第6單元第1課影響系統(tǒng)運(yùn)行的因素（黔教版）六年級下1核心素養(yǎng)目標(biāo)3新知講解5拓展延伸7板書設(shè)計(jì)2新知導(dǎo)入4課堂練習(xí)6課堂總結(jié)課后作業(yè)801核心素養(yǎng)目標(biāo)信息意識(shí)計(jì)算思維數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新信息社會(huì)責(zé)任在系統(tǒng)優(yōu)化中關(guān)注技術(shù)應(yīng)用的倫理規(guī)范（如數(shù)據(jù)隱私、設(shè)備安全），理解技術(shù)對社會(huì)的影響，樹立負(fù)責(zé)任的技術(shù)開發(fā)與使用觀念。借助編程工具模擬不同因素對機(jī)器人行走的影響，通過迭代實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證優(yōu)化方案，培養(yǎng)基于數(shù)字技術(shù)的系統(tǒng)性創(chuàng)新思維。通過分解系統(tǒng)運(yùn)行中的硬件、軟件與環(huán)境變量，建立因素間邏輯關(guān)系，運(yùn)用抽象思維提出針對性優(yōu)化策略，提升問題解決能力。能識(shí)別影響機(jī)器人行走的內(nèi)外部因素，主動(dòng)獲取數(shù)據(jù)并分析其與系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)聯(lián)，形成信息驅(qū)動(dòng)的優(yōu)化意識(shí)。02新知導(dǎo)入活動(dòng)背景系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，不僅內(nèi)部處于動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)狀態(tài)，同時(shí)也受到外部環(huán)境的影響。因此，探析影響系統(tǒng)運(yùn)行的因素需要內(nèi)外兼顧。機(jī)器人在賽道上行走，為什么有時(shí)快、有時(shí)慢?機(jī)器人在運(yùn)行時(shí)，會(huì)受到一些因素的影響。02新知導(dǎo)入03新知講解一、外部因素影響系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)1、用冰箱儲(chǔ)存蔬菜、水果、肉類等，可以保持食物的新鮮，使用冰箱時(shí)，如果冰箱門沒有關(guān)嚴(yán)實(shí)，會(huì)對冰箱的工作造成什么影響?請用反饋原理解釋原因?；顒?dòng)：探析影響系統(tǒng)的外部因素03新知講解1.冰箱門沒關(guān)嚴(yán)會(huì)導(dǎo)致冰箱持續(xù)地制冷，其原因在于反饋給冰箱的實(shí)際溫度與設(shè)定溫度的偏差遲遲不能趨近于零，從而需要冰箱持續(xù)工作縮小偏差。2.由于冷氣外泄和熱氣涌入的持續(xù)干擾，壓縮機(jī)需要頻繁啟動(dòng)且長時(shí)間運(yùn)行才能維持溫度。這會(huì)導(dǎo)致：能耗增加，部件磨損，制冷效果下降。03新知講解2、分析圖6-1-1中的系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)會(huì)受到哪些因素的影響。圖6-1-1尋找影響系統(tǒng)的外部因素03新知講解1.夏天，門窗打開時(shí)，空調(diào)的制冷效果會(huì)受到影響。2.在雷雨天氣時(shí)，飛機(jī)的飛行會(huì)受到干擾，影響平穩(wěn)飛行。如果我們關(guān)閉門窗或讓飛機(jī)在晴天飛行就能改善空調(diào)系統(tǒng)的制冷效果，或提升飛機(jī)飛行的安全性。優(yōu)化和改善影響系統(tǒng)正常工作的外部因素，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定地運(yùn)行。03新知講解核心結(jié)論技術(shù)背后是科學(xué)思維?解決問題需像工程師一樣拆解問題（如平衡、避障）、測試方案，理解技術(shù)原理（如PID控制）能幫助創(chuàng)造更實(shí)用的智能設(shè)備。03新知講解二、內(nèi)部因素影響系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)活動(dòng)：探析影響機(jī)器人的內(nèi)部因素觀察機(jī)器人運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)，記錄其運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的不穩(wěn)定現(xiàn)象。想一想這些現(xiàn)象可能由哪些機(jī)器人的自身原因引起?填寫表6-1-1。03新知講解不穩(wěn)定現(xiàn)象可能原因原地打轉(zhuǎn)1.左右輪動(dòng)力輸出嚴(yán)重失衡2.方向傳感器（陀螺儀）數(shù)據(jù)失效3.轉(zhuǎn)向控制程序出現(xiàn)死循環(huán)一直偏左行走1.