资源简介

(共43张PPT)
第三课时
改变状态——系统也有“情绪”
（湘教版）六年级
上
01
学习目标
内容总览
02
新知导入
03
探究新知
04
课堂练习
05
课堂总结
学习目标
能从生活电器中发现系统不同输出表现，理解系统“情绪”本质是系统运行状态。
01
拆解噪声提醒装置四级工况，掌握多条件分级判断逻辑，能用输入-计算-输出梳理系统变化。
02
借助主控板、传感器完成噪声提醒简易编程，尝试提出装置优化方案。
03
结合噪声管控实例，树立利用智能设备优化校园环境的实用创新意识。
04
信息意识
计算思维
数字化学习与创新
信息社会责任
新知导入
本课中你将学习：
如何分析系统的状态
如何设计表示系统状态的装置
什么是系统的“情绪”
新知导入
如果用系统的观点看待我们自己，不同情况下表现出来的表情就是我们状态的“输出”。其他系统在外界环境的作用下，也会产生不同的输出，系统因此表现出不同的“情绪”。
探究新知
环节1：输出体现系统的内在状态
右图是空调系统表现出来的“情绪”，你能猜出这台空调处在一种什么状态吗
探究新知
环节1：输出体现系统的内在状态
面对不同的输入指令，空调系统都会表现出怎样的外在“情绪”，这些“情绪”又代表其怎样的内在状态呢 请把你的想法填入表中。
输入 外在“情绪” 内在状态
输入“启动”命令 无反应 猜测“坏了、故障”
输入“制冷”命令 正常工作
输入“制冷”命令 猜测“坏了、故障”
输入“制热”命令 正常工作
输入“制热”命令 猜测“坏了、故障”
探究新知
环节1：输出体现系统的内在状态
输入 外在“情绪” 内在状态
输入“启动”命令 无反应 猜测“坏了、故障”
输入“制冷”命令 出冷风、风机运转、外机工作 正常工作
输入“制冷”命令 不出风/出常温风、整机无运转 猜测“坏了、故障”
输入“制热”命令 出热风、风机运转、外机启动 正常工作
输入“制热”命令 不出风/吹冷风、机器静止不动 猜测“坏了、故障”
参考
探究新知
环节1：输出体现系统的内在状态
系统的输出可以看作系统的“外在情绪”，而系统的内在状态可以通过输出推断。如果将“输入”看作我们对系统发出的指令，“输出”则可以看作具体的执行环节，最常见的“输出”是打开或者关闭某些“开关”，从而控制系统实现某些功能。
探究新知
课间时，楼道里嘈杂的吵闹声导致学生听不清学校的广播，老师对此很苦恼。能不能想一个办法，在楼道声音过大时给出提醒，让学生降低音量，保持楼道安静呢
环节2：制作噪声提醒装置
问题情景
探究新知
如果能在楼道里安装一个实时提醒大家噪声过大的装置，就能解决这个问题了。下面，让我们一起运用所学知识，探索如何制作噪声提醒装置吧!
环节2：制作噪声提醒装置
头脑风暴
探究新知
你是否仍然感到无从下手呢 可以尝试“以终为始”，从装置的最终状态入手，反向推导“什么样的输入，经过怎样的计算，采用怎样的输出，最终使得系统表现为这种状态”。
环节2：制作噪声提醒装置
头脑风暴
探究新知
你是否仍然感到无从下手呢 可以尝试“以终为始”，从装置的最终状态入手，反向推导“什么样的输入，经过怎样的计算，采用怎样的输出，最终使得系统表现为这种状态”。
环节2：制作噪声提醒装置
头脑风暴
制作噪声提醒装置的关键是从输出的状态进行推理，以确定输入的条件。
探究新知
先分析噪声提醒装置都有哪些状态，反向推导相应状态下系统的“输入一计算一输出”，如表所示。
环节2：制作噪声提醒装置
噪声提醒装置的控制过程
状态编号 状态名称 状态描述 输入/计算/输出
状态1 正常状态 正常工作，声音值不超过设定值，显示噪声数值，显示“笑脸” 输入：外界声音计算：判断声音值是否小于或等于设定值输出：(1)噪声数值；(2)显示“笑脸”
状态2 1级报警 声音值高于设定值，显示噪声数值，指示灯变为红色，显示“哭脸” 输入：外界声音计算：判断声音值是否大于设定值且小于或等于2倍设定值输出：(1)噪声数值；(2)打开红色指示灯；(3)显示“哭脸”
探究新知
