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第3课《反馈的类型》教学设计
课题 反馈的类型 单元 第五单元 学科 信息科技 年级 六年级下
核心素养目标 信息意识：认识到信息在学习过程中的重要性，理解如何通过反馈来改进学习效果，增强对信息来源和质量的判断能力。计算思维：通过分析反馈机制，学生能够培养逻辑思维和问题解决能力，学会如何将复杂问题分解为更简单的部分。数字化学习与创新：反馈机制在数字化学习中尤为重要，能够实时提供学习进度和效果的反馈，促进个性化学习和创新思维的培养。信息社会责任：理解反馈的类型使学生意识到在信息社会中，如何负责任地使用和分享信息，尤其是在涉及他人反馈和评价时，增强社会责任感。
教学重点 1、学习负反馈中偏差越来越小。2、学习正反馈中偏差越来越大。
教学难点 1、认识反馈系统中，偏差的变化。
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。1、活动背景在反馈系统中，偏差是一个重要的参考值。偏差是如何变化的呢 在反馈系统中，偏差是如何变化的 有的偏差会越来越大，有的偏差会越来越小。2、观看教学视频《什么是算法？》。 学习新知引入，观看教学视频。 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。
讲授新课 新知讲解：一、负反馈中偏差越来越小活动：认识负反馈中的偏差1、在自然界中，老鹰抓兔子是一个典型的反馈过程。如图5-3-1所示，盘旋在天空中的老鹰观察着兔子的位置，通过不断地调整速度与角度，缩短与兔子之间的距离。在这个反馈过程中，预设的目标值是0，偏差是当前距离。从图中可以发现，老鹰和兔子距离偏差越来越小（大或小），直到抓住兔子。2、以小组为单位，讨论图5-3-2所示生活场景中反馈过程的偏差是如何变化的。空调降温系统目标值：设定温度（如26℃）偏差：当前室温与26℃的差值反馈机制：若室温＞26℃，空调启动制冷；若＜26℃，停止制冷 → 偏差逐渐减小至趋近于零调节水温系统目标值：设定水温（如40℃）偏差：水箱内实际水温与40℃的差值反馈机制：若水温＜40℃，加热器工作；若＞40℃，冷却装置启动 → 偏差持续缩小直至稳定核心结论所有负反馈系统均通过持续修正操作使偏差绝对值递减，最终趋于目标值（动态平衡），这正是"偏差越来越小"的本质体现。老鹰预设的目标值是与兔子之间的距离为零，它通过不断缩短与兔子之间的距离，从而使当前距离和设定目标值之间的偏差越来越小；空调调节温度时，房间的实际温度与设定温度的偏差越来越小；调节混水阀时，实际出水水温和设定的水温之间的偏差越来越小。以上这些反馈过程中，偏差越来越小，我们称之为负反馈。负反馈能够使系统越来越趋于稳定。小科提示负反馈的调节过程是不断缩小偏差。在特定的控制过程中，我们并不是要把偏差减小到零，而是将其控制在一定的范围内，满足系统运行的要求即可。活动：探析机器人行走过程中的负反馈如图5-3-3所示，在机器人沿着墙壁行走的过程中，你能找到负反馈吗 以小组为单位，讨论偏差是如何计算和变化的。设定机器人和墙壁的距离为某一定值，作为预设目标值。偏差是机器人和墙的实际距离与目标值的差值。机器人只要控制差值在“零”附近变化，即可沿着墙壁行走。二、正反馈中偏差越来越大活动：体验音响系统中的正反馈如图5-3-4所示，当我们在靠近音箱位置使用麦克风时，有时会产生越来越大的刺耳啸叫声，这是为什么呢 以小组为单位，讨论如何消除或减弱啸叫声。麦克风会引起啸叫声，是因为麦克风输出的声音反馈到扩音系统中，被放大后从音箱输出，输出的声音再次通过麦克风输入到扩音系统，循环往复导致声音越来越大，从而产生啸叫声。在这个过程中，输出的声音反馈回麦克风并被不断地放大，偏差变得越来越大，恰好与负反馈相反，我们称之为正反馈。正反馈通常会使系统趋向于不稳定状态。 活动：发现生活中的正反馈找一找，生活中有哪些正反馈的例子 生活中有很多正反馈的例子，例如越传越离谱的谣言、生态环境恶化越来越严重的池塘、地震开始时摇晃得越来越厉害的楼房等。我们要有效利用正反馈，减少正反馈可能带来的损害。