第6单元第3课《系统自身的优化》黔教版《信息科技》六年级下册

第6单元第3课系统自身的优化（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在系统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。运用模块化思想分解系统优化任务，通过抽象化建立系统模型，设计算法验证优化方案，掌握"分而治之"的解决策略。能识别系统优化对提升稳定性的价值，主动关注机器人运行数据的变化规律，理解参数调整对系统性能的影响。02新知导入活动背景信息系统的稳定运行离不开系统优化。系统优化能够让系统运行得更稳、更快、更准。信息系统通常包含硬件和软件，系统优化可以从这两方面入手。优化机器人系统可以从哪些方面进行呢?可以优化的方面非常多，先从系统自身试试吧!02新知导入03新知讲解一、系统硬件的优化1、仔细检查机器人系统的主要硬件(图6-3-1)，是否存在结构设计缺陷模块之间不匹配、模块装配不到位、模块功能不足、性能不达标等问题。提出你的优化方法，记录优化结果，并填写在表6-3-1中。活动：优化机器人硬件03新知讲解部件名称不足之处优化方法优化结果车轮左侧车轮歪了装配不到位重新安装到位装配正确，行走正常电机动力不足换动力更强的马达机器人跑得更快传感器位置检测盲区像装"小眼睛"一样调整传感器角度能发现所有障碍物，躲避反应变快电池耗电太快改用锂电池组连续工作时间延长机身结构铝合金框架易变形采用碳纤维复合材料抗压强度提升35%表6-3-1机器人硬件优化清单03新知讲解硬件的优化对系统的功能和性能都有影响，因此要在系统思想指导下整体考虑。硬件的优化需要考虑系统的硬件结构、模块之间的匹配度、模块的性能等方面。例如，更换更大功率的电机能够让机器人走得更快，从而提高机器人的行走性能;检查车轮与新电机是否匹配良好，是否需要优化;思考新电机重量的变化是否会影响机器人的重心和行走的稳定性，以及是否需要优化机器人的结构;等等。03新知讲解核心结论机器人已完成车轮装配校正（行走正常），需优化电机动力（升级高扭矩）、传感器布局（消除盲区）、电池续航（增加稳压模块），通过部件协同提升整体性能与安全性。03新知讲解二、系统软件的优化活动：优化机器人软件仔细检查机器人系统的软件部分，是否存在功能不正常、逻辑错误和参数设置不合理等问题。提出你的优化方法，记录优化结果，并填写在表6-3-2中。03新知讲解名称不足之处优化方法优化结果目标值设定目标值设定过小，机器人离道路边缘过近，容易碰撞调整参数（如增大安全距离）优化行走稳定性，降低碰撞风险偏差计算未明确说明但暗示逻辑缺陷（如转弯纠偏能力不足）改进算法逻辑（如动态修正偏离幅度）提升弯道通过率动态响应调整机器人急转弯时响应延迟超过0.5秒增加加速度实时检测模块弯道通过率提升40%表6-3-2机器人软件优化清单03新知讲解软件的优化对系统功能和性能的发挥会起到重要的作用。优化软件时重点要关注软件的功能是否完整实现，以及软件的性能是否达到预期目标，例如，机器人遇到弯道能否顺利转弯，偏离路线后能否快速纠正，是否频繁偏离，偏离的幅度是否较大。这些都和软件中参数的设置以及逻辑运算紧密相关。软件的优化与硬件的优化同等重要。03新知讲解机器人软件优化通过参数校准（如弯道安全距离）与算法迭代（动态纠偏逻辑），在自动驾驶、工业机器人等场景实现精准控制，体现信息处理能力与工程思维的统一。拓展阅读04课堂练习一、选择题1、机器人转弯时总撞墙，应该优化哪个部件？()电机动力B.传感器位置C.电池容量2、以下哪种方法能延长电池续航？()A.换成更重的铅酸电池B.给机器人装太阳能板C.编写自动休眠程序BA04课堂练习3、安全责任体现在优化中的哪一步？()A.