功能优化除缺陷（教学课件）信息科技六年级

第2单元 智能饮水多元控 项目主题 Project Theme 10、功能优化除缺陷 六年级下 01 Learning goal 学习目标 02 Lead-in 课堂导入 03 Exploring New Knowledge 新知探究 04 Knowledge Summary 知识总结 05 Smart Challenge 智慧挑战 06 Interest Area 兴趣园地 目录 2 学习目标 PART ONE 了解控制系统的功能进行优化更要注意系统的安全性和稳定性 学会根据缺陷寻找系统优化改进的方式 项目学习目标 课堂导入 PART TWO 课堂导入 请你用喜欢的方式进行描述。 缺陷1: 缺陷2: 缺陷3: 许多公共场所都为大家提供了饮用温热水设备，在给人们提供方便的同时也有不尽如人意的地方，你觉得这些公共饮水设备在功能设计上存在哪些缺陷？ 新知探求 PART THREE 老式的公共饮水设备在功能上有许多缺陷，有些缺陷甚至会危害我们的安全，如一些老式公共饮水设备的出水口是简单的水龙头，任何人都可以轻易打开，极易因误触导致烫伤。 新知探究 防止儿童误操作导致烫伤等事故发生，新兴的智能饮水设备设置了儿童锁，使用者必须先解锁儿童锁，才能对智能饮水设备进行操作，从而有效降低安全风险。 结合生活经验或通过网络搜索，列举生活中存在的其他安全设计。 家用电器方面： 交通工具方面： 家居设施方面： 电子产品方面： 电热水壶防干烧、微波炉门体联锁开关、洗衣机童锁功能 汽车的安全气囊、公交车的应急逃生窗和破窗锤 楼梯的防滑条和扶手、插座的防触电保护门 手机的指纹/面部解锁、智能手表的跌倒检测功能 新知探究 在控制系统中，任何一个模块、零件的更替都能在一定程度上改变原控制系统的功能。因此在对控制系统的功能进行优化时，一定要注意系统的安全性和稳定性，不能为了追求功能优化而忽视系统的基本功能。 从逻辑控制的角度进行分析， 当童锁功能开启时，饮水设备的其他任何操作都会暂时关闭； 而童锁关闭时，饮水设备的其他操作恢复可用状态。 童锁 设备 打开（真） 关闭（假） 关闭（假） 打开（真） 新知探究 可以用以下积木，通过可视化编程软件模拟饮水设备的童锁功能。 新知探究 优化是实现安全保证的重要手段。通过设计软件、硬件或者综合，使系统运行趋于更高效、更稳定、更安全。 想一想，除童锁之外，还有哪些功能上的优化可使智能饮水设备更安全? 优化内容 内置传感器 用途 防漏电 实时漏电检测传感器 稳定性与防倾倒 智能传感器 倾倒传感器 水质安全与卫生 水质传感器 实时监测电路，漏电时切断电源，防止触电 监测设备状态，倾斜/倾倒时切断出水和电源，避免漏水、漏电、烫伤 监测水质指标，不达标时停止出水并报警，保障饮水健康 冗余系统是为增加系统的可靠性，而采取两套或两套以上相同、相对独立配置的设计。 在常用的系统出现故障时，另一套备用系统便能立即启动，代替常用系统进行工作，就像演员的替身一样。一套单独的系统也许运行的故障率很高，但采取冗余措施后，在不改变内部设计的情况下，这套系统的可靠性立即可以大幅度提高。例如单独系统的故障率为50%，而采取一套冗余系统后，马上就可以将故障率降低到25%。 冗余系统主要应用于高风险行业，例如金融、航空、煤矿等领域。例如银行中的数据非常重要，服务器即使有极小概率发生故障，都会造成非常严重的影响，甚至会危及一个国家金融体系的稳定，因此银行的数据通常都会同时储存在两个以上且地点不同的服务器中。另外冗余系统并非单纯的数据备份，而是在所有的相同系统间同时更新数据，以保证在任意时间所有的系统中数据的同步性。 新知探究 冗余系统 知识总结 PART FOUR 知识总结 系统的优化是建立在安全和温度的基础上 学会从系统缺陷中寻找优化的出口 智慧挑战 PART FIVE 2.某智能家居系统增加了一个“离家一键节能”模式：关闭所有非必要电器。但工程师忘记考虑冰箱的独立供电，结果每次开启该模式，冰箱也被断电，导致食物变质。这个问题的根源是： A. 优化得太好了 B. 工程师在优化时，没有全面考虑系统的各个组成部分和用户的实际需求，破坏了基本功能 C. 冰箱不应该接入智能家居系统 D. 用户不会使用新模式 1.小明想优化家里的智能烤箱，让它的升温速度更快。他想到一个方案：取消温度传感器，改为固定时间加热（比如设定加热10分钟，不管温度多少）。这个优化方案的问题在于： A. 升温速度还不够快 B. 取消了传感器，系统失去了温度反馈，无法保证烤箱温度稳定在设定值，可能烤焦食物 C. 时间设定太短 D. 烤箱不需要优化 解析：原系统的核心是“通过传感器反馈，将温度稳定在设定值”。取消传感器后，系统变成“开环控制”，不知道实际温度是多少，只能盲目加热。结果可能是食物还没热就停了，或者烤焦了才停。 1.答案：B 智慧挑战 解析：“节能”是好的优化目标，但工程师在设计时，把“所有非必要电器”的定义搞错了——冰箱对家庭来说是必需持续供电的设备，断电会破坏它的基本保鲜功能。这说明，优化前必须全面了解系统的组成和用户需求，识别出哪些是必须保障的基本功能，哪些是可以优化的部分。否则，看似聪明的优化反而会带来大麻烦。 2.答案：B 兴趣园地 PART SIX 兴趣园地 请你选择一种控制系统，说一说如何对系统进行优化，使系统的运行更加稳定、安全、节能? 讨论 家用空调控制系统为例： 通过升级传感器、增加冗余模块、优化控制算法提升稳定性； 通过漏电检测、高温保护、童锁功能提升安全性； 通过智能温控、变频技术、能源监测实现节能优化， 使系统运行更稳定、安全、节能。 自动驾驶汽车通过摄像头、雷达等传感器获取路况信息，并将信息反馈给控制系统，控制系统根据反馈信息调整车辆的速度、方向等，确保车辆安全行驶。想一想，自动驾驶汽车获取路况信息主要依靠哪些传感器，控制系统根据反馈信息调整车辆的哪些方面，自动驾驶汽车确保安全行驶的工作原理又是什么？ 兴趣园地 讨论 传感器： 摄像头、毫米波雷达、激光雷达、超声波传感器、惯性传感器等。 调整方面： 速度、方向、制动与加速、灯光与信号等。 工作原理： 通过传感器感知路况，系统分析决策后控制车辆行驶，同时通过冗余设计和故障检测保障安全。 通过查阅资料，尝试回答这些问题 谢谢 下节课见！ Thanks！ $