右輪直徑大于左輪（或左輪胎壓不足）2.右側(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓不足3.重心分布左偏導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)失衡突然停止1.電源接觸不良或電池電量耗盡2.碰撞傳感器誤觸發(fā)路徑偏離1.導(dǎo)航地圖數(shù)據(jù)錯(cuò)誤2.左右輪直徑不一致（如左輪磨損）3.陀螺儀校準(zhǔn)偏移表6-1-1探析影響機(jī)器人的內(nèi)部因素03新知講解機(jī)器人在道路上行走時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)行走時(shí)快時(shí)慢的現(xiàn)象，有時(shí)還會(huì)偏離道路。我們進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，除了外部因素外，系統(tǒng)的內(nèi)部因素也會(huì)影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。例如，安裝機(jī)器人傳感器位置時(shí)出現(xiàn)偏差;車輪組裝不平衡;在編寫程序時(shí)，沒有考慮特殊情況下的傳感器數(shù)值變化……這些系統(tǒng)內(nèi)部因素的影響，會(huì)使系統(tǒng)運(yùn)行不暢，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。排除或優(yōu)化這些影響因素，才能讓系統(tǒng)穩(wěn)定地運(yùn)行。03新知講解機(jī)器人走不穩(wěn)怎么辦？?工程師會(huì)給機(jī)器人設(shè)計(jì)“平衡程序”，比如通過輪子速度微調(diào)保持平穩(wěn)，類似人騎車時(shí)不斷調(diào)整車把。這種技術(shù)也用在平衡車、無人機(jī)上，讓它們動(dòng)作更靈活安全。拓展閱讀04課堂練習(xí)一、選擇題?（每題5分，共20分）1.以下哪些屬于影響系統(tǒng)運(yùn)行的內(nèi)部因素？（多選）()。A.硬件故障B.軟件程序錯(cuò)誤C.環(huán)境溫度過高D.電磁干擾2.以下哪種情況屬于外部環(huán)境因素對系統(tǒng)的影響？()。A.機(jī)器人傳感器損壞B.程序代碼邏輯錯(cuò)誤C.雨天導(dǎo)致路面濕滑，機(jī)器人打滑D.電池電量不足ABC04課堂練習(xí)3.系統(tǒng)各部分的協(xié)調(diào)性對運(yùn)行穩(wěn)定性非常重要，以下哪項(xiàng)是協(xié)調(diào)性差的例子？()A.傳感器檢測到障礙物后，機(jī)器人立即停止B.機(jī)械手臂動(dòng)作與攝像頭識(shí)別不同步C.空調(diào)根據(jù)室溫自動(dòng)調(diào)節(jié)制冷量D.智能音箱準(zhǔn)確識(shí)別語音指令4.以下哪種現(xiàn)象是環(huán)境因素影響系統(tǒng)的典型例子？()A.電腦因程序漏洞死機(jī)B.手機(jī)因電池老化續(xù)航變短C.無人機(jī)在強(qiáng)風(fēng)中飛行不穩(wěn)D.機(jī)器人因電機(jī)過熱停止工作BC04課堂練習(xí)二、判斷題?（每題5分，共15分）1.內(nèi)部因素主要指系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)問題，如傳感器故障或程序錯(cuò)誤。（）2.外部環(huán)境因素不會(huì)影響信息系統(tǒng)的正常運(yùn)行。（）3.系統(tǒng)各部分的協(xié)調(diào)性（如傳感器與執(zhí)行器的配合）對系統(tǒng)穩(wěn)定性無關(guān)緊要。（）XX√04課堂練習(xí)三、操作題任務(wù)：分析一個(gè)“智能澆花系統(tǒng)”可能受到哪些內(nèi)部和外部因素的影響，并提出優(yōu)化建議。要求：列舉至少2個(gè)內(nèi)部因素（如傳感器精度、程序邏輯）。列舉至少2個(gè)外部因素（如光照強(qiáng)度、土壤濕度）。針對其中一個(gè)因素，設(shè)計(jì)解決方案（例如：如何應(yīng)對雨天自動(dòng)暫停澆水）。04課堂練習(xí)內(nèi)部因素：土壤濕度傳感器誤差、澆水程序邏輯錯(cuò)誤。外部因素：暴雨天氣、長時(shí)間強(qiáng)光照射。解決方案：添加雨水傳感器，檢測到降雨時(shí)自動(dòng)關(guān)閉水泵，并通過手機(jī)APP提醒用戶。三、操作題05拓展延伸系統(tǒng)運(yùn)行的核心組成1.?硬件部分?機(jī)械結(jié)構(gòu)：如機(jī)器人的輪子、機(jī)械臂（物理部件的磨損、變形會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行偏差）。?電子元件：電機(jī)、傳感器（如陀螺儀失靈會(huì)導(dǎo)致方向錯(cuò)誤）、電池（電壓不穩(wěn)影響動(dòng)力）。?2.軟件部分?控制程序：代碼邏輯錯(cuò)誤（如循環(huán)條件錯(cuò)誤導(dǎo)致機(jī)器人原地打轉(zhuǎn)）。?數(shù)據(jù)處理：傳感器數(shù)據(jù)計(jì)算錯(cuò)誤（如將距離20cm誤判為10cm）。?3.協(xié)同工作?輸入→處理→輸出：傳感器采集數(shù)據(jù)→程序分析→執(zhí)行器動(dòng)作（任一環(huán)節(jié)出錯(cuò)都會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)故障）。05拓展延伸內(nèi)部因素詳解?（系統(tǒng)自身問題）