先分析噪声提醒装置都有哪些状态，反向推导相应状态下系统的“输入一计算一输出”，如表所示。
环节2：制作噪声提醒装置
噪声提醒装置的控制过程
状态编号 状态名称 状态描述 输入/计算/输出
状态3 2级报警 声音值高于设定值的2倍，显示噪声数值，红色灯和黄色灯交替闪烁5次，显示“哭脸” 输入：外界声音计算：判断声音值是否大于2倍设定值且小于或等于3倍设定值输出：(1)噪声数值；(2)红色灯和黄色灯交替闪烁5次；(3)显示“哭脸”
状态4 3级报警 声音值高于设定值的3倍，显示噪声数值，红色灯和黄色灯交替闪烁5次，显示“哭脸”，拉响警报 输入：外界声音计算：判断声音值是否大于3倍设定值输出：(1)噪声数值；(2)红色灯和黄色灯交替闪烁5次；(3)显示“哭脸”；(4)拉响警报
探究新知
控制过程与状态变化：噪声提醒装置开始工作，装置计算部分获得一个设定的声音值作为标准值，声音传感器实时捕获外界环境声音，并传给装置的计算部分，计算部分将外界环境声音值与“设定值”“2倍设定值”“3倍设定值”分别进行比较，如果外界环境声音值在某个状态持续一段时间，那么判定噪声提醒装置进入该状态，执行该状态下的输出操作。
环节2：制作噪声提醒装置
噪声提醒装置的控制过程
探究新知
使用主控板通过编程制作一个简易噪声提醒装置。按照前面的方案设计，要想模拟噪声提醒装置，我们需要按照输入、计算、输出、其他四部分准备设备，如下图和表所示。
环节3：利用编程模拟噪声提醒装置的工作过程
探究新知
环节3：利用编程模拟噪声提醒装置的工作过程
部分 设备 功能
输入 声音传感器 收集声音
计算 主控板 判断是否需要噪声提醒
输出 LED 灯、OLED 屏、点阵屏、喇叭 进行噪声提醒
其他 电池、连接线 提供电能、连接设备
探究新知
下面设计与计算部分相配套的算法。
环节3：利用编程模拟噪声提醒装置的工作过程
算法描述
探究新知
下面设计与计算部分相配套的算法。
环节3：利用编程模拟噪声提醒装置的工作过程
算法描述
探究新知
下面设计与计算部分相配套的算法。
环节3：利用编程模拟噪声提醒装置的工作过程
算法描述
探究新知
下面设计与计算部分相配套的算法。
环节3：利用编程模拟噪声提醒装置的工作过程
算法描述
探究新知
我们已经初步设计出噪声提醒装置，接下来分步完成计算部分的程序。
环节3：利用编程模拟噪声提醒装置的工作过程
程序实现
1.输出环境噪声参数值
主板上的OLED屏可以显示文字信息，如下图所示，借助编程软件“显示”指令与“文本”指令，即可清晰地在OLED屏中显示当前环境的声音值。
探究新知
我们已经初步设计出噪声提醒装置，接下来分步完成计算部分的程序。
环节3：利用编程模拟噪声提醒装置的工作过程
程序实现
2.判断并输出提示信息
借助选择结构判断环境声音值的大小，利用指示灯输出提示信息，如右图所示。
探究新知
我们已经初步设计出噪声提醒装置，接下来分步完成计算部分的程序。
环节3：利用编程模拟噪声提醒装置的工作过程
程序实现
除了用指示灯提示，还可以借助图形化编程软件编写程序，显示“笑脸”“哭脸”，使提示信息更加生动形象。程序及显示结果如右图所示。
探究新知
我们已经初步设计出噪声提醒装置，接下来分步完成计算部分的程序。
环节3：利用编程模拟噪声提醒装置的工作过程
程序实现
在程序设计中要注意开机时清空屏幕。如果环境声音值大于1000，显示“哭脸”，如果环境声音值小于或等于1000，显示“笑脸”。
探究新知
可以分别从输入、计算、输出三个环节，系统、全面地考虑当前的噪声提醒装置的优点和不足，如表所示。
环节3：利用编程模拟噪声提醒装置的工作过程
反思与改进
环节 优点 不足
输入 声音监测灵敏 声音快速变换时，系统状态不稳
计算 逻辑严谨，分级判断，合理准确 增加 10 秒内的噪声平均值判断，消除瞬时报警。增加分时段监测，避免上课时的误报
输出 形象、生动 屏幕小，距离远时提示效果差
探究新知
环节4：系统的“情绪”输出