社交媒体：一条帖子获得点赞和分享后，算法会将其推荐给更多人，导致更多的互动和关注。 经济增长：当一个国家的经济增长时，企业盈利增加，投资增加，进一步推动经济增长。 生态系统：某些物种的繁殖成功会导致其数量激增，从而影响生态平衡。拓展阅读河水受到污染，出现鱼儿死亡，鱼儿的尸体又再次污染河水。随着死去的鱼儿越来越多，河水的污染更加严重，并引发更多的鱼儿死亡，形成恶性循环导致生态环境变得越来越糟糕。三、课堂练习完成教材20—22页相关课堂练习题。四、拓展延伸1、正负反馈正反馈是一种在系统中，当某一变量发生变化时，这种变化会加剧原有的变化过程，从而导致更加剧烈的变化。例如，当某一变量发生变化时，系统会加强这个变化，形成“加速”效应。正反馈常常导致系统的不稳定，甚至可能导致系统崩溃或完全改变状态。负反馈是一种稳定机制，当系统中某一变量变化时，反馈机制会抑制这种变化，促使系统恢复到原有的状态或平衡状态。负反馈机制有助于维持系统的稳定性和稳态。2、反馈的数学模型在数学中，反馈机制可以用微分方程、差分方程等模型来描述。通常，反馈的数学模型可以分为以下几类：(1) 一阶线性系统在简单的一阶线性反馈系统中，输出与输入成线性关系，反馈机制的强度和特性决定了系统的响应时间和稳定性。例如：\[\frac{dy(t)}{dt} + a y(t) = b x(t)\]其中，\( y(t) \) 为输出，\( x(t) \) 为输入，\( a \) 和 \( b \) 是常数，表示系统的反馈强度。(2) 负反馈系统负反馈系统的基本模型如下：\[\frac{dx}{dt} = -a x + b y\]这里，系统的输出通过负反馈抑制输入，从而导致系统的稳定性。(3) 正反馈系统正反馈系统模型通常具有自增强特性。例如，某些生物学过程可以通过类似以下的方程建模：\[\frac{dx}{dt} = a x (1 - x)\]这类模型常用于描述资源有限时的种群增长或某些化学反应的加速。(4) 非线性反馈非线性反馈系统的模型通常更复杂，需要通过非线性微分方程来描述。例如，在生态学中，捕食者-猎物模型通常会涉及非线性反馈，表现为捕食者数量和猎物数量之间的复杂动态关系。3、生活中的负反馈人体温度调节：当体温上升时，人体会通过汗水蒸发等机制来降温；而当体温下降时，身体则会通过颤抖来生成热量，帮助体温回升。家电温控：如空调系统中的温度调节，一旦室内温度过高，空调会自动开启制冷；当温度下降到设定范围时，空调则关闭。血糖调节：当血糖升高时，胰岛素分泌增加，帮助降低血糖水平；当血糖过低时，胰高血糖素分泌增加，帮助提升血糖水平。植物中的水分调节：在干旱条件下，植物通过关闭气孔减少水分蒸发，保持水分的平衡。 完成填空并认识负反馈中的偏差。完成小组讨论。学习核心结论。完成机器人运行中负反馈的偏差理解。完成音响系统中的正反馈活动体验和学习。寻找生活中的正反馈。完成课堂练习。进行课外知识拓展。 结合老鹰抓小鸡情境练习，引入负反馈偏差的计算，锻炼学生的学习能力和思考能力。结合生活中的具体例子，引导学生完成反馈过程中偏差变化的理解和掌握，锻炼学生的学习能力和观察能力进行内容总结性学习。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。结合生活中的实际例子，理解和学习正反馈中偏差越来越大的变化路径。引导学生思考更多正反馈例子，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 反馈的类型1、进行新知引入2、学习负反馈中偏差越来越小3、学习正反馈中偏差越来越大4、完成课堂练习5、进行知识拓展 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，说明反馈机制在自然界中的重要性，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。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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