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(共29张PPT)
第6单元 第4课
系统外部环境的优化
（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
在系统外部环境优化过程中遵守技术伦理规范，关注算法调整可能引发的安全隐患，培养负责任的技术改进态度。
利用编程工具模拟系统外部环境优化过程尝试多种参数组合方案，通过对比测试数据选择最优解形成迭代改进的创新意识。
通过模块化思想和算法设计，分解系统外部环境优化任务，建立抽象模型，验证优化方案的有效性。
能识别外部环境对系统性能的影响，主动关注系统运行数据的变化规律，理解环境变化对系统外部环境的影响。
02
新知导入
活动背景
系统的外部环境对系统的运行会产生较大的影响，有时甚至会导致系统无法正常工作。所以，系统的优化不仅要考虑自身，还要注意优化系统的部环境。
我对机器人做了优化，但是遇到路况不好时，还是会出现问题！
除了机器人自
身，还要考虑它的运行环境。
02
新知导入
03
新知讲解
一、系统外部环境需优化
如图6-4-1所示，行人体温检测系统通过人脸识别技术、人体红外辐射检测技术可以快速检测人的体温。想一想体温检测系统的理想运行环境是怎样的？如果在户外简易遮阳棚中测温会对系统有怎样的影响？
活动：分析测温系统的运行环境
03
新知讲解
行人体温检测系统对温度较为敏感。户外的遮阳棚中，随着天气温度的变化，会导致系统测温不准确甚至失灵。因此应该将系统部署到温度较为稳定且适中的环境中，减小环境温度对系统的影响。
通常情况下，我们需要分析对系统产生干扰的因素。在部署系统的时候，有针对性地对系统运行的外部环境进行优化，减弱对系统的干扰，从而保障系统能够正常运行。
03
新知讲解
核心结论
系统的外部环境对运行稳定性有显著影响，优化外部环境可以有效提升系统性能。通过选择合适的运行环境、改进设备设计以及定期维护，可以确保系统在复杂环境中的稳定运行。
优化外部环境可提升系统性能，需调节温度、光线、湿度，减少电磁干扰。
活动：优化机器人的外部环境
03
新知讲解
仔细观察机器人行走的环境，有哪些不利的因素？尝试提出你的改善方法，并填入表6-4-1中。
03
新知讲解
环境的不利因素 改善方法
光线过强或过弱 使用遮光罩或增加光源，确保光线适中
道路标记线模糊 重新绘制或使用更醒目的标记线
地面不干净 清理地面，确保地面平整无杂物
噪音干扰 增加隔音材料或选择噪音较小的环境
电磁干扰 增加屏蔽装置，减少电磁干扰
表6-4-1 优化机器人的外部环境
03
新知讲解
分析机器人的外部干扰因素，进行有针对性的改善，能够有效提升机器人行走的稳定性。虽然改善系统外部环境有助于系统的稳定运行，但有时人们难以消除外部环境的干扰，此时系统必须加强自身的抗干扰能力，进行自我优化，进而提升系统的性能。
03
新知讲解
核心结论
本次活动的最大价值在于确立了"环境可优化+系统自适应"的双轨并进优化模式，为类似系统的环境优化提供了可复制的解决方案和实施路径。建议后续重点完善环境数据的实时采集与分析能力，进一步提升优化工作的精准性和时效性。
04
课堂练习
一、选择题
1.智能交通信号灯通过什么方式减少拥堵。（ ）
A. 增加信号灯数量 B. 动态调整信号灯时长 C. 减少道路宽度
2. 以下哪种技术可以根据早晚高峰动态调整车道数量。（ ）
A. 绿波带 B. 潮汐车道 C. 智能路灯
B
B
04
课堂练习
3.体温检测系统在户外遮阳棚中测温，可能会受到哪些影响。( )
A. 温度变化 B. 光线变化 C. 湿度变化
4.以下哪种方法能优化机器人行走环境。( )
A. 增加机器人重量 B. 改善道路标记线 C. 增加机器人速度
5.智能家居系统中，以下哪种设备可以根据环境光线自动调节亮度 。（ ）
A. 智能温控器 B. 智能灯泡 C. 智能音箱
A
B
B
二、判断题
1.系统的外部环境对运行稳定性没有影响。 （ ）
2.调整齿轮传动比能让电机动力更强。 （ ）
3.智能家居系统可以根据环境光线自动调节灯光亮度。 （ ）
4.优化硬件时不需要考虑环保问题。（ ）
5. 优化外部环境时，机器人颜色是需要优先考虑的。（ ）
6.工业机器人在强电磁干扰环境下无法正常工作。（ ）
√
√
X
04
课堂练习
X
X
X
04
课堂练习
三、操作题
