【核心素养目标】第7单元第1课《计算机用于过程与控制有优势》教案-【黔教版2024】《信息科技》六年级下册

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第1课《计算机用于过程与控制有优势》教学设计
课题 计算机用于过程与控制有优势 单元 第七单元 学科 信息科技 年级 六年级下
核心素养目标 信息意识：了解计算机可用于实现过程与控制，体会计算机用于过程与控制的优势。计算思维：通过小组合作完成机械手臂的设计和搭建任务，培养学生的团队协作精神和沟通能力，提高学生的责任感和成就感。数字化学习与创新：在机械手臂的设计和搭建任务中，利用恰当的数字设备规划方案、描述创作步骤。在反思与交流过程中，对作品进行完善和迭代。信息社会责任：理解信息科技在人们生产、学习和生活中的重要性，树立科技强国的意识。
教学重点 计算机广泛应用于过程与控制。
教学难点 对比传统和现代化生产，生活场景。设计机械手臂的功能。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 板书课题。活动背景（1）计算机拥有强大的计算机能力，被广泛应用于各种信息系统中，它有效地提升了过程与控制的智能化和精细化程度。工业智能化的今天，智能机械手臂在工业制造，医疗，航空航天，军事等众多领域大显身手。你知道计算机如何控制智能机器手臂的吗？让我们一起探究智能机械手臂，感受科技的强大吧！（2）作为过程与控制的典型环节之一，“计算”在信息系统中至关重要。因此，拥有强大计算能力的计算在各种各样的信息系统发挥着重要作用。你看，北京冬奥会上的仿生手，是不是展现了计算机在过程与控制中的优势。没错！它能完成复杂动作，全靠计算机的强大技术与控制能力。活动目标（1）了解计算机可用于实现过程与控制，体会计算机用于过程与控制的优势。（2）体验通过编程验证过程与控制系统的设计方案，知道验证的一般方法。（3）理解信息科技在人们生产，学习和生活中的重要性，树立科技强国的意识。3、观看教学视频《计算机广泛应用于过程与控制》。 学习新知引入，观看教学视频。明确本课学习目标。 用提问的方式引入课题，增强课堂互动性。将学生的注意吸引到课堂。让学生感受计算机强大的技术和控制能力。
讲授新课 新知讲解：一、计算机广泛应用于过程与控制活动：对比传统和现代生产，生活场景1、观察图7-1-1，分析现代生产，活动场景中的计算机的作用和优势，并填表7-1-1。表7-1-1 现代生产，生活场景中计算机的作用与优势应用场景计算机的作用计算机的优势数字印刷设计版式印刷设备，自动化排版，色彩管理减少设计成本，提高印刷速度，提升印刷精度机器生产流水线控制生产流程，监控设备运行，自动化操作，数据采集与分析提高生产效率，减少人工干预，降低错误率电脑刺绣设计图案，控制刺绣机，自动化刺绣，复杂图案处理提高刺绣精度，缩短生产时间，支持复杂图案观察图7-1-2，你还知道哪些计算机参与的体统？这些系统中计算机起到了什么作用？案例:城市交通信号控制系统（1）数据分析：通过摄像头和地磁传感器采集车流量数据，动态调整绿灯时长。（2）拥堵预测与优化：利用算法计算最佳信号路线周期（如早晚高峰时段自行适应调整）。（3）优先放行消防车，救护车等特殊车辆。案例:电子商务智能化系统（1）个性化推荐与用户画像：亚马逊通过机器学习分析用户行为，结合协同过滤和自然语言处理技术，提升转化率与客单价。（2）跨商户协同推荐：数商云系统支持多租户数据共享，例如家居平台通过关联推荐（沙发→茶几）提升用户购买频次。（3）动态库存与物流优化：AI预测商品需求并调整库存，结合5G技术实现配送路径规划，减少积压风险。案例:工业自动化与智能制造（1）个集成MES、ERP系统实现57条生产线统一调度，主板贴片车间自动化率达90%以上。（2）机器人自主生产：上海新时达工厂采用“机器人造机器人”模式，产品合格率达99.4%，用工量减少80%。（3）智能监测与优化：福田康明斯工厂通过传感器实时监控设备状态，AI预测故障并优化能耗，生产效率提升85%。