资源简介

(共30张PPT)
第5单元 第1课
系统中的反馈
（黔教版）六年级
下
1
核心素养目标
3
新知讲解
5
拓展延伸
7
板书设计
2
新知导入
4
课堂练习
6
课堂总结
课后作业
8
01
核心素养目标
信息意识
计算思维
数字化学习与创新
信息社会责任
认识反馈系统可能产生的社会影响，遵循技术规范开发应用反馈系统，培养负责任的技术改进态度。
理解反馈的重要作用，运用数字技术实现反馈系统的构建，形成迭代改进的创新意识，探究机器人的反馈环路。
能辨别反馈的类型，运用模块化思想分解系统优化任务，掌握系统反馈环路的建模方法，能设计并优化反馈控制算法。
理解反馈原理，认识信息系统的反馈，能理解反馈机制对系统调控的基础性作用，具备监测和分析反馈数据的敏感性。
02
新知导入
活动背景
系统从外界环境获得输入，产生的输出作用于外界环境，外界环境的变化再影响输入，从而形成了反馈系统。
学校举办机器人行走比赛，小智也想亲手搭建机器人参加比赛。利用系统的反馈知识可以帮助他稳定发挥，争取好成绩。
让我们和小智一起努力，让机器人在赛道上飞奔吧！
02
新知导入
活动目标
本单元的学习可以帮助你：
1.理解反馈原理，能够辨别反馈的类型，理解反馈的重要作用；
2.利用反馈原理设计小型控制系统，并编程验证；
3.建立从反馈角度分析和解決问题的意识。
02
新知导入
活动背景
人工系统在运行过程中，能够持续监测输入和输出的变化，进而调整系统的运行状态，从而让系统为我们提供更好的服务。
机器人真聪
明，能沿着赛道快速行走！
让我们一起来
发现其中的奥秘吧。
02
新知导入
03
新知讲解
反馈的环路
一、
观察图5-1-1所示生活场景，思考输入、输出之间的关系。
活动：认识生活场景中的反馈
图5-1-1 生活中利用反馈的场景
03
新知讲解
从系统的观点分析，蝙蝠具有一套超声波定位系统。该系统输出超声波，超声波遇到昆虫等物体后反射，反射的超声波又输入蝙蝠的定位系统中。我们将系统的部分输出反送到系统输入端的过程称为反馈。利用反馈，盲人能够沿着盲道行走，水库能够依据蓄水量的大小决定是否开闸放水，玩具厂能够根据市场的销售情况决定下一步的生产对策，等等。因此，反馈对于系统的稳定运行极为重要。
03
新知讲解
活动：认识信息系统的反馈
冰箱（图5-1-2）能够保持我们设定的制冷温度，其中反馈起到了至关重要的作用。根据图5-1-3思考：冰箱是如何形成反馈的？
03
新知讲解
冰箱运行时，我们为冰箱输入（设定）制冷温度后，冰箱的测温模块会持续监测冰箱输出的实际温度，并将实际温度反馈给冰箱。当实际温度大于设定温度时，冰箱就开启制冷功能，不断重复这样的反馈，直到冰箱的实际温度达到设定温度，冰箱就停止制冷。通过冰箱的制冷过程，我们发现，反馈过程是一个如图5-1-4所示的环路。
图5-1-4 反馈示意
03
新知讲解
活动：探究机器人的反馈环路
尝试分析机器人沿线行走（图5-1-5）的过程，它是如何形成反馈环路的呢？
03
新知讲解
机器人在行走的过程中，能够将当前的位置、速度、方向等信息实时反馈给自己，并根据反馈信息以及自身感知到的路况信息，计算后续的行走速度、方向等参数，从而控制行走动态。
04
课堂练习
一、选择题
1、机器人能够沿着赛道快速行走的关键原因是？( )
机器人有轮子
机器人能通过反馈调整运行状态
机器人不需要电力
2、蝙蝠捕捉昆虫时，反馈的作用是？( )
A.帮助蝙蝠发出超声波
B.将反射的超声波重新输入蝙蝠的定位系统
C.让昆虫主动靠近蝙蝠
D. 蝙蝠不需要反馈
B
B
04
课堂练习
3、冰箱保持设定温度的过程中，反馈的作用是：( )
A.持续监测实际温度并调整制冷功能
B.让冰箱一直制冷
C.不需要任何监测
D.完全依赖人工操作
4、反馈环路的作用是：( )
让系统停止运行
让系统根据输出调整输入，保持稳定
仅用于记录数据
B
A
04
课堂练习
二、判断题
1、反馈是系统将部分输出重新输入到输入端的过程。（ ）
