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信息科技 六下 第4课《反馈的实现》教学设计
教学内容与学习对象分析：
本节课的主要内容聚焦于自动控制系统反馈中的传感器及作用。本课主要内容包括“反馈的实现过程”“传感器及其特点”和“输入量与输出量的比较”。在知识层面，明确了反馈的实现需要对输出量进行检测，并返回输入端与输入量进行比较，输出量的检测通常可以由传感器获取。
本课内容与第四学段“物联网实践与探索”“人工智能与智慧社会”等内容密切相关。本课重点是在认识反馈能够使自动控制系统达到稳态或优化的基础上，借助物联网、传感器等技术和设备实现反馈，对控制系统的反馈形成抽象的概念，对反馈的整体实现过程进行一般化的方框图描述，能够构建传感器检测到的输出量与输入量的比较计算，为第二单元“控制系统中的运算”做好铺垫，同时也与第四学段内容密切关联。
本课基于“信息处理”这一逻辑主线，响应课程标准中“通过分析具体案例，了解反馈是过程与控制中的重要手段，初步了解反馈对系统优化的作用”的内容要求。聚焦反馈的硬件选择与数据比较，从前几节课的对反馈在功能层面的认识、比较方面的认识，过渡至传感器硬件、数据、比较等更完整的控制要素的认识。
学习对象是六年级学生，经过五下三个单元和本单元前三课如《反馈与控制》等的学习，学生已初步了解了自动控制系统中的反馈及其控制作用，能分析反馈对于系统的优化效果，语言描述或简单图示梳理系统的部分工作过程，也初步体会到数据在控制系统中的关键作用。六年级的学生思维方式正经历着从具象到抽象的蜕变，不再满足于简单地观察和模仿，而是渴望理解事物背后的原理和逻辑。他们的自我意识和自主性支持着他们形成自己的想法和判断，渴望用想法和判断去验证、解决问题。信技、科学课上的实验经验，以及生活中接触到的各种控制系统，都为他们抽象思维的发展奠定了基础，他们的抽象、概括和推理能力都初具雏形。从知识基础看，学生能发现、举例出有反馈的控制系统，但对其实现原理和计算过程仍处于模糊状态，不清楚系统中的数据如何被获取并用于比较，不了解传感器这类器件，数据怎样计算、控制系统状态？该选择哪类传感器？需要教师设计真实性、探究性的学习内容，引导学生从五下“系统中的计算”和六上的“反馈与控制”等原认知上迁移激活进阶，构建新知和系统观。
教学目标分析(含核心素养导向)：
1.通过观察选用传感器，了解常见的传感器及其作用。
2.通过观察和探究温控系统过程，进一步理解反馈的实现过程。
3.通过“青瓜大棚温控系统”项目实践，感受动手设计并实现控制项目的乐趣，体会自动控制系统在解决问题层面上的价值。
教学重点：反馈的原理和实现方法。
教学难点：反馈中比较逻辑的构建。
教学过程：
（一）探索： 青瓜大棚需温控
1.观看PPT呈示的情境（图1），思考问题：青瓜大棚现在存在什么问题？
2.听取发言学生的回答，进一步思考并回答：用怎样的控制，解决问题？
图1 青瓜大棚问题分析：
【教师引导】1.观察学生观看PPT与思考问题的状态，在举手与没有举手的学生各挑选1位回答问题。
预设：
（1）若学生未从图片中发掘信息，比如“叶片变黄了”，教师点拨：再观察适宜的温度和当前的温度信息，能有更进一步的发现。
（2）若学生将图片与适宜温度信息要求结合起来，发现“温度超标，导致叶片发黄”，教师点评：将多个信息关联起来，发现原因，这种思路很好。
（3）若学生不加仔细观察关联信息，说“温度湿度没有达到标准，导致叶片发黄”，教师点拨：仔细看清楚湿度，有超标吗？
2.抛出“如何解决”的追问后，挑选2—3位学生回答问题，提出“今天我们就要通过动手，完完整整地解决这个问题”，导课并板书：反馈的实现。
【设计意图】植物被晒伤的现象很有“生活味”，呈现该情境会燃起学生呵护植物并解决问题的兴趣。在呈现情境中，PPT呈现的信息并不是“一瞥便知”，而是将“叶片发黄图片”“适宜温度需求”“当前棚内温度”三类信息放置在一起，其目的是让学生在关联的基础上，挖掘出原因，在导课的同时，又检验与发展了学生的信息意识。
