资源简介

(共22张PPT)
情境导入：
本单元项目式 主题：防范可能存在的安全问题
为了保障系统安全运行，系统设计师通常会设计行多安全保障措施。
例如，载人航天工程是一项复杂且危险系数极高的系统，任何错误都会对航天员的生命安全构成严重威胁，除了运载火箭自身有一套完整的故障检测系统，
系统设计师还分别针对火箭发射阶段、低空飞行阶段和高空飞行阶段设计了逃逸塔和高空逃逸发动机，以确保紧急情况下箭船分离，为航天员提供更多的安全保障。这种通过增加设备的层层保障，使系统更加安全的思想就是冗余设计的思想。
《3.2冗余设计让系统更安全》
2023年电子工业出版社 六年级上册
-第3单元 防范可能存在的安全问题 -
珠珠老师
信息科技 课件
2022新版课标内容
1
活动1：认识冗余设计
2
活动2：模拟单一模块检测的效果
3
活动3：模拟冗余设计的检测效果
《目录》
信息科技
01
认识冗余设计
活动1
01.知识点讲解
像载人航天一样，我们身边的许多过程与控制系统为了确保系统运行的安全，也做了大量的安全设计。
例如，为避免冬天寒冷天气冻坏燃气热水器的水管，设计师从排气管、主机到进水阀门，设计了三重防冻保护装置，
如图3.2.1所示。即使其中一个没有达到预期目的，另外两个保护措施也依然会发挥作用，确保水管不会被冻坏。
活动1：认识冗余设计
01
01.知识点讲解
冗余设计
安全可靠是保障过程与控制系统正常运行的第一要求，为了达到这个目的，我们通常会采取冗余设计。
冗余设计是指在系统或设备的关键部分，设置一套以上能完成相同任务的工作元件、模块或子系统目的是减少系统出错或发生故障的概率。
活动1：认识冗余设计
01
知识点
01.知识点讲解
活动1：认识冗余设计
01
1.简单叙述燃气热水器三重保护装置各发挥了什么作用。如果工人未安装防冻保护装置，会出现什么后果
2.讨论一下冗余设计有什么意义，说一说你还知道的冗余设计案例，并填写到表 3.2.1 中。
讨论与交流
冗余设计案例 意义
指纹锁配备应急开锁钥匙
02
模拟单一模块检测
的效果
活动2
01.知识点讲解
02
现实生活中，电梯每次上下的人数都有不同，每个乘客动作的快慢也不同，电梯的自动门设计就需要充分考虑各种不同的应用场景，避免关门时将人或货物夹住而发生危险。
活动2：模拟单一模块检测的效果
01.知识点讲解
02
我们已经学过用红外线探测物体，接下来我们将利用1个红外线传感器来模拟电梯自动门的检测功能，如图 3.2.2所示。模拟实验搭建可参照图 3.2.3进行。
活动2：模拟单一模块检测的效果
01.知识点讲解
02
本实验中，我们设定如果检测到有人或物体正在通过门，就让RGB 灯亮红色，表示不能关门;如果没有检测到，则亮绿色，表示可以关门，参考程序如图 3.2.4 所示。
活动2：模拟单一模块检测的效果
01.知识点讲解
02
讨论与交流
活动2：模拟单一模块检测的效果
1.如果将红外线传感器的位置设置得高一点或低一点,是否会影响检测结果
2.模拟生活中不同身高的人、不同的物体通过电梯门,看看检测是否准确，说一说你的实验结果。
3.在什么情况下，检测会存在盲区，为什么
03
模拟冗余设计的
检测效果
活动3
01.知识点讲解
活动3：模拟冗余设计的检测效果
03
既然仅用一个红外线传感器检测不能保证测量的准确性，那我们尝试在不同的高度再增加一个红外线传感器，由两个红外线传感器共同完成检测任务，不论哪个红外线传感器检测到人或物体，均亮红灯，不能关门。
模拟实验搭建与参考程序如图3.2.5 和图 3.2.6 所示
01.知识点讲解
02
讨论与交流
活动3：模拟冗余设计的检测效果
1.用两个红外线传感器检测和用一个红外线传感器检测相比，有什么区别
2.是否还会存在检测盲区，如何解决
01.知识点讲解
活动3：模拟冗余设计的检测效果
03
现实生活中的电梯门使用多个红外线传感器，形成一道光幕，同时进行检测，使检测结果更加准确，如图3.2.7所示。
01.知识点讲解
活动3：模拟冗余设计的检测效果
03
为了进一步加强安全保护，有些电梯还在门的侧面安了触板，当电梯关门夹到人或物体时，触板被压下，电梯会停止关:动作并重新打开门。这些冗余设计为电梯的运行设置了一道道安全防线。
通过实验，我们发现冗余设计可以大大增加电梯运行的安全性，但仍存在检测不到的盲区，若物体处在盲区或某个模块工作不正常，还可能发生危险情况。
所以，我们乘坐电梯时一定要遵守规则，不要用身体或物体挡门，也不要在电梯关门时强行出入。
01.知识点讲解
活动3：模拟冗余设计的检测效果
03
为了安全，飞机采用了哪些冗余措施
飞机被誉为最安全的交通工具,为应对各种可能出现的意外情况，很多安全保障设施都采用了冗余设计的理念。
