8.4 优化自动驾驶机器人 教学设计-2025-2026学年信息科技六年级下册苏科版

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课　　题

第八单元 系统与优化 第4课 优化自动驾驶机器人

教学目标

（一）信息意识

1.认识自动驾驶机器人优化的综合性，理解其需综合考虑内外部因素，提升环境适应能力。

2.学会从稳定性、快速性、准确性三大稳态特征出发，分析机器人系统的优化方向。

（二）计算思维

1.能结合巡线机器人案例，从结构、模块、程序、环境等多维度分析优化思路，理解优化对系统稳态特征的提升作用。

2.能梳理自动驾驶机器人的完整优化流程：性能检查→问题定位→针对性优化→调试验证，形成系统优化的结构化思维。

（三）数字化学习与创新

1.能参与教材“做一做”系列活动，完成机器人性能检查、结构优化、模块与程序优化的完整实践。

2.能尝试结合外部环境因素，为机器人设计综合优化方案，培养工程实践与创新设计能力。

（四）信息社会责任

1.体会持续优化对技术发展的推动作用，感受从专家系统到人工智能系统的技术迭代意义。

2.在优化实践中培养严谨的工程思维和问题意识，理解技术优化需兼顾性能、稳定性与实用性。

教学重点

掌握自动驾驶机器人的多维度优化方法，理解结构、模块、程序、环境优化对系统稳态特征的提升作用。

教学难点

综合运用内外部优化思路，针对机器人运行问题设计完整的优化方案并进行调试验证。

教学方法

项目式探究法、案例分析法、小组合作法、实践探究法

教学准备

1.多媒体课件、教材内容

2.巡线机器人套件、测试场地、维修工具、编程软件

3.课堂学习单（含机器人性能检查表、优化方案记录表）

4.自动驾驶机器人优化前后对比的视频片段

教　学　过　程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

一、情境导入，初识机器人优化（5 分钟）

1.创设情境：展示同一机器人优化前后的巡线表现对比，提问：“为什么优化后的机器人能更稳定、快速地完成任务？”

1.观察机器人优化前后的表现差异，初步感知优化的价值，激发学习兴趣。

通过对比场景导入，让学生直观感受优化对机器人性能的提升，激发探究兴趣。

2.引出课题：自动驾驶机器人的优化是一个系统工程，今天我们就来学习如何从多维度优化机器人，提升它的环境适应能力。

2.明确本节课的学习主题。

二、探究机器人性能检查与问题定位（8分钟）

1.讲解核心知识：明确优化的前提是“精准诊断”，引导学生回顾稳定性、快速性、准确性三大稳态特征，逐一解释：

①稳定性：机器人运行时是否平稳、不晃动、不偏离轨迹；

②快速性：在不影响准确性的前提下，运行速度是否均匀、高效；③准确性：能否精准识别巡线轨迹、转弯点，不出现误判。

2.布置教材“做一做”

活动1：指导学生完成机器人性能检查，步骤如下：

①组长分配任务（操作员操作机器人，记录员填写学习单，发言人观察，组员共同监督）；

②将机器人放入测试场地，启动程序，让其完成完整巡线任务，重复3次；

③对照学习单上的“性能检查表”，逐一勾选运行表现（如：是否偏离轨迹、速度是否均匀、转弯是否精准、是否出现卡顿），梳理优势与问题；

④小组内讨论，分析问题根源，区分是结构（如车轮松动）、模块（如传感器失灵）、程序（如算法不合理）还是环境（如场地有杂物）导致的问题。

3.巡视指导：重点关注每组的操作规范性，及时纠正错误操作（如机器人放置位置偏离轨迹、未重

1.认真倾听教师讲解，明确三大稳态特征的具体判断标准，记录关键要点，理解“先诊断后优化”的重要性。

2.小组合作，按照教师指导的步骤，规范完成机器人性能检查：① 明确分工，各司其职；② 反复3次测试机器人巡线表现，仔细观察运行状态；③ 认真填写性能检查表，详细记录优势（如：直线行驶平稳）和问题（如：转弯时偏离轨迹、速度忽快忽慢）；④ 小组讨论，结合机器人的结构、模块、程序和测试环境，逐一分析问题根源，明确每个问题对应的影响因素（如：转弯偏离是因为支架松动，速度不均是因为电池电量不足）。

3.遇到定位困难的问题，主动向教师请教，结合教师的引导，进一

落实教材“做一做”活动，让学生掌握机器人性能检查的方法和标准，建立“先诊断后优化”的工程思维；通过小组分工合作，培养学生的协作能力和规范操作习惯；巡视指导和成果交流，帮助学生精准定位问题，为后续的针对性优化奠定坚实基础，突破“问题定位”这一前置难点。

复测试）；针对学生难以定位的问题，进行引导性提问（如“机器人总是偏离轨迹，看看车轮是否松动？”“识别不精准，检查传感器是否对准轨迹？”）。

4.成果交流：邀请2-3组分享性能检查结果和问题定位情况，点评学生的诊断思路，强调“问题定位要精准，不能笼统描述，要明确具体原因”。

步精准定位问题。

4.倾听其他小组的分享，对比自身小组的诊断结果，补充完善自己的问题定位思路。

三、探究机器人多维度优化方法（12 分钟）

1.讲解多维度优化方法：结合学生定位的问题，逐一讲解四大优化方向，结合具体案例，让学生理解每个优化方向的作用和操作方法，同步演示关键步骤：

①结构优化：针对支架松动、车轮偏移、重心不稳等问题，操作方法为：用螺丝刀加固支架、调整车轮角度（确保两轮平行）、在机器人底部增加配重（提升稳定性），强调“结构优化的核心是提升机器人的稳定性”；

②模块优化：针对传感器识别不准、电池续航不足、电机动力不够等问题，操作方法为：调整传感器高度（对准巡线轨迹）、更换满电电池、检查电机接线（确保接触良好），强调“模块优化的核心是提升机器人的识别能力和运行动力”；

③程序优化：针对速度不均、转弯不精准、响应迟缓等问题，结合图形化编程软件，演示调整方法：修改速度参数（设置均匀速度）、优化转弯算法（增加转弯延迟，避免急转）、调整传感器识别灵敏度，强调“程序优化的核心是提升机器人的响应速度和控制精度”；

④环境优化：针对场地有杂物、光线过强过弱、地面不平整等外部干扰问题，操作方法为：清理场地杂物、调整测试区域光线、平整地面，强调“环境优化的核

1.认真倾听教师讲解，观看优化步骤演示，记录四大优化方向的操作方法和核心目标，明确不同优化方向对应的问题类型。

本环节是本节课的核心，通过详细讲解和演示，让学生掌握多维度优化方法，突破教学重点；分层任务设计，兼顾不同层次学生的学习需求，让每个学生都能参与实践、获得提升；落实教材“做一做”“想一想”活动，引导学生从内外部多维度思考优化思路，培养学生的工程实践能力和创新思维；巡视指导和中期交流，及时解决学生的实践困难，确保优化实践有序推进。