2、蝙蝠捕捉昆虫时不需要任何反馈机制。 （ ）
3、冰箱的反馈机制是通过人工手动调节温度实现的。 （ ）
√
X
X
04
课堂练习
三、操作题
请设计一个简单的反馈系统，并描述其工作过程。你可以选择以下场景之一，或自拟一个生活中的例子
1. 自动浇花系统（土壤湿度检测→自动浇水）
2. 智能路灯（光线感应→自动开关灯）
要求: 明确系统的输入、输出和反馈过程描述反馈如何帮助系统稳定运行举例说明如果反馈失效，系统会出现什么问题？
04
课堂练习
自动浇花系统为例：
1. 输入：设定的土壤湿度阈值（如30%), 输出：水泵启动，给植物浇水。
2. 反馈：湿度传感器实时监测土壤湿度，并将数据反馈给控制系统。
当土壤湿度＜30% → 启动浇水。
当土壤湿度≥30% → 停止浇水。
3. 反馈的作用：确保土壤湿度始终接近设定值，避免植物干枯或过度浇水。
4. 反馈失效的后果：
若无反馈，系统可能一直浇水，导致植物烂根。
或完全不浇水，植物枯萎。
05
拓展延伸
生物反馈系统的精妙设计
深海生物如鲸类使用声波反馈在完全黑暗环境中导航和捕食，其声呐系统可探测数公里外的物体。
昆虫复眼由数千个小眼组成，每个小眼独立接收光信号，通过神经反馈网络实现全景视觉和快速反应。
05
拓展延伸
智能物联系统的反馈架构
智能恒温器采用机器学习算法，通过分析用户调节习惯、室内外温差等数据建立预测模型。
现代冰箱配备多区域温控系统，冷藏室和冷冻室采用独立闭环反馈控制。
05
拓展延伸
工业中的智能反馈网络
数字化工厂采用数字孪生技术，实时反馈设备状态至虚拟仿真系统进行预维护。
柔性生产线通过RFID标签反馈产品信息，自动调整加工参数和工艺流程。
05
拓展延伸
机器人系统的多级反馈控制
手术机器人配备力反馈系统，外科医生可感知手术器械接触组织的力度。
空间站机械臂采用视觉伺服控制，通过摄像头反馈实时校正运动轨迹。
四足机器人通过足底压力传感器和IMU反馈，实现复杂地形下的动态平衡。
05
拓展延伸
环境监测的智能反馈网络
智慧城市空气质量监测网通过移动监测站反馈数据，动态绘制污染扩散模型。
地震预警系统利用地震波传播速度差，建立秒级反馈的预警机制。
海洋监测浮标网络实时反馈水温、盐度等数据，用于台风路径预测。
06
课堂总结
1
引入新知内容
系统中的反馈
2
认识生活场景中的反馈
3
认识信息系统的反馈
4
探究机器人的反馈环路
5
1
2
3
4
5
6
进行相关知识拓展
完成课题练习
07
板书设计
系统中的反馈
1、进行新知引入
2、认识生活场景中的反馈
3、认识信息系统的反馈
4、探究机器人的反馈环路
5、完成课堂练习
6、进行知识拓展
课后作业。
1、系统的反馈的案例。
08
课后作业
1、通过查阅文献，找出一个实际案例，说明系统的反馈在现实中的重要性，并进行总结。
案例：校园自动售货机的智能补货系统
1.实时库存监控： 每个货架装有重量传感器，精确到每包零食的重量当某商品存货少于10件时，系统自动发送补货提醒。
2.智能销售分析：记录每天不同时段的销售高峰（如午休时间饮料销量激增）。
根据天气自动调整商品位置（雨天将热饮放在更显眼位置）
08
课后作业
3.故障自动处理：
扫码支付失败时立即语音提“请换种支付方式”。商品卡住时自动启动震动装置3次尝试解决。
4.带来的改变：
商品缺货时间减少80%，每月浪费的临期食品减少一半，同学们再也不用担心投币后商品卡住。
08
课后作业
案例：智能公交调度系统
1.实时车辆追踪： 每辆公交车每10秒发送一次GPS定位 ，电子站牌显示“下一班车还有3站，约6分钟”。
2. 智能班次调整：早高峰自动增加发车密度， 遇到大型活动时调度备用车辆。
3. 学生专属服务：根据学生卡刷卡数据优化校车路线，雨天自动延长运营时间。
实际效果：同学们平均等车时间缩短40% 冬季早班车准时率达到97%通过APP可以实时查询车辆位置。
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