如为了防止火灾，飞机上安装了很多自动报警的设备，配备了气体和液体两套自动灭火系统，机舱里还配备了灭火器、灭火毯等应急器材;
为了在发生危险时能保障紧急撤离,在机身不同的位置设置了多个应急出口。
01.知识点讲解
活动3：模拟冗余设计的检测效果
03
飞机的飞行系统也有很多保障安全的冗余设计:飞机上配备了 3 套甚至更多的飞行管理计算机，对发出的控制指令相互验证，避免1套计算机出现故障而发出错误的指令;
飞机的操作系统除了电动控制外，还会配备液压控制和手动控制系统;
飞机上获取关键数据的传感器,均按冗余设计的要求安装2个甚至更多相同或同类的传感器，同时监测数据是否在合理的范围内。
《总结》
信息科技
1
活动1：认识冗余设计
2
活动2：模拟单一模块检测的效果
3
活动3：模拟冗余设计的检测效果
《感谢观看》
- Thank for Viewing -
珠珠老师
2023年电子工业出版社 六年级上册中小学教育资源及组卷应用平台
《3.2冗余设计让系统更安全》教学设计
教学内容分析
本节课是2022年电子工业出版社出版的六年级上册第三单元第2课。本节课分为三个活动：“认识冗余设计”“模拟单一模块检测的效果”“模拟冗余设计的检测效果”三部分内容组成。学生通过小组合作探究学习逐步掌握本节课的知识点，具备一定的小组合作能力、探究能力、创新能力等，提升信息社会责任，综合提升信息素养。
教学目标及核心素养指向
1、认识冗余设计（信息意识、计算思维） 2、学会如何模拟单一模块检测的效果（信息意识、计算思维、数字化学习与创新） 3、根据课本指引的过程，认识如何模拟冗余设计的检测效果（信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任）
教学重难点
教学重点： 认识冗余设计 学会如何模拟单一模块检测的效果 设计原因：了解冗余设计是本节课的主要内容，知识点的渗透需要作为重点内容。 教学难点： 根据课本指引的过程，认识如何模拟冗余设计的检测效果 设计原因：能认识如何模拟冗余设计的检测效果在操作上对学生来说比较困难，所以此部分对学生来说难度较高，应作为难点内容。
教学过程
1、情境导入（3分钟）
教师活动 学生活动
情境引入：为了保障系统安全运行，系统设计师通常会设计行多安全保障措施。 例如，载人航天工程是一项复杂且危险系数极高的系统，任何错误都会对航天员的生命安全构成严重威胁，除了运载火箭自身有一套完整的故障检测系统， 系统设计师还分别针对火箭发射阶段、低空飞行阶段和高空飞行阶段设计了逃逸塔和高空逃逸发动机，以确保紧急情况下箭船分离，为航天员提供更多的安全保障。这种通过增加设备的层层保障，使系统更加安全的思想就是冗余设计的思想。 学生听教师引导生活中的案例,学生讨论，回答提问
设计意图： 激发学生对冗杂设计的学习兴趣并快速进入学习状态。
2、新知讲授（35分钟）
教师活动 学生活动
活动1：认识冗余设计 知识讲解 像载人航天一样，我们身边的许多过程与控制系统为了确保系统运行的安全，也做了大量的安全设计。 例如，为避免冬天寒冷天气冻坏燃气热水器的水管，设计师从排气管、主机到进水阀门，设计了三重防冻保护装置， 如图3.2.1所示。即使其中一个没有达到预期目的，另外两个保护措施也依然会发挥作用，确保水管不会被冻坏。 冗余设计 安全可靠是保障过程与控制系统正常运行的第一要求，为了达到这个目的，我们通常会采取冗余设计。 冗余设计是指在系统或设备的关键部分，设置一套以上能完成相同任务的工作元件、模块或子系统目的是减少系统出错或发生故障的概率。 活动2：模拟单一模块检测的效果 知识讲解 现实生活中，电梯每次上下的人数都有不同，每个乘客动作的快慢也不同，电梯的自动门设计就需要充分考虑各种不同的应用场景，避免关门时将人或货物夹住而发生危险。 我们已经学过用红外线探测物体，接下来我们将利用1个红外线传感器来模拟电梯自动门的检测功能，如图 3.2.2所示。模拟实验搭建可参照图 3.2.3进行。 本实验中，我们设定如果检测到有人或物体正在通过门，就让RGB 灯亮红色，表示不能关门;如果没有检测到，则亮绿色，表示可以关门，参考程序如图 3.2.4 所示。 活动3：模拟冗余设计的检测效果 知识讲解 既然仅用一个红外线传感器检测不能保证测量的准确性，那我们尝试在不同的高度再增加一个红外线传感器，由两个红外线传感器共同完成检测任务，不论哪个红外线传感器检测到人或物体，均亮红灯，不能关门。 模拟实验搭建与参考程序如图3.2.5 和图 3.2.6 所示 现实生活中的电梯门使用多个红外线传感器，形成一道光幕，同时进行检测，使检测结果更加准确，如图3.2.7所示。 