资源简介 (共42张PPT)第二单元 第3节编程实践把眼护（北师大）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801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能够了解反馈控制对灯光稳定护眼的重要性，树立规范设计模块、保障系统稳定的责任意识。能够借助流程图、实验数据等工具，分析反馈控制的优势，构建系统拆分与优化的认知思路。能够梳理护眼灯反馈系统的模块化拆分流程链条，理解 “模块划分 — 独立开发 — 系统整合” 的实现逻辑。能够感知护眼灯反馈系统中各模块的功能边界与潜在风险，理解模块故障、协同失效与灯光稳定运行的关联。03新知讲解新知导入03新知讲解光线稳定才护眼昨天，我家的灯突然闪烁，忽明忽暗。在忽明忽暗的灯光下学习，容易引起视觉疲劳。03新知讲解光线稳定才护眼我家用的是护眼灯，亮度一直很稳定。实验主控板可以模拟护眼灯的这一特性，我们一起试试吧!03新知讲解实验目标:编写程序控制实验主控板的RGB灯，使其亮度与设置的目标值尽量一致。光线稳定才护眼03新知讲解小贴士RGB灯中每个颜色通道的取值都是0~255的整数，通过改变每个颜色通道的取值，可以调整灯的亮度。光线稳定才护眼03新知讲解光线稳定才护眼既然可以设置RGB灯的亮度，那么使该亮度等于我们设置的目标值就可以了，这个实验很简单!03新知讲解你同意小欣的想法吗 为什么 光线稳定才护眼我的想法:不同意因为我们实际感受到的亮度，是 RGB 灯自身的亮度和环境光亮度的叠加效果。如果只把 RGB 灯的亮度设置为目标值，当环境光变亮 / 变暗时，人眼感受到的总亮度会偏离目标值，无法保持稳定，也就达不到护眼的效果。因此，必须结合环境光的反馈，动态调整 RGB 灯的亮度，才能让总亮度稳定在目标值。03新知讲解光线稳定才护眼03新知讲解流程设计我来辨我们感受的亮度应该是RGB灯的亮度叠加环境光的亮度。按照你这么分析，仅仅让RGB灯的亮度等于目标值是不够的，还得考虑环境光的亮度。03新知讲解流程设计我来辨对，可怎么得知环境光的亮度呢 还记得光强传感器吗 它可以感知光并返回亮度。03新知讲解利用光强传感器的值，我们可以获知RGB灯的亮度与环境光的亮度之和，这就是我们感受到的亮度。如图所示。流程设计我来辨03新知讲解护眼灯模拟系统会使用光强传感器检测光的亮度，然后在系统内与目标值进行比较，确定输人RGB灯的亮度，从而对RGB灯进行控制，这是一个典型的反馈系统。请根据该图，分析护眼灯模拟系统的流程图。流程设计我来辨03新知讲解算法将目标值设为 50，并将 RGB 灯最初的亮度赋值为 0。点亮 RGB 灯后，将光强传感器的值赋值给变量 当前值，该变量受 RGB 灯的亮度及环境光的亮度的影响。如果该变量小于目标值，则将 RGB 灯的亮度增加 1，否则 判断当前值是否大于目标值，若是则将 RGB 灯的亮度减 1；若当前值等于目标值，则不做调整。流程设计我来辨03新知讲解流程图是否正确 如果不正确，说出你的理由。流程设计我来辨我的想法:不正确。理由：RGB 灯的亮度取值范围是0~255（每个颜色通道的合法范围），但流程图没有对亮度的上下限做保护：当亮度已经降到0时，如果当前值仍大于目标值，算法会继续执行 “亮度 - 1”，导致亮度变成负数，超出合法范围，程序会出错或无法控制灯光；当亮度已经升到255时，如果当前值仍小于目标值，算法会继续执行 “亮度 + 1”，导致亮度超过最大值，同样无法实现预期控制。03新知讲解思考:当环境光很亮时，光强传感器感知的亮度很大，导致“当前值远大于目标值”，流程图所示的算法会降低RGB灯的亮度。假设RGB灯的亮度已经降为0了，此时算法会怎么样 编程实践来体验03新知讲解编程实践来体验算法依然会将亮度减1。但是亮度已经是最小值了，减1不能再次降低RGB灯的亮度。03新知讲解编程实践来体验这时候我们可以对判断条件1进行修改，变成“当前值>目标值且亮度>0”。修改后，只有当亮度>0时，才会对亮度进行减1的操作。03新知讲解思考:算法给目标值赋值为50，该值可以根据用户的需求修改。假设该值设置得比较大，如300，试分析会出现什么问题，我们应该怎么解决。编程实践来体验03新知讲解环境光比较暗会导致 “当前值远小于目标值”，根据流程图，算法会 增加 RGB 灯的亮度。假设 RGB 灯的亮度已经为 255 了，增加变量 亮度 也不能提升 RGB 灯的亮度。我们可以借鉴上述方法来解决这一问题：修改程序中的判断条件②，将其变为 “当前值 < 目标值 且 亮度 < 255”。这样，只有当 RGB 灯的亮度 小于 255 时，才会增加变量 亮度 的值。