資源簡介

(共34張PPT)
第5單元 第3課
反饋的類型
（黔教版）六年級(jí)
下
1
核心素養(yǎng)目標(biāo)
3
新知講解
5
拓展延伸
7
板書設(shè)計(jì)
2
新知導(dǎo)入
4
課堂練習(xí)
6
課堂總結(jié)
課后作業(yè)
8
01
核心素養(yǎng)目標(biāo)
信息意識(shí)
計(jì)算思維
數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新
信息社會(huì)責(zé)任
理解反饋的類型使學(xué)生意識(shí)到在信息社會(huì)中，如何負(fù)責(zé)任地使用和分享信息，尤其是在涉及他人反饋和評(píng)價(jià)時(shí)，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。
反饋機(jī)制在數(shù)字化學(xué)習(xí)中尤為重要，能夠?qū)崟r(shí)提供學(xué)習(xí)進(jìn)度和效果的反饋，促進(jìn)個(gè)性化學(xué)習(xí)和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。
通過分析反饋機(jī)制，學(xué)生能夠培養(yǎng)邏輯思維和問題解決能力，學(xué)會(huì)如何將復(fù)雜問題分解為更簡單的部分。
認(rèn)識(shí)到信息在學(xué)習(xí)過程中的重要性，理解如何通過反饋來改進(jìn)學(xué)習(xí)效果，增強(qiáng)對(duì)信息來源和質(zhì)量的判斷能力。
02
新知導(dǎo)入
活動(dòng)背景
在反饋系統(tǒng)中，偏差是一個(gè)重要的參考值。偏差是如何變化的呢
在反饋系統(tǒng)中，偏差是如何變化的
有的偏差會(huì)越來越大，有的偏差會(huì)越來越小。
02
新知導(dǎo)入
03
新知講解
一、負(fù)反饋中偏差越來越小
1、在自然界中，老鷹抓兔子是一個(gè)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(diào)整速度與角度，縮短與兔子之間的距離。
活動(dòng)：認(rèn)識(shí)負(fù)反饋中的偏差
03
新知講解
在這個(gè)反饋過程中，預(yù)設(shè)的目標(biāo)值是 ，偏差是 。
從圖中可以發(fā)現(xiàn)，老鷹和兔子距離偏差越來越 （大或小），直到抓住兔子。
0
當(dāng)前距離
小
03
新知講解
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。
03
新知講解
空調(diào)降溫系統(tǒng)
目標(biāo)值：設(shè)定溫度（如26℃）
偏差：當(dāng)前室溫與26℃的差值
反饋機(jī)制：若室溫＞26℃，空調(diào)啟動(dòng)制冷；若＜26℃，停止制冷 → 偏差逐漸減小至趨近于零
調(diào)節(jié)水溫系統(tǒng)
目標(biāo)值：設(shè)定水溫（如40℃）
偏差：水箱內(nèi)實(shí)際水溫與40℃的差值
反饋機(jī)制：若水溫＜40℃，加熱器工作；若＞40℃，冷卻裝置啟動(dòng) → 偏差持續(xù)縮小直至穩(wěn)定
03
新知講解
核心結(jié)論
所有負(fù)反饋系統(tǒng)均通過持續(xù)修正操作使偏差絕對(duì)值遞減，最終趨于目標(biāo)值（動(dòng)態(tài)平衡），這正是"偏差越來越小"的本質(zhì)體現(xiàn)。
03
新知講解
老鷹預(yù)設(shè)的目標(biāo)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(dāng)前距離和設(shè)定目標(biāo)值之間的偏差越來越小；空調(diào)調(diào)節(jié)溫度時(shí)，房間的實(shí)際溫度與設(shè)定溫度的偏差越來越小；調(diào)節(jié)混水閥時(shí)，實(shí)際出水水溫和設(shè)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(fù)反饋。負(fù)反饋能夠使系統(tǒng)越來越趨于穩(wěn)定。
03
新知講解
負(fù)反饋的調(diào)節(jié)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(nèi)，滿足系統(tǒng)運(yùn)行的要求即可。
小科提示
03
新知講解
如圖5-3-3所示，在機(jī)器人沿著墻壁行走的過程中，你能找到負(fù)反饋嗎 以小組為單位，討論偏差是如何計(jì)算和變化的。
活動(dòng)：探析機(jī)器人行走過程中的負(fù)反饋
03
新知講解
設(shè)定機(jī)器人和墻壁的距離為某一定值，作為預(yù)設(shè)目標(biāo)值。偏差是機(jī)器人和墻的實(shí)際距離與目標(biāo)值的差值。機(jī)器人只要控制差值在“零”附近變化，即可沿著墻壁行走。
03
新知講解
二、正反饋中偏差越來越大
活動(dòng)：體驗(yàn)音響系統(tǒng)中的正反饋
如圖5-3-4所示，當(dāng)我們?cè)诳拷粝湮恢檬褂名溈孙L(fēng)時(shí)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)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。
