资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
第1课《系统中的反馈》教学设计
课题 系统中的反馈 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：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。计算思维：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。数字化学习与创新：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。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。
教学重点 认识生活场景中的反馈，理解反馈的重要作用，认识信息系统的反馈。
教学难点 能够辨别反馈的类型，探究机器人的反馈环路。
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。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！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。优机器人真聪明，能沿着赛道快速行走！让我们一起来发现其中的奥秘吧。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。观看教学视频《系统的反馈》。 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、反馈的环路活动：认识生活场景中的反馈观察图5-1-1所示生活场景，思考输入、输出之间的关系。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。活动：认识信息系统的反馈仔冰箱（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？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。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？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。二、课堂练习完成教材14—18页相关课堂练习题。三、拓展延伸1、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。2、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。3、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。4、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。 空间站机械臂的采用视觉伺服控制，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。5、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。 完成活动并认识生活场景中的反馈。完成认识信息系统的反馈。完成探究机器人的反馈环路。完成课堂练习。进行课外知识拓展。 认识生活场景中的反馈练习，锻炼学生的学习能力和思考能力。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。引导学生思考更多系统反馈的例子，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 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 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，说明系统的反馈在现实中的重要性，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）
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