（二）建构：选用器件建反馈
活动一：选用合适传感器
1.观察PPT里呈现的四种传感器，结合情境，思考：选用何种传感器？听取发言学生的回答，验证自己的猜想。图2 监测温度设备选择：
2.同桌二人一组观察实验板，寻找内置的温度传感器与其他传感器。
3.观看上台学生的传感器认识分享，对其介绍进行点评或补充。
4.猜测“传感器为什么能获取数据？”，带着问题阅读书籍P15页，回答教师提问。
图3 实验板上的温度传感器：
5.为给大棚监测温度并自动传送数据，在四种传感器中选一选并说明理由：首先能检测当前温度的器件是温度计或温度传感器，温度计需要人读取数据并判断是否温度适宜，而温度传感器可以将当前温度获取表示为数字并传递给其他器件，不需要人的介入，更加自动化。
【教师引导】
1.观察学生观看PPT与思考的状态，挑选2位没有举手的学生回答“用何器件”的问题。
预设：大部分学生会选择正确，但个别学生会选择温度计和温度传感器，教师点拨：温度计确实也能显示温度，但我们是设计一个控制系统，需要将获得的温度数据告诉给系统。
2.巡视各组观察实验板传感器的情况，挑选1个观察仔细且能正确说出传感器名称的小组，邀请其上台进行介绍。
3.在慢速阅读与快速阅读的学生中各挑选1人，要求回答“为什么传感器能获取数据”。
【设计意图】意在将“设计—观察—阅读”三者结合，由选用设备带动对传感器的认识，从图片认识到实物触摸，从实物触摸到教材阅读，在外形上、功能上、基本机制上认识传感器。
活动二：建立比较模型
1.同桌二人为一组，观看硬件连接图，完成硬件连接：组员1连接硬件，组员2检查连接是否正确。观看展示小组硬件接线，进行点评与建议，检查自身小组接线情况。图4 硬件连接
2.观察实验板实时显示的温度数据，思考并回答“根据当前的温度，要不要启动风扇”？
3.听取发言学生的回答，验证内心思考的判断逻辑。
4.打开“学习练习”PPT，通过“拖一拖”完成比较的算法设计。图5 建立比较模型：
5.听取分享学生的PPT展示，若错误则修改自己的算法。
【教师引导】
1.巡视小组硬件连接完成情况，指导个别尚未成功的小组。
预设：有些学生接线时存在以下问题：一不看接线图示，二不看硬件接口。教师点拨：看清楚有哪些模块，图示中谁与谁连接；硬件插拔前注意再观察接口“是否一致”“正反面是否正确”，以免插反损坏硬件。
2.挑选1位接线不正确的小组进行实物拍照投屏，组织全体进行点评与改进；挑选1位接线正确的小组进行展示，引导其说说接线的经验。
3.在每个小组在实验板都能正常运行程序情况下，请一个积极举手的小组上台模拟温度上升（借助电吹风），让学生观察屏幕上的温度数据变化，引导学生思考：此时风扇该不该启动？
4.巡视每位学生的在PPT上的算法设计（拖动），寻找一个有错误的例子和正确的例子，进行展示，组织学生进行点评与分析，如图6建立比较模型错误的个例所示。
预设：
（1）若学生判断表达式与执行对应错误，比如“当前温度>设定温度，关闭风扇”，教师点拨：当前温度大于30度，可以是几度？温度已经超标，是关闭风扇吗？
（2）或学生算法设计正确，教师点拨：为什么不是大于等于，而是大于？引导学生能充分重视对数据边界的思考。
【设计意图】通过逻辑表达式的构建，在展错与改错中推进理解的深化，完成本课输入量与输出量的比较计算目标。学生展示并由学生主导纠错，将课堂的主讲权还给学生。
活动三：烧录程序验证功能
1.开展实验：组员1负责烧录并运行程序，组员2通过手指触摸和风扇对准温度传感器，模拟环境温度的升降。图7 温控程序1.0（30度开风扇版）：
2.小组二人共同讨论，由组员在“学生练习”PPT中完成实验分析。图8 表单记录：
3.听取汇报小组的模型展示与实验分析（PPT）的分享，对“实验模型的功能是否达成、实验记录是否完整与正确、汇报表述是否清晰”进行评价。
