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第三节《系统控制中的反馈》教学设计
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教材分析 本课是第三单元第三节内容，聚焦“反馈”这一闭环控制的核心机制。教材以“空调维持26℃”为案例，深入讲解反馈的含义——将实际值与期望值比较，根据比较结果进行调节。教材介绍了反馈的实时性和准确性两大特点，并通过马桶冲水（机械反馈）和智能台灯（传感器反馈）的对比，帮助学生理解反馈的两种方式。本课旨在帮助学生深入理解反馈在闭环控制中的关键作用。
学情分析 学生已学习了闭环控制的概念，知道了检测装置在闭环控制中的作用，但对于“检测到信息后具体怎么用”以及“反馈为什么重要”尚缺乏深入理解。空调是学生非常熟悉的设备，以空调为例讲解反馈机制，能有效帮助学生建立直观认识。
教学目标 信息意识
理解反馈在闭环控制系统中的关键作用
能区分机械反馈和传感器反馈两种方式 计算思维
理解反馈的含义：将实际值与期望值比较，根据比较结果调节
理解反馈的两大特点：实时性和准确性
能分析空调、马桶等设备中的反馈机制 数字化学习与创新
能设计简单的温控风扇模拟系统 信息社会责任
通过实验探究培养科学探究精神和实证意识
教学重难点 教学重点：理解反馈的含义及其在闭环控制中的作用
教学难点：理解反馈的两大特点——实时性和准确性
教学准备 多媒体课件、空调工作过程图、马桶冲水结构图、智能台灯调节示意图、温控风扇模拟程序（视条件）、教材P83-90相关图文
教学环节 时间 教师活动 学生活动 设计意图
一、复习导入引出新课（4分钟） 4 1. 提问复习： “闭环控制的核心特征是什么？智能晾衣杆靠什么检测衣物状态？”
2. 情境导入： “周末欢欢在家休息，发现空调运行了一整天——不论炎热的中午还是凉爽的晚上，家里始终保持在26℃。欢欢非常好奇：空调是怎么做到的？”
3. 揭示课题： “今天我们就来学习闭环控制中的核心机制——反馈。”
过渡： “空调到底是怎么知道‘该制冷还是该制热’的？我们先来看一张图。” 1. 回答问题：“输出返回到输入端形成闭合回路”“靠湿度传感器”。
2. 思考空调维持恒温的原理。
3. 明确本课学习主题。 通过空调恒温这一生活现象引出“反馈”概念，激发探究兴趣。
二、探究新知建构概念（25分钟）
活动一：认识反馈 25 1. 出示教材P84空调工作过程图。
2. 讲解反馈的含义： “反馈是将被控量的实际值与期望值进行比较，根据比较结果对系统进行调节的过程。”
3. 以空调为例分析：
- 用户设定目标温度26℃（期望值）
- 温度传感器检测当前室温（实际值）
- 实际值 vs 期望值——高了？低了？相等？
- 高了→制冷；低了→制热；相等→送自然风
4. 出示“输入—计算—输出—再输入”的简化图（教材P84），强调“再输入”就是反馈。
5. 关键提问： “反馈和普通的‘输出’有什么不同？”
6. 引导学生理解：输出是系统的结果，反馈是输出返回来影响后续输入，形成循环。
过渡： “反馈不是一次性的，而是持续进行的——这就是反馈的第一个特点。” 1. 观察空调工作过程图。
2. 聆听反馈的定义，记录关键词。
3. 跟随教师分析空调的反馈过程。
4. 回答问题：“反馈是输出返回输入端，影响后续操作”。
5. 理解“再输入”的含义。 以空调为具体案例，清晰展示反馈的完整过程，帮助学生建立对反馈概念的直观理解。
活动二：反馈的两大特点
1. 出示教材P85“反馈的特点”内容。
2. 特点一：实时性。 “空调持续检测环境温度，一旦出现变化，立即作出反应——这就是实时性。”
3. 特点二：准确性。 “设定好目标温度后，空调自动确定输送冷风、热风还是自然风，以保持温度与目标一致——这就是准确性（自我校正）。”
4. 关键提问： “如果空调检测温度是每10分钟一次，还能保持恒温吗？为什么？”