为了进一步加强安全保护，有些电梯还在门的侧面安了触板，当电梯关门夹到人或物体时，触板被压下，电梯会停止关:动作并重新打开门。这些冗余设计为电梯的运行设置了一道道安全防线。 通过实验，我们发现冗余设计可以大大增加电梯运行的安全性，但仍存在检测不到的盲区，若物体处在盲区或某个模块工作不正常，还可能发生危险情况。 所以，我们乘坐电梯时一定要遵守规则，不要用身体或物体挡门，也不要在电梯关门时强行出入。 为了安全，飞机采用了哪些冗余措施 飞机被誉为最安全的交通工具,为应对各种可能出现的意外情况，很多安全保障设施都采用了冗余设计的理念。 如为了防止火灾，飞机上安装了很多自动报警的设备，配备了气体和液体两套自动灭火系统，机舱里还配备了灭火器、灭火毯等应急器材; 为了在发生危险时能保障紧急撤离,在机身不同的位置设置了多个应急出口。 飞机的飞行系统也有很多保障安全的冗余设计:飞机上配备了 3 套甚至更多的飞行管理计算机，对发出的控制指令相互验证，避免1套计算机出现故障而发出错误的指令; 飞机的操作系统除了电动控制外，还会配备液压控制和手动控制系统; 飞机上获取关键数据的传感器,均按冗余设计的要求安装2个甚至更多相同或同类的传感器，同时监测数据是否在合理的范围内。 学生通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务 活动1：认识冗余设计 实践探究 1.简单叙述燃气热水器三重保护装置各发挥了什么作用。如果工人未安装防冻保护装置，会出现什么后果 2.讨论一下冗余设计有什么意义，说一说你还知道的冗余设计案例，并填写到表 3.2.1 中。 活动2：模拟单一模块检测的效果 小组合作探究 1.如果将红外线传感器的位置设置得高一点或低一点,是否会影响检测结果 2.模拟生活中不同身高的人、不同的物体通过电梯门,看看检测是否准确，说一说你的实验结果。 3.在什么情况下，检测会存在盲区，为什么 活动3：模拟冗余设计的检测效果 小组合作探究 1.用两个红外线传感器检测和用一个红外线传感器检测相比，有什么区别 2.是否还会存在检测盲区，如何解决
设计意图: 培养学生独立思考的能力，提高核心素养。
3、课堂小结（7分钟）
教师活动 学生活动
总结本课内容： 活动1：认识冗余设计 活动2：模拟单一模块检测的效果 活动3：模拟冗余设计的检测效果 学生一同回答并梳理知识
设计意图： 帮助学生梳理本节课知识，加深学生对知识的理解。
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学习单
1
活动1：认识冗余设计
班级：6年__班
组别：______
2
活动2：模拟单一模块检测的效果
3
活动3：模拟冗余设计的检测效果
实践探究
思考与讨论
思考与讨论
1.如果将红外线传感器的位置设置得高一点或低一点,是否会影响检测结果
2.模拟生活中不同身高的人、不同的物体通过电梯门,看看检测是否准确，说一说你的实验结果。
3.在什么情况下，检测会存在盲区，为什么
1.用两个红外线传感器检测和用一个红外线传感器检测相比，有什么区别 2.是否还会存在检测盲区，如何解决
21世纪载言
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己1总纪教肩

2世有
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21世纪载言
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1总纪教肩
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《3.2冗余设计让系统更安全》作业设计
作业分析
作业类型 R基础型作业 R探究型作业 实践型作业 跨学科综合作业
作业类别 R课时作业 单元作业 学期作业
应用场景 课前预习 R课中练习 课后作业
作业对象 R全体学生作业 学生根据情况可选作业
设计思路 通过比较、综合、拓展，巩固本节课知识点，举一反三，让学生自主探究，掌握新知，沟通交流，提升协作能力。
作业内容
【难度等级：★★】 图 3.2.8 是进入图书阅览室门闸的图片，请你观察并对比上单元我们做的模拟图书阅览室人数统计系统的实验，说一说它采用了哪些冗余设计。 【难度等级：★★】 2.图 3.2.9 是一款电陶炉的产品宣传彩页，请你说一说它采用了哪些冗余设计，这些设计分别用于避免发生什么事故 【难度等级：★★★★★】 3.图 3.2.10 是两款车载手机充电器的产品介绍页，你会选择哪-款，为什么
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