資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第3課《反饋的類型》教學設計
課題 反饋的類型 單元 第五單元 學科 信息科技 年級 六年級下
核心素養目標 信息意識：認識到信息在學習過程中的重要性，理解如何通過反饋來改進學習效果，增強對信息來源和質量的判斷能力。計算思維：通過分析反饋機制，學生能夠培養邏輯思維和問題解決能力，學會如何將復雜問題分解為更簡單的部分。數字化學習與創新：反饋機制在數字化學習中尤為重要，能夠實時提供學習進度和效果的反饋，促進個性化學習和創新思維的培養。信息社會責任：理解反饋的類型使學生意識到在信息社會中，如何負責任地使用和分享信息，尤其是在涉及他人反饋和評價時，增強社會責任感。
教學重點 1、學習負反饋中偏差越來越小。2、學習正反饋中偏差越來越大。
教學難點 1、認識反饋系統中，偏差的變化。
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 板書課題。1、活動背景在反饋系統中，偏差是一個重要的參考值。偏差是如何變化的呢 在反饋系統中，偏差是如何變化的 有的偏差會越來越大，有的偏差會越來越小。2、觀看教學視頻《什么是算法？》。 學習新知引入，觀看教學視頻。 用提問的方式引入課題，增強課堂互動性。將學生的注意吸引到課堂。
講授新課 新知講解：一、負反饋中偏差越來越小活動：認識負反饋中的偏差1、在自然界中，老鷹抓兔子是一個典型的反饋過程。如圖5-3-1所示，盤旋在天空中的老鷹觀察著兔子的位置，通過不斷地調整速度與角度，縮短與兔子之間的距離。在這個反饋過程中，預設的目標值是0，偏差是當前距離。從圖中可以發現，老鷹和兔子距離偏差越來越小（大或小），直到抓住兔子。2、以小組為單位，討論圖5-3-2所示生活場景中反饋過程的偏差是如何變化的。空調降溫系統目標值：設定溫度（如26℃）偏差：當前室溫與26℃的差值反饋機制：若室溫＞26℃，空調啟動制冷；若＜26℃，停止制冷 → 偏差逐漸減小至趨近于零調節水溫系統目標值：設定水溫（如40℃）偏差：水箱內實際水溫與40℃的差值反饋機制：若水溫＜40℃，加熱器工作；若＞40℃，冷卻裝置啟動 → 偏差持續縮小直至穩定核心結論所有負反饋系統均通過持續修正操作使偏差絕對值遞減，最終趨于目標值（動態平衡），這正是"偏差越來越小"的本質體現。老鷹預設的目標值是與兔子之間的距離為零，它通過不斷縮短與兔子之間的距離，從而使當前距離和設定目標值之間的偏差越來越小；空調調節溫度時，房間的實際溫度與設定溫度的偏差越來越小；調節混水閥時，實際出水水溫和設定的水溫之間的偏差越來越小。以上這些反饋過程中，偏差越來越小，我們稱之為負反饋。負反饋能夠使系統越來越趨于穩定。小科提示負反饋的調節過程是不斷縮小偏差。在特定的控制過程中，我們并不是要把偏差減小到零，而是將其控制在一定的范圍內，滿足系統運行的要求即可。活動：探析機器人行走過程中的負反饋如圖5-3-3所示，在機器人沿著墻壁行走的過程中，你能找到負反饋嗎 以小組為單位，討論偏差是如何計算和變化的。設定機器人和墻壁的距離為某一定值，作為預設目標值。偏差是機器人和墻的實際距離與目標值的差值。機器人只要控制差值在“零”附近變化，即可沿著墻壁行走。二、正反饋中偏差越來越大活動：體驗音響系統中的正反饋如圖5-3-4所示，當我們在靠近音箱位置使用麥克風時，有時會產生越來越大的刺耳嘯叫聲，這是為什么呢 以小組為單位，討論如何消除或減弱嘯叫聲。麥克風會引起嘯叫聲，是因為麥克風輸出的聲音反饋到擴音系統中，被放大后從音箱輸出，輸出的聲音再次通過麥克風輸入到擴音系統，循環往復導致聲音越來越大，從而產生嘯叫聲。在這個過程中，輸出的聲音反饋回麥克風并被不斷地放大，偏差變得越來越大，恰好與負反饋相反，我們稱之為正反饋。正反饋通常會使系統趨向于不穩定狀態。 活動：發現生活中的正反饋找一找，生活中有哪些正反饋的例子 生活中有很多正反饋的例子，例如越傳越離譜的謠言、生態環境惡化越來越嚴重的池塘、地震開始時搖晃得越來越厲害的樓房等。