03
新知講解
麥克風(fēng)會(huì)引起嘯叫聲，是因?yàn)辂溈孙L(fēng)輸出的聲音反饋到擴(kuò)音系統(tǒng)中，被放大后從音箱輸出，輸出的聲音再次通過麥克風(fēng)輸入到擴(kuò)音系統(tǒng)，循環(huán)往復(fù)導(dǎo)致聲音越來越大，從而產(chǎn)生嘯叫聲。在這個(gè)過程中，輸出的聲音反饋回麥克風(fēng)并被不斷地放大，偏差變得越來越大，恰好與負(fù)反饋相反，我們稱之為正反饋。正反饋通常會(huì)使系統(tǒng)趨向于不穩(wěn)定狀態(tài)。
03
新知講解
找一找，生活中有哪些正反饋的例子
活動(dòng)：發(fā)現(xiàn)生活中的正反饋
生活中有很多正反饋的例子，例如越傳越離譜的謠言、生態(tài)環(huán)境惡化越來越嚴(yán)重的池塘、地震開始時(shí)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。
03
新知講解
找一找，生活中有哪些正反饋的例子
活動(dòng)：發(fā)現(xiàn)生活中的正反饋
社交媒體：一條帖子獲得點(diǎn)贊和分享后，算法會(huì)將其推薦給更多人，導(dǎo)致更多的互動(dòng)和關(guān)注。
經(jīng)濟(jì)增長：當(dāng)一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)增長時(shí)，企業(yè)盈利增加，投資增加，進(jìn)一步推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長。
生態(tài)系統(tǒng)：某些物種的繁殖成功會(huì)導(dǎo)致其數(shù)量激增，從而影響生態(tài)平衡。
03
新知講解
河水受到污染，出現(xiàn)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(yán)重，并引發(fā)更多的魚兒死亡，形成惡性循環(huán)導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境變得越來越糟糕。
拓展閱讀
04
課堂練習(xí)
一、選擇題
1、在經(jīng)濟(jì)學(xué)中，正反饋效應(yīng)通常會(huì)導(dǎo)致：（ ）。
A. 市場穩(wěn)定 B. 市場波動(dòng)加劇 C. 資源的有效分配 D. 價(jià)格的穩(wěn)定
2、在控制系統(tǒng)中，負(fù)反饋的主要作用是：（ ）。
A. 增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性
B. 降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性
C. 提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度
D. 增加系統(tǒng)的復(fù)雜性
B
A
04
課堂練習(xí)
3、反饋的類型中，哪一種反饋是指系統(tǒng)輸出對(duì)輸入的影響是相同方向的？（ ）
正反饋 B. 負(fù)反饋 C. 線性反饋 D. 非線性反饋
4、下列哪種情況最可能導(dǎo)致正反饋？（ ）
A. 溫度控制系統(tǒng) B. 聲音放大器 C. 自動(dòng)調(diào)節(jié)閥 D. 反饋抑制機(jī)制
二、判斷題
1、負(fù)反饋可以幫助系統(tǒng)維持穩(wěn)定狀態(tài)。 （ ）
2、反饋機(jī)制在自然界和工程系統(tǒng)中都存在。（ ）
3、正反饋在所有情況下都是有害的。 （ ）
B
√
A
√
X
04
課堂練習(xí)
三、操作題
請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡單的負(fù)反饋系統(tǒng)，描述其工作原理，并舉例說明其在生活中的應(yīng)用。
設(shè)計(jì)一個(gè)溫控系統(tǒng)，當(dāng)室內(nèi)溫度高于設(shè)定值時(shí)，空調(diào)自動(dòng)開啟，降低室內(nèi)溫度；當(dāng)溫度低于設(shè)定值時(shí)，空調(diào)關(guān)閉。這個(gè)系統(tǒng)通過不斷調(diào)整空調(diào)的工作狀態(tài)來維持室內(nèi)溫度的穩(wěn)定。
05
拓展延伸
正負(fù)反饋
正反饋是一種在系統(tǒng)中，當(dāng)某一變量發(fā)生變化時(shí)，這種變化會(huì)加劇原有的變化過程，從而導(dǎo)致更加劇烈的變化。例如，當(dāng)某一變量發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)會(huì)加強(qiáng)這個(gè)變化，形成“加速”效應(yīng)。正反饋常常導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定，甚至可能導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰或完全改變狀態(tài)。
