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第1课《影响系统运行的因素》教学设计
课题 影响系统运行的因素 单元 第六单元 学科 信息科技 年级 六年级下
核心素养目标 信息意识：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。计算思维：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。数字化学习与创新：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。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。
教学重点 1、外部因素影响系统运行状态。2、内部因素影响系统运行状态
教学难点 1、正确认识内外部因素。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 板书课题。1、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2、观看教学视频《影响飞机分析的因素》。 学习新知引入，观看教学视频。 用提问的方式引入课题，增强课堂互动性。将学生的注意吸引到课堂。
讲授新课 新知讲解：一、外部因素影响系统运行状态活动：探析影响系统的外部因素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。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。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。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。夏天，门窗打开时，空调的制冷效果会受到影响。.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。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。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。不稳定现象原地打转一直偏左行走突然停止路径偏离可能原因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1. 电源接触不良或电池电量耗尽2. 碰撞传感器误触发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。拓展阅读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。。三、课堂练习完成教材15—18页相关课堂练习题。四、拓展延伸1、系统运行的核心组成硬件部分 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）。 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）。 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）。2、内部因素详解 （系统自身问题）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。3、外部因素详解 （环境影响）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)。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）。4、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）。5、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。 完成填空并认识负反馈中的偏差。完成小组讨论。学习核心结论。完成影响机器人的内部因素寻找生活中的例子。完成课堂练习。进行课外知识拓展。 结合冰箱储存食物情境练习，引入影响系统的外部因素，锻炼学生的学习能力和思考能力。结合生活中的具体例子，引导学生完成影响系统的外部因素的理解和掌握，锻炼学生的学习能力和观察能力进行内容总结性学习。培养学生思考能力和实际动手能力，提高学生的注意力和课堂参与度。引导学生思考更多正反馈例子，加深所学知识内容。在课堂练习中强化所学知识内容。拓宽学生知识面。
课堂小结 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 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
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。 布置作业 拓展学生的学习能力
课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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