编程实践来体验03新知讲解编程实践来体验如果RGB灯的亮度已经达到边界，不能再增加或者降低亮度了，那岂不是不能达到我们设定的目标了 这种情况下，确实无法达到我们设定的目标。但我们已经在可以控制的范围内尽量向目标靠近了，是可行范围内的最优决策。03新知讲解根据上述讨论，使用图b所示的程序块在编程平台上补全程序(图a)，并观察实验效果。编程实践来体验03新知讲解小贴士1.为更好地体现实验效果，可将实验主控板朝向能反光的平面，使光强传感器能更容易地捕获RGB灯的亮度，同时避免因环境光过强而无法通过调控实验主控板实现实验目标。2.为量化显示实验效果，我们在程序中增加了“打印(自动换行)[当前值]”的程序块，该程序块会将亮度以数值的形式打印出来。编程实践来体验03新知讲解图显示了将目标值设为50时，光强传感器在一段时间内检测到的值。从图中可以看出，在RGB灯的调节下，亮度从最初低于10开始一直上升，然后在50上下轻微浮动，实现了我们的实验目标。图示分析效果显03新知讲解将程序中的目标值设为45~65的任何值，运行程序并尝试使用合适的软件绘制光强传感器获取的值。图示分析效果显03新知讲解勤学好思收获多基于本次反馈效应实验，还可以设置什么样的反馈机制以便更好地控制灯光亮度 可以从以下几个方向优化反馈机制：动态步长调整：不是每次只 ±1，而是根据差值大小调整步长（比如差值大时步长大，差值小时步长小），既加快响应速度，又减少超调。设置 “死区”（滞环）：当当前值在目标值 ±2 以内时，不调整亮度，避免灯光在目标值附近频繁闪烁，提升稳定性。03新知讲解练一练在本任务的实验中，有同学提出了新的亮度控制方法:在每次调整亮度时，调整的幅度为目标值与当前值的差值。根据这一想法，他完成了后图所示的程序。03新知讲解练一练将程序上传至编程平台，放置实验主控板至合适位置，运行程序。观察实验结果，使用软件绘制光强传感器的值，与前面的图作对比。说说你的发现，并分析产生该现象的原因。两款程序效果差异显著。以差值为调整幅度的新程序响应速度快，能快速接近目标亮度，但步长不受约束，极易出现亮度超调，还会反复来回振荡，整体波动幅度更大。采用固定 ±1 步长的原程序调整速度较慢，不过每次亮度变化幅度小，基本不会出现超调，运行状态更加稳定。简言之，新程序优先保证调节速度，原程序则牺牲速度，换取了更好的稳定性。03新知讲解评价卡评价卡 在编写程序的过程中，我能分析遇到的问题并尝试解决。 我能通过绘图直观展示护眼灯模拟系统的反馈效果。 03新知讲解在本单元中，我们认识了系统的开环控制和闭环控制及它们的特点;掌握了正反馈和负反馈的特点，并能通过实验体验反馈效果。单元总结反思03新知讲解谈谈利用反馈的原理在提升学习效率、改进生活习惯等方面的经验或启示。单元总结反思借助反馈原理，学习中要及时检验成效、梳理短板，灵活调整学习方法；改善生活习惯也需定期自查复盘。像智能调控一样持续修正行为、循序渐进优化，既能提升做事效率，也能让改变更稳定、更容易坚持。04课堂练习一、选择题1、RGB 灯正常亮度范围是（ ）A. 0~255 B. 1~255C. 0~100 D. 1~1002、定步长调节程序，灯光每次变化值为（ ）A. ±2 B. ±1C. ±5 D. ±10AB04课堂练习3、差值式步长调节最容易出现的问题是（ ）A.卡顿 B.超调振荡C.亮度不变 D.光线变暗4、防止亮度变为负数，需增加的条件是（ ）A.亮度 > 0 B.亮度 < 255C.当前值不变 D.目标值增大BA04课堂练习二、判断题1、原始流程图未限制亮度上下限，程序会出现异常。（ ）2、固定 ±1 步长调节，灯光响应速度最快。（ ）3、设置合理区间，可避免灯光频繁闪烁。（ ）4、反馈调节仅能应用在灯光控制中。（ ）√X√X05拓展延伸智能路灯的传感器05拓展延伸巧用反馈促提升反馈原理可运用在学习和生活中。及时检验学习效果、找出短板并调整方法，持续修正自身行为。像灯光调控一样循序渐进优化习惯，能让状态更稳定，稳步提升整体效率。05拓展延伸调节步长有技巧步长大小直接影响控制效果，大步长响应迅速，却容易产生振荡；小步长运行稳定，但调节速度偏慢。实际使用可灵活搭配步长，兼顾调节效率与设备运行的平稳性。08板书设计编程实践把眼护一、光线稳定才护眼二、流程设计我来辨三、编程实践来体验四、图示分析效果显课后作业:1、请结合本课知识，简述怎样做才能避免灯光调节出现超调和亮度越界的问题。https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine 展开更多...... 收起↑ 资源列表 【北师大】《信息技术》六年级下册 第二单元 第3节 《编程实践把眼护》.pptx 拓展视频.mp4 拓展视频2.mp4 新知导入.mp4
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