中小学教育资源及组卷应用平台 第2课《反馈的原理》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：能感知生活中的反馈现象（如空调控温、手机触控），理解信息在反馈系统中的传递作用。计算思维：能用“输入-处理-输出”模型分析简单反馈系统（如饮水机加热），理解“检测偏差→自动修正”的闭环逻辑。数字化学习与创新：通过模拟实验（如编程控制虚拟机器人避障），设计基础反馈规则，体会自动化控制的优势。信息社会责任：讨论过度依赖自动反馈的风险（如导航盲从），树立“技术服务于人”的正确价值观。 教学重点 1、学习反馈的原理；2、懂得如何控制系统。 教学难点 1、运用反馈的原理。 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、活动背景系统通过环路将输出反馈给输入。那么，系统内部是如何利用反馈信息的呢？了解了反馈的原理，我们就更懂得如何控制系统了。如何实现机器人沿着赛道行走呢？利用反馈信息调整系统的运行。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、反馈环路的作用原理活动：分析倒水过程中的反馈倒满一杯水是生活中的一件小事，其中也蕴含着反馈的原理。在倒水的过程中(图5-2-1)，眼睛要不断地观察水面的高度，大脑要计算水面到杯口的距离，手要连续调整倒水的动作。思考以下问题：1.预设目标是什么？预设目标是倒水时希望达到的最终状态，即将水倒入杯中至指定的水位（例如杯口满但不满溢）。2.大脑依据什么判断是否继续加水？大脑通过实时反馈信息进行判断，依赖视觉反馈，眼睛持续监测水面与杯口的距离。当距离缩小到预设阈值（如“快满”）时，大脑触发减速或停止指令。并计算当前水位与目标水位的差距（如“还差2 cm”），动态调整动作。根据过去经验预判水流速度的影响（如倾斜角度大时水流快，需提前减速）。3.手依据什么调整倒水的速度和角度？手的动作受闭环控制调节，依赖以下反馈：大脑的指令：基于视觉反馈，大脑发送“加速/减速/停止”信号。例如：水面上升过快时，指令减小水壶倾斜角度以降低流速。本体感觉：手部通过触觉和肌肉记忆感知水壶的重量变化和水流阻力，微调动作。动态修正：若发现水位接近目标但流速仍快，会进一步减小角度以避免溢出。倒水过程中的反馈如图5-2-2所示，其中预设目标是满杯水量。在倒水的过程中，眼睛持续观察杯中的水量，当杯中的水量与满杯水量存在一定的偏差时，大脑计算着偏差的变化，指挥手控制水流量，直到偏差趋近于零大脑发出指令，手停止倒水。这一过程通过环路不断地反馈信息来实现。核心结论活动：分析冰箱制冷过程中的反馈类比倒水过程中的反馈，参考图5-2-3，尝试分析冰箱制冷过程中的反馈。我们发现，无论是倒水还是冰箱制冷，都需要依据反馈产生的偏差，来调整系统的工作状态。活动：归纳反馈的原理根据图5-2-2和图5-2-3，对比分析倒水和冰箱制冷的反馈过程，归纳反馈的原理。反馈原理是通过实时检测目标与实际的偏差（如水位/温度），自动反向调节（如调水速/制冷量），最终使系统稳定。本质都是"检测偏差-反向修正"的循环控制。如图5-2-4所示，在反馈过程中，眼睛和冰箱温度传感器是测量仪表，大脑和冰箱控制器是控制器，手和冰箱压缩机是执行器，水流量和冰箱制冷量是被控量。测量仪表获取反馈信息，反馈信息与预设的目标值产生偏差，依据偏差的变化，控制器控制执行器改变被控量，产生新的输出。 活动：分析机器人行走过程中的反馈依据反馈原理，分析行走机器人如何实现沿着赛道行走。 机器人行走依赖"感知-纠偏"闭环控制：传感器（如摄像头） ... ...
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