系统的优化（教学设计）2025-2026学年苏科版信息科技六年级下册

《系统的优化》教案-2025-2026学年苏科版（新教材）小学信息技术六年级下册 1、 教材分析 本课是苏科版2026年春季新教材小学信息技术六年级下册第八单元《系统与优化》的第3课，承接前两课《系统的稳态》《系统的干扰》，是单元核心课之一。教材从“系统为什么要优化、从哪些方面优化、用什么方法优化”三个层面展开，给出生活与技术案例，引导学生建立“系统可优化、优化有方向、优化有方法”的系统思维，为下一课《优化自动驾驶机器人》提供理论与方法基础。教材内容贴近学生生活，案例典型、逻辑清晰，符合六年级学生认知水平，强调在真实情境中理解优化思想、形成初步计算思维与创新意识。 2、 学情分析 六年级学生已具备一定信息素养，掌握简单硬件连接与图形化编程基础，能理解“输入—计算—输出”的控制过程；前两课已学习系统稳态与干扰因素，对“系统会受影响、需要稳定”有初步认识。学生思维正从具象向抽象过渡，对生活中的智能设备（如智能家居、机器人）兴趣浓厚，但对“系统优化”的概念、维度与方法缺乏系统认知，容易将“优化”等同于“修一修、换一换”，忽略反馈、算法、环境等关键因素。本课需多以生活案例、直观演示、简单实验帮助学生建立抽象概念，强化“从系统自身和外部环境两个维度思考优化”的思维习惯。 3、 核心素养目标 1. 信息意识：认识系统优化是提升性能、增强稳定、节约资源的重要手段；能发现生活与学习中可优化的系统，形成主动优化的意识。 2. 计算思维：理解系统优化分为系统自身优化与外部环境优化两个方向；掌握增加反馈、升级硬件、优化算法、改善环境等基本方法；能从内部、外部两个维度分析简单系统的优化方案。 3. 数字化学习与创新：能借助图形化编程或模拟工具，体验“增加反馈实现优化”的过程；能小组合作分析案例、设计简单优化方案，发展创新与问题解决能力。 4. 信息社会责任：体会优化对提高效率、节约能源、保障安全的价值；理解持续改进、精益求精是技术发展的重要动力，树立负责任的技术应用意识。 4、 教学重难点 1. 教学重点：理解系统优化的两个维度（自身、环境）；掌握增加反馈、升级硬件、改善环境等常用优化方法；能结合案例分析优化思路。 1. 教学难点：理解“增加反馈”是系统优化的核心方法；能综合分析内部与外部因素，设计合理、可行的优化方案。 5、 教学过程 （1） 情境导入：从“不够好”到“变得更好” 师：同学们，前面我们学习了系统的稳态和干扰。一个系统能正常工作，是不是就够了？ 生：不够，还可以更好、更快、更稳定。 师：说得好！生活里很多东西都在“变得更好”：手机每年更新、空调越来越省电、机器人越来越聪明。这就是系统的优化——让系统在效率、稳定、安全、节能等方面变得更好。今天我们一起学习《系统的优化》，看看优化从哪些方面入手、有哪些好方法。 教材内容讲解：教材开篇指出，系统的优化是指通过调整系统自身结构、功能或改善外部环境，使系统性能得到提升、运行更加稳定、适应能力更强的过程。优化不是一次性完成的，而是持续改进、不断迭代的过程。 设计意图：从学生熟悉的“更新换代”现象切入，自然引出“优化”概念，激发学习兴趣，建立“优化即变得更好”的初步认知。 （2） 新知探究一：优化的两个维度——自身与环境 师：一个系统运行得好不好，和哪两方面有关？ 生：系统本身、周围环境。 师：非常准确！教材告诉我们，系统优化分为两大类：系统自身优化和外部环境优化。我们先看几个案例，边看边思考：这些优化属于哪一类？用了什么方法？ 案例1：太阳能电池板自动追光（教材案例） 师：普通太阳能板固定不动，阳光斜射时发电少。怎么优化？ 生：让太阳能板跟着太阳转。 师：对！教材里的做法是：给太阳能板加装光敏传感器（检测光线方向）+ 伺服电机（调整角度）+ 控制程序（判断并转动），形成反馈——传感器把光线信息“反馈”给系统，系统自动调整方向。 师：这属于哪类优化？ 生：系统自身优化——加了传感器、电机和程序。 教材内容讲解：系统自身优化，是指对系统内部的组成部分、结构、算法或控制方式进行调整，常见方法包括：增加反馈控制、升级硬件模块、优化算法流程、改进结构设计等。其中，增加反馈是核心方法，能让系统从“手动控制”变成“自动控制”，更智能、更高效。 案例2：智能摄像头升级（教材案例） 师：家里旧摄像头清晰度低、晚上看不清，怎么优化？ 生：换高清摄像头、加夜视功能。 师：教材中的方案：更换更高分辨率的摄像头模块、增加红外夜视灯、升级智能识别算法。 师：这属于？ 生：系统自身优化——升级硬件、优化算法。 