分類典型問題原理與案例機(jī)械問題輪徑不一致左輪比右輪小1mm，每前進(jìn)1米路徑向右偏移約5cm。電子問題電機(jī)供電不足右輪電壓比左輪低10%，導(dǎo)致動(dòng)力不足，機(jī)器人向左偏移(歐姆定律)。程序問題死循環(huán)邏輯錯(cuò)誤未設(shè)置循環(huán)終止條件，機(jī)器人持續(xù)執(zhí)行轉(zhuǎn)向命令05拓展延伸內(nèi)部因素詳解?（系統(tǒng)自身問題）解決方法：機(jī)械：定期測量輪徑，更換磨損部件。電子：用萬用表檢測電路電壓，修復(fù)接觸不良。程序：添加調(diào)試語句（如串口打印變量值），檢查邏輯分支。

05拓展延伸外部因素詳解?（環(huán)境影響）

分類典型問題原理與案例物理環(huán)境地面濕滑輪胎與地面摩擦力減小，機(jī)器人打滑(摩擦系數(shù)降低)。氣候環(huán)境強(qiáng)風(fēng)干擾風(fēng)力>5級時(shí)，無人機(jī)姿態(tài)控制失效(空氣動(dòng)力學(xué)失衡)。電磁環(huán)境無線信號干擾藍(lán)牙遙控距離從50米縮短至10米(電磁波被其他設(shè)備干擾)。05拓展延伸外部因素詳解?（環(huán)境影響）

解決方法：物理：改用防滑輪胎或增加配重。氣候：添加風(fēng)速傳感器，大風(fēng)時(shí)自動(dòng)暫停任務(wù)。電磁：使用抗干擾通信協(xié)議（如Wi-Fi5GHz頻段）。05拓展延伸系統(tǒng)優(yōu)化的科學(xué)思維問題分析流程：?觀察現(xiàn)象?（如機(jī)器人偏左）→?假設(shè)原因?（右輪動(dòng)力不足/左輪摩擦大）→?實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證?（交換左右電機(jī)測試）→?解決問題。?跨學(xué)科原理應(yīng)用：數(shù)學(xué)：通過輪徑差計(jì)算路徑偏移量（圓周長公式：C=πd）。?物理：摩擦力公式（F=μN(yùn)）分析輪胎打滑條件。?信息技術(shù)：用編程模擬不同環(huán)境下的系統(tǒng)行為（如Scratch模擬機(jī)器人避障）。05拓展延伸生活中的系統(tǒng)案例電梯控制系統(tǒng)：內(nèi)部因素：按鈕接觸不良、程序樓層檢測錯(cuò)誤。外部因素：超載、停電。?智能路燈系統(tǒng)：內(nèi)部因素：光敏傳感器損壞、定時(shí)程序錯(cuò)誤。外部因素：霧霾天透光率下降、人為遮擋傳感器。06課堂總結(jié)1引入新知內(nèi)容影響系統(tǒng)運(yùn)行的因素2外部因素影響系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)3探析影響機(jī)器人的內(nèi)部因素4完成課題練習(xí)5進(jìn)行相關(guān)知識(shí)拓展1234507板書設(shè)計(jì)影響系統(tǒng)運(yùn)行的因素1、進(jìn)行新知引入2、外部因素影響系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)3、探析影響機(jī)器人的內(nèi)部因素4、完成課堂練習(xí)5、進(jìn)行知識(shí)拓展課后作業(yè)。1、影響系統(tǒng)運(yùn)行的因素在自然界中的應(yīng)用。08課后作業(yè)1、通過查閱文獻(xiàn)，找出一個(gè)實(shí)際案例，說明影響系統(tǒng)運(yùn)行的因素在自然界中的重要性，并進(jìn)行總結(jié)。案例：蜜蜂蜂巢的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)?系統(tǒng)功能：維持蜂巢恒溫（34-35℃），保障幼蟲正常發(fā)育。?內(nèi)部因素：1.工蜂協(xié)作行為：蜜蜂通過扇動(dòng)翅膀促進(jìn)空氣流通（類似“風(fēng)扇”），或聚集在巢口減少熱量散失。2.信息素調(diào)控：蜂后釋放化學(xué)信號，協(xié)調(diào)工蜂的保溫或散熱行動(dòng)（類似“控制程序”）。?外部因素：1.環(huán)境溫度驟變：夏季高溫可能引發(fā)蜂群過度扇風(fēng)，導(dǎo)致蜂蜜水分蒸發(fā)過快。2.巢穴結(jié)構(gòu)損壞：外部動(dòng)物破壞蜂巢外殼，導(dǎo)致保溫性能下降。08課后作業(yè)1、通過查閱文獻(xiàn)，找出一個(gè)實(shí)際案例，說明反饋機(jī)制在自然界中的重要