【教师引导】
1巡视各小组实验，对模拟环境升温与降温的操作进行指导。
2.挑选已完成的2个小组作演示分享：
第1小组分享：先演示模型功能；再打开程代码找到判断句，解析判断过程；最后展示实验分析（PPT）。
第2小组分享：先演示模型功能，邀请其余组点评其功能是否达成；再展示实验分析，概要地说一说反馈实现的过程。
预设：
（1）有的小组演示模型功能时，是“无声电影”，教师点拨：要介绍清楚当前温度的变化，当前温度与设定温度的比较，系统对执行器（风扇）的控制。
（2）有的小组在展示实验分析（PPT）时，“无话可说”，教师点拨：这个实验记录能说明什么一个问题？图9 表单记录的个例：
【设计意图】展示汇报时，指向“实物模型功能”“程序关键判断”“实验记录分析”三项内容，其目的就是引导学生将“功能现象”“计算逻辑”与“数据证据”结合起来，化以具象化抽象，以验证再度理解控制逻辑。
（三）迁移：温控系统新功能
1.观看PPT呈现的新情境，思考并回答问题：
（1）若棚内温度低于25度，又会出现何种问题？
（2）要应对此问题，如何增加对低温的调节与控制？
图10 青瓜大棚新问题分析：
2.打开“学习练习”PPT，全面考虑高温与低温的情况，通过拖动完善算法设计。
图11 温控系统新功能的算法设计：
3.听取分享者的汇报，若有错则修正自己的算法设计。
4.同桌二人合作实验：其中1人负责烧录新的对应程序（教师提供2.0版），共同观察系统的功能是否升级：
（1）温度低于下边界时，加热灯是否开始工作。
（2）温度高于上边界时，加热灯是否停止工作，风扇是否启动。
图12 温控程序2.0（25-30范围控制）
【教师引导】
1.观察学生观看PPT与思考的状态，挑选2位学生回答问题。
2.巡视学生，挑2位学生准备展示：1位算法设计有部分错误，另1位算法设计正确。组织学生进行评价改进，引导全体学生改正自身的错误。
预设：
（1）若学生的算法逻辑存在错误，比如“开启风扇的执行逻辑正确，但开启加热灯的执行逻辑错误”，教师点拨：表达式为真时，是什么情况？在这样的情况下，需要开启加热灯吗？
（2）若学生算法逻辑完全正确，教师引导：解析设计的算法逻辑，通过走动与指导帮助同一列的同学。
图13 新功能的算法设计错误的个例：
【设计意图】以更完善的控制设计视角，产生对低温调节与控制的新问题，新问题进而引发算法设计的迭代与完善，使“反馈的实现”主题得以深化。
（四）评价：新情境验真知
1.打开“学生评价”PPT，根据“智能灌溉”新情境，通过拖放完成系统控制的设计框图。
2.观看分享者的展示，对其展示进行点评与补充，修正自己错误的部分。
【教师引导】教师巡视全体学生，选取1位正确的进行展示，引导学生对分享者进行评价，通过“正确请举手”了解本评价的正确率情况，组织全体学生修正自己的错误。图14 智能灌溉系统设计：
【设计意图】通过课堂评价，再次聚焦“反馈的实现”，突显本课主旨，巩固并检验本课新知，同时又拓展视野，丰厚学生对“反馈实现”的进一步认识。
（五）小结
1.观察板书，思考并回答问题：有了哪些新的思考或对控制系统的新的认识？
2.打开在线学习平台链接，用一句话总结学习感悟。
3.观看分享者的学习感悟文本，参与点评或感言。
【教师引导】
1.巡视全体学生，选取2位学生做深度小结。
2.展示在线平台中的个性化学习感悟，请1位学生再次说感言，并总结赠言：我们是世界上独特的自动控制生物系统，给自己设定一个小目标，根据目标不断反馈调整我们的行为，不断进步吧！
【设计意图】板书提供总结的支架，平台提供每个人炼制感悟的支持，用典型以点带面，激发每个人的认知梳理与感悟碰撞，促进学习主体意识的再发展。
板书设计：
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

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