案例3：人脸识别闸机补光（教材案例） 师：车站闸机光线暗时识别慢、容易出错，怎么优化？ 生：加个灯照亮人脸。 师：教材给出的优化：在闸机上方加装补光灯，改善光照条件，让摄像头能清晰捕捉人脸特征。 师：这属于哪类优化？ 生：外部环境优化——改善光照环境。 教材内容讲解：外部环境优化，是指调整系统周围的环境条件，减少干扰、提升系统工作质量，常见方法包括：改善光照、控制温湿度、减少噪声、稳定供电、清理干扰源等。 师生小结（板书梳理） 1. 系统优化 = 系统自身优化 + 外部环境优化 1. 自身优化：加反馈、升硬件、优算法、改结构 1. 环境优化：调光、控温、降噪、稳电 设计意图：通过教材三个典型案例，师生互动分析分类与方法，将抽象维度具象化；结合教材原文讲解，落实知识点，培养从案例中提炼规律的计算思维。 （3） 新知探究二：核心方法——反馈让系统更智能 师：刚才案例1里，太阳能板为什么能自动追光？关键是什么？ 生：有传感器检测光线，系统能根据光线调整。 师：教材特别强调：反馈是系统优化的关键。什么是反馈？就是把系统的输出结果（或外部状态）再送回输入端，让系统“知道”自己做得怎么样，然后自动调整，形成闭环控制。 对比分析（教材图示解读） 1. 无反馈（开环）：固定太阳能板 → 太阳移动 → 发电效率低（不会自己调整） 1. 有反馈（闭环）：光敏传感器（测光线）→ 程序判断 → 电机转动 → 太阳能板对准阳光 → 传感器继续检测……（不断调整，效率高） 师：生活里还有哪些带反馈的优化？ 生：空调控温、恒温壶、机器人避障。 师：总结得很好！反馈让系统从“被动”变“主动”，从“手动”变“自动”，是系统自身优化最重要的方法。 设计意图：聚焦“反馈”这一难点，用对比图示化抽象概念，结合生活实例强化理解，突出教材核心知识点，为后续实验与机器人优化打基础。 （4） 综合应用：分析身边系统的优化方案 师：我们用今天学的两个维度，分析两个身边的系统：家用电脑和台灯（教材讨论题）。小组讨论：可以从哪些方面优化？属于哪类？用了什么方法？ 小组讨论后汇报 1. 电脑优化（自身）：加内存、换固态硬盘、升级CPU、清理无用程序（优化算法/流程）；（环境）：放在通风处、避免灰尘、稳定电压。 1. 台灯优化（自身）：换LED护眼灯、加调光/定时功能、优化电路；（环境）：调整高度角度、避免反光、减少环境强光干扰。 师：教材告诉我们，实际优化往往需要同时考虑自身和环境，才能达到最佳效果。优化不是越复杂越好，而是合理、够用、高效、安全。 设计意图：回归生活，综合运用两维度分析，培养系统思维与合作探究能力；强调优化的实用性原则，落实信息社会责任。 （5） 实验体验：模拟太阳能板自动追光（教材实践活动） 师：现在我们一起体验“增加反馈实现优化”的过程（简化模拟，无实体硬件也可通过图形化编程演示）。 教材实验步骤讲解： 1. 硬件连接：4个光敏传感器（上下左右）接控制板，伺服电机带动太阳能板模型。 2. 编程逻辑： 读取四个方向光照值 比较找出最强光方向 控制电机转向该方向 循环检测、持续调整 3. 测试：用手电筒模拟阳光从不同方向照射，观察板是否自动转向光源。 师：这个实验里，光敏传感器就是反馈环节，让系统能“感知”环境并自动调整，实现从固定到自动追光的优化。 设计意图：通过简化实验/编程演示，将抽象反馈原理具象化，体验优化实现过程，发展数字化学习与创新能力，衔接下一课机器人优化。 （6） 课堂小结与拓展 师：今天我们学习了系统的优化，谁来总结核心内容？ 生：优化分自身和环境两类；自身优化有加反馈、升硬件、优算法；环境优化调光、控温；反馈是关键，让系统更智能。 教材总结梳理： 1. 优化目的：提升效率、增强稳定、节约能源、保障安全 1. 优化维度：系统自身（反馈、硬件、算法、结构）、外部环境（光、温、干扰） 1. 优化特点：持续改进、迭代升级 拓展思考：观察家里的智能音箱、扫地机器人，想一想它们可以从哪些方面进一步优化？下节课我们将综合运用优化方法，优化自动驾驶机器人。 设计意图：师生共同梳理知识，形成结构化认知；拓展联系生活，激发后续学习兴趣，做好单元衔接。 6、 课堂小结 本课围绕苏科版2026春新教材《系统的优化》，从情境导入、新知探究、案例分析、实验体验到总结拓展，系统学习了系统优化的两个维度、常用方法、核心反馈机制。学生能区分自身优化与环境优化，理解反馈的关键作用，初步具备从系统角度分析和设计优化方案的能力，为下一课自动驾驶机器人优化奠定理论与方法基础。教学中坚持案例驱动、师生互动、实践体验，符合六年级学生认知特点，落实信息科技核心素养目标。 2 学科网（北京）股份有限公司 $