用环保材料B.让机器人跑更快C.给程序加更多功能4、传感器布局像装“小眼睛”是为了()让机器人更可爱B.减少检测盲区C.降低电池耗电二、判断题1、调整齿轮传动比能让电机动力更强（）2、程序里的安全距离设置越大，机器人越容易撞墙。（）3、优化硬件时不需要考虑环保问题。（）B√AXX04课堂练习三、操作题通过调整机器人转向灵敏度参数，观察行走稳定性变化，理解系统自身优化的原理。通过搭建循线机器人，设置不同转向灵敏度参数（30%、50%、70%），测试机器人在含弯道的赛道上行走的完成时间与脱轨次数，记录数据并绘制“灵敏度-时间”折线图。观察参数变化对系统稳定性的影响，分析最优参数组合，理解通过调整系统内部参数（如传感器响应速度、电机功率）可实现自身优化，使机器人兼顾速度与稳定性，培养参数调试与数据分析的科学探究能力。05拓展延伸交通系统的参数优化绿波带原理：通过精确计算相邻路口信号灯的时间差，使车流按特定速度行驶时连续通过绿灯，减少停车次数。优化参数包括相位差、周期时长、绿灯时间比。​潮汐车道技术：根据早晚高峰车流方向不对称性，动态调整车道数量。依赖实时流量监测数据与可变信息标志（VMS）的参数联动算法。现实案例：杭州文二路绿波带使平均车速提升30%，北京京通快速路潮汐车道缩短通勤时间15分钟。05拓展延伸生态系统的负反馈调节草原平衡机制：草量↑→食草动物↑→草量↓→食草动物↓→草量↑，形成动态平衡。关键参数为种群增长率与环境承载量。​珊瑚共生系统：虫黄藻为珊瑚提供90%能量，水温超过阈值（通常30℃）导致藻类逃离，触发珊瑚白化的正反馈恶性循环。前沿应用：大堡礁修复工程通过移植耐热型虫黄藻，优化珊瑚耐温参数。05拓展延伸文化传承的数字化优化​敦煌壁画修复：利用多光谱成像技术提取颜料成分参数，AI算法模拟笔触规律，生成缺损部分补全方案。​古籍活化系统：OCR文字识别误差率从20%降至1.5%的关键突破：引入书法风格对抗网络（CalliGAN）优化字形匹配参数。技术突破：故宫《千里江山图》动态数字展，通过观众移动速度参数实时调整光影变化节奏。05拓展延伸航天器的冗余优化设计三模冗余原则：关键系统（如制导计算机）同时运行三个独立单元，采用多数表决机制容错。优化参数包括表决响应时间（＜3微秒）与功耗比。​燃料优化策略：嫦娥五号采用“弹道-升力混合式”再入方案，通过实时调整攻角参数（±10°范围），使着陆精度从千米级提升至百米级。经典案例：国际空间站生命维持系统设置6级备份，氧气浓度参数容错区间精确到18.5%-23.5%。05拓展延伸金融系统的风险控制熔断机制：当股指波动超过阈值（如标普500指数跌7%），暂停交易15分钟。参数优化需平衡市场流动性（交易量）与恐慌抑制效果。​信用评分模型：FICO评分系统通过5类参数（还款记录35%、负债率30%等）量化信用风险，动态调整贷款准入阈值。历史教训：2008年金融危机源于房贷审批参数过度放宽（NINJA贷款：无收入、无工作、无资产者亦可贷款）。06课堂总结1引入新知内容系统自身的优化2系统硬件的优化3系统软件的优化4完成课题练习5进行相关知识拓展1234507板书设计系统自身的优化1、进行新知引入2、系统硬件的优化3、系统软件的优化4、完成课堂练习5、进行知识拓展课后作业。1、系统的优化在现实的案例。08课后作业1、通过查阅文献，找出一个实际案例，说明系统的优化在现实中的重要性，并进行总结。案例：智能路灯节能系统系统构成​：眼睛：光敏传感器（检测环境亮度），大脑：控制器（设定晚上6点自动启动），手脚：LED路灯（亮度可调节）。优化秘密​：当传感器发现亮度＜50流明（约日落后15分钟），路灯自动开启，午夜12点后行人减少，亮度从100%调至60%。，黎明前亮度＞100流明时自动关闭。效果​：比