通过调整自动驾驶汽车的路径规划参数，观察行驶路径的变化，理解系统优化的重要性。
1. 设置避障传感器参数：
打开机器人控制程序，进入避障传感器参数设置界面。
分别设置避障传感器灵敏度参数为低灵敏度、中灵敏度、高灵敏度。2. 直接得出结论低灵敏度：
效果：机器人避障反应较慢，碰撞次数较多，但完成时间较短。
结论：适合在简单环境中使用，速度快但安全性较低。
04
课堂练习
中灵敏度效果：机器人避障反应适中，碰撞次数较少，完成时间适中。
结论：适合在中等复杂环境中使用，兼顾速度与安全性。
高灵敏度效果：机器人避障反应迅速，碰撞次数极少，但完成时间较长。
结论：适合在复杂环境中使用，安全性高但速度较慢。
总结： 最优参数为:中灵敏度，能够在大多数环境中兼顾速度与安全性。
进一步优化建议：结合环境复杂度动态调整灵敏度参数。
05
拓展延伸
森林火灾预警系统优化
1.优化措施：在森林中部署多个温度传感器和摄像头，实时监测环境化，使用无人机进行定期巡查，覆盖难以到达的区域。结合AI算法分析传感器数据，提高火灾预警的准确性。
2.优化效果：减少火灾发生频率，降低火灾损失。
案例：某森林火灾预警系统成功预警多起火灾，火灾损失减少50%。
05
拓展延伸
生态系统的环境调节
湿地水位调节原理：通过人工调控水位，维持湿地生态平衡，保护动植物栖息地。
优化效果：提升湿地生物多样性，改善水质。
案例：某湿地公园通过水位调节，鸟类数量增加30%，水质明显改善。
05
拓展延伸
智能家居的环境优化
智能温控系统原理：通过温度传感器实时监测室内温度，自动调节空调或暖气设备。
优化效果：提升居住舒适度，节省能源。案例：某智能家居系统节省能源20%，用户满意度提升25%。
智能照明系统原理：根据环境光线和用户习惯自动调节灯光亮度，实现节能照明。
优化效果：减少电能消耗，延长灯具寿命。
05
拓展延伸
工业机器人的环境适应
工厂环境优化原理：通过改善工厂温度、湿度和空气质量。
优化措施： 安装空调和除湿设备，保持工厂温度在20°C至25°C，湿度在40%至60%。使用空气净化器减少灰尘和污染物，确保机器人传感器精度。
优化效果：减少机器人故障率，提高生产效率。
案例：某工厂优化环境后，机器人故障率下降25%，生产效率提升18%。
05
拓展延伸
机器人抗干扰设计
原理：通过增强机器人抗电磁干扰能力，确保在复杂环境中稳定运行。
优化效果：提高机器人在强电磁干扰环境下的稳定性。
案例：某工业机器人在强电磁干扰环境下仍能正常工作，故障率降低40%。
06
课堂总结
·
1
引入新知内容
系统外部环境的优化
2
分析测温系统的运行环境
4
优化机器人的外部环境
5
完成课题练习
1
2
3
4
4
进行相关知识拓展
5
07
板书设计
系统外部环境的优化
1、进行新知引入
2、分析测温系统的运行环境
3、优化机器人外部环境
4、完成课堂练习
5、进行知识拓展
课后作业。
1、系统外部环境优化在现实的案例。
08
课后作业
1、通过查阅文献，找出一个实际案例，说明系统外部环境的优化在现实中的重要性，并进行总结。
案例：优化机器人避障功能
通过调整机器人避障传感器的灵敏度参数,观察室内温度变化，理解外部环境优化的重要性。
1. 设置温度感应参数：
打开智能温控系统控制程序，进入温度感应参数设置界面。
分别设置温度感应参数为低灵敏度、中灵敏度、高灵敏度。
2. 准备测试环境：在房间内布置不同温度的环境（如高温、中温、低温)。
在房间内放置温度传感器，实时监测环境温度。

3.进行测试：启动智能温控系统，分别测试不同温度感应参数下的温控情况。
测试：低中高灵敏度。
每次测试记录以下数据： 室内温度（摄氏度）电能消耗（千瓦时）。
4. 得出结论：
确定最优温度感应参数，使温控系统兼顾舒适度与节能。
总结参数调整对系统性能的影响，提出进一步优化建议。
5.目标：
理解温度感应参数对温控系统节能效果的影响。
培养参数调试与数据分析的科学探究能力。
08
课后作业
08
课后作业
案例：教室照明系统
示例:教室照明系统问题：光线不均匀，部分区域过亮或过暗。
优化措施：
1. 安装光敏传感器，实时检测教室光线强度。
2. 使用可调节亮度的LED灯，根据光线强度自动调节亮度。
3. 增加遮光窗帘，避免阳光直射导致光线过强。
预测效果：
1. 节省电能20%。
2. 提升学生学习舒适度，减少眼睛疲劳。
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