水分蒸发过快。2.巢穴结构损坏：外部动物破坏蜂巢外壳，导致保温性能下降。
08
课后作业
1、通过查阅文献，找出一个实际案例，说明反馈机制在自然界中的重要性，并进行总结。
案例2：候鸟迁徙的导航系统
系统功能：精确完成数千公里迁徙，避开障碍并找到栖息地。
内部因素：1.生物钟与遗传记忆：鸟类大脑内置迁徙路线（如北极燕鸥“S”形跨洋路线）。2.磁感应细胞：喙部含磁铁矿颗粒，感知地球磁场方向（类似“指南针传感器”）。
外部因素：1.地磁干扰：太阳耀斑活动扰乱地磁场，导致候鸟偏离航线。2.气候异常：暴风雨迫使鸟类改变飞行高度或路径，增加能量消耗。
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