像噪声提醒装置一样，生活中还有很多系统，面对不同的环境、不同的输入时，会处于不同的状态。例如空气质量监测仪，能够监测PM2.5、CO 等环境数据，并通过屏幕显示数据。
探究新知
环节4：系统的“情绪”输出
例如，加湿器能够显示环境湿度值，并能根据环境湿度控制是否开始加湿。这些“情绪”输出，不仅体现了系统的智能水平，更成为连接人与技术的重要桥梁，能极大地提升用户体验。
探究新知
环节5：跨场景系统状态探究
我们掌握了楼道噪声提醒装置的多状态逻辑，生活中校园、出行、家居还有大量具备多状态、有“情绪”的智能系统，它们同样依靠「输入-计算-输出」实现状态切换。
探究新知
环节5：跨场景系统状态探究
案例1：校园智能门禁系统。刷卡/人脸识别（输入）→主控验证判断（计算）→开门/红灯警示/语音提示（输出），对应正常通行、身份不符、陌生人逗留三种状态。
探究新知
环节5：跨场景系统状态探究
案例2：户外智能路灯系统。光线传感器采集亮度、人体传感器感应行人（输入）→主控对比亮度阈值、判断人员活动（计算）→灯全亮、半亮、熄灭（输出），区分白天、夜间无人、夜间有人三种运行状态。
探究新知
环节5：跨场景系统状态探究
探究任务：以小组为单位，任选智能门禁/智能路灯其中一个系统，仿照课堂噪声装置的分析方式，梳理它的工作状态、对应输入、计算规则、输出表现，并说一说该系统不同输出代表了怎样的“系统情绪”。
探究新知
环节6：探索
根据表中噪声提醒装置的优点和不足，优化设计方案，并尝试画出新的噪声提醒装置流程图。
探究新知
环节6：探索
一、变量初始化
创建1级报警变量：初始值=声音设定值1000
创建2级报警变量：初始值=2×1级报警变量
创建3级报警变量：初始值=3×1级报警变量
新增：创建10秒声音采样数组/缓存
新增：创建平均声音值变量（初始=0）
新增：设置上课时段（例如：8:00–12:00，14:00–17:30，可自定义）
参考
探究新知
环节6：探索
二、主循环
采集实时声音值
更新10秒采样缓存：将最新声音值加入缓存，剔除超过10秒的旧数据
计算平均声音值=10秒采样总和÷采样数量
获取当前系统时间
判断是否为上课时段
如果是上课时间：
关闭所有声光输出、喇叭
屏幕显示：【上课中 静默监测】
仅后台记录数据，不触发任何报警
回到循环开头
如果是非上课时间：继续执行报警判断
探究新知
环节6：探索
三、非上课时间
条件1：平均声音值>3级报警变量
屏幕大号字体显示：严重超标（哭脸）
喇叭持续播放警报声
红灯常亮+黄灯闪烁
保持当前状态，直到平均值下降
条件2：平均声音值>2级报警变量
屏幕显示：中度超标（哭脸）
喇叭间歇提示音
红灯闪烁、黄灯常亮
保持当前状态
探究新知
环节6：探索
三、非上课时间
条件3：平均声音值>1级报警变量
屏幕显示：轻度超标（哭脸）
喇叭不响
红灯常亮、黄灯关闭
保持当前状态
条件4：平均声音值≤1级报警变量
屏幕显示：正常（笑脸）
关闭所有灯光
关闭喇叭
探究新知
环节7：拓展
请根据新的噪声提醒装置流程图优化程序，使装置的功能更加完善。
课堂练习
01
列举1种家电系统，写明输入指令、系统外在“情绪”和内部工作状态。
02
03
简述噪声提醒装置1级、3级报警的判定标准与输出效果。
结合课堂所学，从输入环节写出一条噪声提醒装置优化建议。
课堂总结
本节课我们以空调为切入点，明白了系统不同输出就是系统的“情绪”，输出变化代表系统内在状态改变。重点拆解噪声提醒装置，依据音量划分四级运行状态，梳理了声音传感器输入、主控分级计算、屏幕灯光喇叭输出的完整链路。回顾了装置现存优缺点，明确了优化方向。本课串联前两课输入-计算-输出知识，学会用多状态视角分析系统，为下节课制作楼道信号灯积累系统设计思路。
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php
让备课更有效
www.21cnjy.com
Thanks!

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