由于计算机具备精准快速计算，智能感知，超大存储等优点，能大大提升系统的控制力。因此，它被广泛用于过程与控制，使得产品或服务的质量，效率等都有了大幅度提高。核心结论计算机技术在现代化生产中的重要性不可代替，其在效率提升，质量控制，资源优化，创新驱动，安全保障等方面，推动了生产模式的全面升级。活动：设计机械手臂的功能为了给行走机器人增加搬运物体的功能，需要添加一个机械手臂。尝试设计机械手臂的功能，并填入表7-1-2中。表7-1-2机械手臂的功能描述序号功能描述①能够实时感应前方是否有物体②如果有物体就将其握住并抬起③能够根据物体形状和重量调整抓握力度，确保稳定搬运④搭载触觉反馈系统，实时监控状态并向控制端传输力反馈数据可能原因：有了计算机的帮助，我们可以设计机械手臂的很多功能，例如能够感应物体并抓住物体等等。拓展阅读功能设计需围绕“感知-决策-执行-交互”闭环，平衡场景需求与技术边界，未来将向生物融合与自主进化迭代。二、课堂练习完成教材17—19页相关课堂练习题。三、拓展延伸1、物流仓储分拣智能系统系统原理：计算机通过传感器和智能算法控制自动化分拣设备，实时扫描包裹条码并规划最优分拣路径，实现包裹精准分类和快速转运。中央控制系统：作为“大脑”，接收感知层数据后，通过编程逻辑器（PLC）或工业计算机，动态规划分拣并指挥机械手臂，传送带等设备协同工作。现实案例：京东“亚洲一号”智能仓库：日处理包裹超100万件，分拣效率较人工提升5倍，人工成本降低60%。2、污水处理过程优化控制溶解氧闭环控制：开发反硝化补偿系统，在碳源不足时自动补充乙酸钠，总氮去除率提升至85%。耗能优化策略：利用光伏储能系统为远程监测站供电，年减少市电消耗12万度。异常处理：基于区块链的故障追溯系统，5分钟内定位异常环节并生成处置方案。3、生物制药发酵过程智能控制优化代谢调控环：基于PLS算法解析120维过程变量关联性，动态调整补料速率与溶氧量。环境稳定环：模糊PID控制罐压（±0.05MPa），温度（±0.1°C)等核心参数。异常处置环：LSTM神经网络预测产物抑郁效应，提前6个小时切换备用工艺路径。4、智能电网调频系统精准参数控制：检测负荷波动（±2%频率偏差），设定 精确阈值，确保电网稳定运行。动态反馈优化：0.1秒切换备用电源，避免区域性停电（如2021年美国得州电网事故中，自动化系统减少30%损失）。容错与自适应：通过智能调度算法优化设备使用率，降低能耗，提升整体运营效率。5、工业机器人焊接系统精准参数控制：实时监测电动波（±5A容差范围）自动调整焊枪速度与温度，焊缝误差<0.1毫米，优于人工操作精准度10 倍。动态反馈优化：基于传感器数据流，实现毫秒级响应与动态调整，确保焊接质量一致。容错与自适应：通过冗余设计和智能预测保障系统安全，如检测到异常电流（阈值±10%）时自动停机避免设备损坏。 完成活动并认识计算机广泛应用于过程与控制。完成课堂练习。学习核心结论。完成设计机械手臂的功能。完成课堂练习。进行课外知识拓展。 结合智能化现代生产情境练习，让学生了解计算机在现代生活中的广泛应用，锻炼学生的学习能力和思考能力。在课堂练习中强化所学知识内容。培养学生思考能力和实际动手能力，提高学生的注意力和课堂参与度。引导学生思考更多智能设计例子，加深所学知识内容。在课堂练习中强化所学知识内容。 拓宽学生知识面。
课堂小结 计算机用于过程与控制有优势1、引入新知内容2、对比传统和现代化生产，生活场景3、设计机械智能手臂的功能4、完成课堂练习5、进行相关知识拓展 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
课后作业 1、通过查阅文献，找出一个实际案例，说明计算机用于过程与控制有优势在现实中的重要性，并进行总结。 布置作业 拓展学生的学习能力
课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。
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