5. 引导学生理解：检测间隔太长，温度变化不能及时调整，就无法保持恒温。
过渡： “反馈可以通过不同方式实现——有机械反馈，也有传感器反馈。我们来看两个例子。” 1. 聆听反馈的两个特点。
2. 思考实时性和准确性的含义。
3. 回答问题：“不能，因为温度变化后不能及时调整”。
4. 记录两个特点。 通过“如果检测间隔太长会怎样”的反问，帮助学生深刻理解实时性的重要性。
活动三：两种反馈方式
1. 出示教材P86“马桶冲水”图文（机械反馈）。
- “冲水后浮球下降→注水开关打开→注水→浮球上升→达到限定位置→关闭注水。只靠机械结构实现反馈。”
2. 出示教材P86“智能台灯”图文（传感器反馈）。
- “检测环境亮度→与设定值比较→自动调节灯光亮度。”
3. 对比提问： “机械反馈和传感器反馈有什么不同？”
4. 引导学生归纳：机械反馈靠物理结构（浮球、杠杆等），传感器反馈靠电子传感器和控制器。
5. 拓展： “同一个系统也可以有温度、湿度等多种反馈。”
过渡： “理解了反馈，我们来做一个实践活动——设计温控风扇模拟系统。” 1. 观察马桶冲水结构图，理解机械反馈。
2. 观察智能台灯调节示意图，理解传感器反馈。
3. 比较两种反馈方式，说出区别。
4. 记录两种反馈方式的特点。 通过两种反馈方式的对比，帮助学生理解反馈的实现方式可以多样化，深化对反馈概念的认识。
三、动手实践学以致用（7分钟） 7 1. 出示教材P87-89“温控风扇模拟系统”任务。
2. 布置任务： “设计一个温控风扇模拟系统——根据输入温度，自动调节风扇转速并作出不同提示。”
3. 引导完成三个部分：
- 功能设计： 温度高→转速快；温度适中→转速中等；温度低→转速慢/停。
- 输入输出设计： 输入温度值→计算判断→输出转速和提示。
- 数据记录： 记录不同温度下的输出内容和风扇转速。
4. 巡视指导，帮助学生完成记录表。
5. 引导总结规律： “温度越高，转速越快——这就是反馈的控制作用。”
过渡： “通过今天的探究，我们理解了反馈——这个让系统变得‘智能’的关键机制。” 1. 了解温控风扇模拟系统的设计任务。
2. 完成功能设计（输入—计算—输出）。
3. 填写数据记录表。
4. 总结规律：“温度与转速正相关”。
5. 记录实验结论。 通过设计温控风扇模拟系统，让学生亲身体验“输入—计算—输出—反馈”的完整过程，深化对反馈的理解。
四、课堂总结布置作业（4分钟） 4 1. 提问总结： “什么是反馈？反馈的两大特点是什么？反馈有哪两种实现方式？”
2. 教师总结： “反馈是闭环控制的灵魂——它让系统能够自动检测、自动比较、自动调整。通过反馈，系统不再是‘盲目执行’，而是‘聪明地执行’。反馈的实时性保证了快速响应，准确性保证了精确控制。下节课我们将学习如何利用反馈来优化和调整系统。”
3. 布置作业：
- 基础性作业： 完成教材P89“数据记录表”和“规律总结”。
- 实践性作业（选做）： 观察家里的一个具有反馈功能的设备（如空调、冰箱、电饭煲），分析它的期望值是什么、实际值是什么、如何进行反馈调节。 1. 回答问题。
2. 聆听教师总结和预告。
3. 记录作业要求。 总结本课核心知识，强调反馈的价值，为下节课“系统的优化与调整”做铺垫。
板书设计 第三课：系统控制中的反馈 一、什么是反馈？ 将实际值与期望值比较 → 根据比较结果调节 二、空调反馈过程： 设定26℃（期望）→ 传感器检测室温（实际）→ 比较 → 高了制冷/低了制热/相等送风 三、反馈的两大特点： 1. 实时性：持续检测，快速响应 2. 准确性（自我校正）：自动调整，逼近目标 四、两种反馈方式： 机械反馈：靠物理结构（浮球、杠杆）→ 传统马桶 传感器反馈：靠电子传感器 → 智能台灯、空调
课后反思
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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