我們要有效利用正反饋，減少正反饋可能帶來的損害。社交媒體：一條帖子獲得點贊和分享后，算法會將其推薦給更多人，導致更多的互動和關注。 經濟增長：當一個國家的經濟增長時，企業盈利增加，投資增加，進一步推動經濟增長。 生態系統：某些物種的繁殖成功會導致其數量激增，從而影響生態平衡。拓展閱讀河水受到污染，出現魚兒死亡，魚兒的尸體又再次污染河水。隨著死去的魚兒越來越多，河水的污染更加嚴重，并引發更多的魚兒死亡，形成惡性循環導致生態環境變得越來越糟糕。三、課堂練習完成教材20—22頁相關課堂練習題。四、拓展延伸1、正負反饋正反饋是一種在系統中，當某一變量發生變化時，這種變化會加劇原有的變化過程，從而導致更加劇烈的變化。例如，當某一變量發生變化時，系統會加強這個變化，形成“加速”效應。正反饋常常導致系統的不穩定，甚至可能導致系統崩潰或完全改變狀態。負反饋是一種穩定機制，當系統中某一變量變化時，反饋機制會抑制這種變化，促使系統恢復到原有的狀態或平衡狀態。負反饋機制有助于維持系統的穩定性和穩態。2、反饋的數學模型在數學中，反饋機制可以用微分方程、差分方程等模型來描述。通常，反饋的數學模型可以分為以下幾類：(1) 一階線性系統在簡單的一階線性反饋系統中，輸出與輸入成線性關系，反饋機制的強度和特性決定了系統的響應時間和穩定性。例如：\[\frac{dy(t)}{dt} + a y(t) = b x(t)\]其中，\( y(t) \) 為輸出，\( x(t) \) 為輸入，\( a \) 和 \( b \) 是常數，表示系統的反饋強度。(2) 負反饋系統負反饋系統的基本模型如下：\[\frac{dx}{dt} = -a x + b y\]這里，系統的輸出通過負反饋抑制輸入，從而導致系統的穩定性。(3) 正反饋系統正反饋系統模型通常具有自增強特性。例如，某些生物學過程可以通過類似以下的方程建模：\[\frac{dx}{dt} = a x (1 - x)\]這類模型常用于描述資源有限時的種群增長或某些化學反應的加速。(4) 非線性反饋非線性反饋系統的模型通常更復雜，需要通過非線性微分方程來描述。例如，在生態學中，捕食者-獵物模型通常會涉及非線性反饋，表現為捕食者數量和獵物數量之間的復雜動態關系。3、生活中的負反饋人體溫度調節：當體溫上升時，人體會通過汗水蒸發等機制來降溫；而當體溫下降時，身體則會通過顫抖來生成熱量，幫助體溫回升。家電溫控：如空調系統中的溫度調節，一旦室內溫度過高，空調會自動開啟制冷；當溫度下降到設定范圍時，空調則關閉。血糖調節：當血糖升高時，胰島素分泌增加，幫助降低血糖水平；當血糖過低時，胰高血糖素分泌增加，幫助提升血糖水平。植物中的水分調節：在干旱條件下，植物通過關閉氣孔減少水分蒸發，保持水分的平衡。 完成填空并認識負反饋中的偏差。完成小組討論。學習核心結論。完成機器人運行中負反饋的偏差理解。完成音響系統中的正反饋活動體驗和學習。尋找生活中的正反饋。完成課堂練習。進行課外知識拓展。 結合老鷹抓小雞情境練習，引入負反饋偏差的計算，鍛煉學生的學習能力和思考能力。結合生活中的具體例子，引導學生完成反饋過程中偏差變化的理解和掌握，鍛煉學生的學習能力和觀察能力進行內容總結性學習。培養學生思考能力和實際動手能力，提高學生的注意力和課堂參與度。結合生活中的實際例子，理解和學習正反饋中偏差越來越大的變化路徑。引導學生思考更多正反饋例子，加深所學知識內容。在課堂練習中強化所學知識內容。拓寬學生知識面。
課堂小結 反饋的類型1、進行新知引入2、學習負反饋中偏差越來越小3、學習正反饋中偏差越來越大4、完成課堂練習5、進行知識拓展 總結回顧 對本節課內容進行總結概括。
課后作業 1、通過查閱文獻，找出一個實際案例，說明反饋機制在自然界中的重要性，并進行總結。 布置作業 拓展學生的學習能力
課堂板書 觀看板書 強調教學重點內容。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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