第八单元《第4课 优化自动驾驶机器人》202603苏教版六年级信息科技下册参考教案

教学过程

个性化修改

（一）情境导入：机器人的“小毛病”（5 分钟）

问题引入：播放机器人巡线失败视频（原地打转、偏离黑线、中途断电），提问：“这个机器人为什么不能稳定完成任务？我们要怎么做才能让它变得更可靠、更高效？”

唤醒旧知：引导学生回顾：“这是系统的稳态被破坏了，我们需要通过优化来修复问题，让系统重回稳定高效。”

揭示课题：板书课题《优化自动驾驶机器人》，明确本节课目标：给机器人“做体检、治毛病、提性能”，完成系统优化。

（二）新知探究：给机器人“做体检”—— 诊断问题（10 分钟）

1. 三大稳态特征：性能的 “体检标准”（3 分钟）

讲解自动驾驶机器人的三大核心性能标准：

稳定性：遇到干扰（如偏离、小障碍）能回到正常状态，不摇晃、不翻车、不停摆；

快速性：传感器快速识别环境（如黑线），系统迅速响应指令，调整动作不卡顿；

准确性：精准沿黑线行走，转弯角度合适，避障距离判断无误，任务执行到位。

展示“稳态特征检查表”，让学生直观理解评价标准。

2. 小组诊断：找出机器人的 “毛病”（7 分钟）

分组发放故障机器人和学习单，对照三大特征开展“体检”：

稳定性：观察机器人是否能在偏离后回到黑线、行走是否平稳；

快速性：测试传感器识别黑线的速度、电机响应指令的时间；

准确性：记录是否偏离线路、转弯是否压线、避障是否精准。

小组汇报诊断结果，梳理出共性问题（如车轮歪斜、传感器识别不准、电池电量不足）。

（三）实践探究：给机器人“治毛病”—— 多维度优化（15 分钟）

1. 优化维度讲解：从 “结构到程序”（3 分钟）

讲解系统优化的三大核心方向：

外部结构优化：调整机械结构（如加固歪斜车轮），保证平衡与稳定，兼顾美观与性能；

功能模块优化：更换/ 校准传感器、电池、电机等模块，解决硬件故障；

控制程序优化：优化算法逻辑，提升响应速度与判断精度。

结合案例演示：比如“传感器 1 不能识别黑白区域”→ 更换更灵敏传感器 → 识别更准。

2. 动手优化：小组实践（9 分钟）

分组领取优化任务，针对诊断出的问题制定方案并实践：

结构优化：加固歪斜车轮、调整底盘重心；

模块优化：更换识别不准的传感器、给电量不足的电池充电/ 更换；

程序优化（可选）：调整电机转速、优化巡线判断逻辑。

教师巡视指导，重点关注优化方案的针对性、操作安全性，提醒学生记录优化过程。

3. 效果验证：调试与记录（3 分钟）

运行优化后的机器人，观察巡线表现，验证优化效果：

稳定性：是否不再摇晃、偏离后能回正；

快速性：传感器识别、动作响应是否变快；

准确性：是否精准沿黑线行走。

填写“系统优化方案记录表”，对比优化前后的性能变化。

（四）拓展与小结：优化推动技术进步（5 分钟）

拓展思考：

提问：“除了机器人本身，还有哪些外部环境因素会导致不稳定？怎么改善？”（引导学生回答：强光干扰→加遮光罩，路面不平→平整场地，温度变化→控制环境温度）；

科普AI 发展：从早期专家系统（靠预设规则）到现代 AI（自主学习提升），理解持续优化是技术进步的核心动力。

课堂小结：

师生共同梳理：优化自动驾驶机器人的完整流程是诊断问题→制定方案→动手优化→验证效果，目标是让系统更稳定、快速、准确。

作业布置：

完成学习单“稳态特征检查表” 和 “优化方案记录表”；

回家观察一种智能设备（如扫地机器人、空调），找出它的优化需求和可能的优化方法，下节课分享。

板书设计：

优化自动驾驶机器人

体检标准：三大稳态特征

✅ 稳定性：抗干扰，能回正

⚡ 快速性：识别快，响应快

��准确性：走得准，任务完成好

教后记：