負(fù)反饋是一種穩(wěn)定機(jī)制，當(dāng)系統(tǒng)中某一變量變化時(shí)，反饋機(jī)制會(huì)抑制這種變化，促使系統(tǒng)恢復(fù)到原有的狀態(tài)或平衡狀態(tài)。負(fù)反饋機(jī)制有助于維持系統(tǒng)的穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)。
05
拓展延伸
反饋的數(shù)學(xué)模型
在數(shù)學(xué)中，反饋機(jī)制可以用微分方程、差分方程等模型來描述。通常，反饋的數(shù)學(xué)模型可以分為以下幾類：
(1) 一階線性系統(tǒng)
在簡單的一階線性反饋系統(tǒng)中，輸出與輸入成線性關(guān)系，反饋機(jī)制的強(qiáng)度和特性決定了系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間和穩(wěn)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(shù)，表示系統(tǒng)的反饋強(qiáng)度。
05
拓展延伸
反饋的數(shù)學(xué)模型
(2) 負(fù)反饋系統(tǒng)
負(fù)反饋系統(tǒng)的基本模型如下：
\[
\frac{dx}{dt} = -a x + b y
\]
這里，系統(tǒng)的輸出通過負(fù)反饋抑制輸入，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
(3) 正反饋系統(tǒng)
正反饋系統(tǒng)模型通常具有自增強(qiáng)特性。例如，某些生物學(xué)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(shí)的種群增長或某些化學(xué)反應(yīng)的加速。
05
拓展延伸
反饋的數(shù)學(xué)模型
(4) 非線性反饋
非線性反饋系統(tǒng)的模型通常更復(fù)雜，需要通過非線性微分方程來描述。例如，在生態(tài)學(xué)中，捕食者-獵物模型通常會(huì)涉及非線性反饋，表現(xiàn)為捕食者數(shù)量和獵物數(shù)量之間的復(fù)雜動(dòng)態(tài)關(guān)系。
05
拓展延伸
生活中的負(fù)反饋
人體溫度調(diào)節(jié)：當(dāng)體溫上升時(shí)，人體會(huì)通過汗水蒸發(fā)等機(jī)制來降溫；而當(dāng)體溫下降時(shí)，身體則會(huì)通過顫抖來生成熱量，幫助體溫回升。
家電溫控：如空調(diào)系統(tǒng)中的溫度調(diào)節(jié)，一旦室內(nèi)溫度過高，空調(diào)會(huì)自動(dòng)開啟制冷；當(dāng)溫度下降到設(shè)定范圍時(shí)，空調(diào)則關(guān)閉。
05
拓展延伸
生活中的負(fù)反饋
血糖調(diào)節(jié)：當(dāng)血糖升高時(shí)，胰島素分泌增加，幫助降低血糖水平；當(dāng)血糖過低時(shí)，胰高血糖素分泌增加，幫助提升血糖水平。
植物中的水分調(diào)節(jié)：在干旱條件下，植物通過關(guān)閉氣孔減少水分蒸發(fā)，保持水分的平衡。
06
課堂總結(jié)
1
引入新知內(nèi)容
反饋的類型
2
學(xué)習(xí)負(fù)反饋中偏差越來越小
3
學(xué)習(xí)正反饋中偏差越來越大
4
完成課題練習(xí)
5
進(jìn)行相關(guān)知識(shí)拓展
1
2
3
4
5
07
板書設(shè)計(jì)
反饋的類型
1、進(jìn)行新知引入
2、學(xué)習(xí)負(fù)反饋中偏差越來越小
3、學(xué)習(xí)正反饋中偏差越來越大
4、完成課堂練習(xí)
5、進(jìn)行知識(shí)拓展
課后作業(yè)。
1、反饋機(jī)制在自然界中的應(yīng)用。
08
課后作業(yè)
1、通過查閱文獻(xiàn)，找出一個(gè)實(shí)際案例，說明反饋機(jī)制在自然界中的重要性，并進(jìn)行總結(jié)。
案例：生態(tài)系統(tǒng)中的捕食者-獵物反饋
在生態(tài)學(xué)中，捕食者和獵物之間的關(guān)系展示了反饋機(jī)制的重要性。典型的捕食者-獵物模型是由Lotka和Volterra提出的，這個(gè)模型描述了捕食者和獵物數(shù)量如何相互影響并形成一種動(dòng)態(tài)平衡。
獵物數(shù)量：通常是由捕食者數(shù)量決定的。隨著捕食者數(shù)量的增加，獵物的數(shù)量會(huì)減少，這導(dǎo)致捕食者的食物來源減少，從而導(dǎo)致捕食者數(shù)量下降。
捕食者數(shù)量：受到獵物數(shù)量的影響。當(dāng)獵物數(shù)量增加時(shí)，捕食者的食物變得豐富，捕食者的數(shù)量隨之增加。
08
課后作業(yè)
1、通過查閱文獻(xiàn)，找出一個(gè)實(shí)際案例，說明反饋機(jī)制在自然界中的重要性，并進(jìn)行總結(jié)。
案例：生態(tài)系統(tǒng)中的捕食者-獵物反饋
這種捕食者與獵物之間的負(fù)反饋機(jī)制有助于維持生態(tài)系統(tǒng)的平衡。捕食者通過控制獵物的數(shù)量，避免獵物過度繁殖，而獵物的減少又限制了捕食者數(shù)量的過度增長。
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