第一单元第2课《反馈与优化》教学设计2026-2027学年青岛版初中信息科技第五册
第2课《反馈与优化》教学设计
2026—2027学年 青岛版(2024)初中信息科技 第五册
课 题 | 反馈与优化 | 教材版本 | 青岛版(2024)第五册 |
所在单元 | 第一单元 过程与控制 | 课 型 | 新授课 |
课 时 | 1 课时(40 分钟) | 授课对象 | 九年级学生 |
一、教学目标
1.理解开环控制系统与闭环控制系统的特点,学会分析不同控制系统的控制环节和控制特点:知道开环控制系统的输出对系统的控制不产生任何影响,控制环节相对简单,没有对系统状态产生修正的能力,输入到输出之间的信号是单向传播;知道闭环控制系统的输出量能返回到输入端进行比较,输出量对控制作用有直接影响,系统的输出端与输入端信号之间存在一个回路——反馈回路;能以电风扇(开环)与空调(闭环)为例,画出其“输入—计算—输出”示意图并比较二者的差别。【计算思维、信息意识】
2.理解阈值、开关量和连续量的概念,掌握连续量经由阈值判断形成开关量的分析方法:知道连续量是数值在一定范围内连续变化的数据,开关量是只有“开”与“关”两种状态(用 1 和 0 表示)的数据;知道阈值是使系统产生校正动作的最小或最大的输入值;能结合实例说明“传感器检测到的连续量,经与阈值比较判断后转换为开关量,再去控制设备的通断”这一过程。【计算思维、信息意识】
3.掌握反馈、优化和稳态的概念,理解反馈在系统优化中的作用:知道反馈是把系统的输出结果返回给输入端、与给定值进行比较并据此调整控制的过程;知道优化是使系统的性能或效果更好的过程,稳态是系统经过调节后达到的稳定状态;能结合电冰箱温度控制等实例,说明反馈能够使系统自动消除偏差、达到稳态,从而实现对系统的优化。【信息意识、计算思维】
4.初步形成分析控制系统的一般方法,能判断生活与生产中常见设备属于开环控制还是闭环控制:能说出反应用例(如洗衣机按设定时序定时工作)属开环控制,恒温箱、空调等能自动保持某一数值的用例属闭环控制;比较两类控制系统的优缺点,初步体会闭环控制系统精度更高、抗干扰能力更强的道理。【计算思维、数字化学习与创新】
5.经历“游戏体验—对比分析—实验验证—归纳提升”的探究过程,感受反馈对系统优化的意义:通过“贴鼻子”游戏体会“能不能看到结果”对行为效果的影响,在空调控制模拟实验中记录数据并尝试优化,形成用数据说话、用反馈优化的科学态度,体会过程与控制技术对改善生活的价值。【信息意识、信息社会责任】
二、教学重点与难点
教学重点:开环控制系统与闭环控制系统的特点及判断;反馈、优化与稳态的概念;理解反馈在系统优化中的作用。
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教学难点:从“电风扇—空调”等具体实例中抽象出是否存在反馈回路这一本质区别;理解连续量经由阈值判断形成开关量,以及反馈使系统达到稳态、实现优化的过程。
三、教学方法与教学准备
教学方法:情境教学法、案例分析法、任务驱动法、讲授演示法、实验探究法、小组合作法。
教学准备:多媒体课件与微课;电风扇、空调、电冰箱等控制系统工作示意图;“贴鼻子”游戏道具(笑脸图、鼻子贴纸、眼罩);空调(或恒温箱)控制模拟实验器材与数据记录表;开环与闭环控制系统方框图模板;“生活中的开环与闭环控制”比较表、学习任务单与评价量表。
四、教学过程(40 分钟)
教学环节 | 教师活动 | 学生活动 | 设计意图 |
情境导入 (5 分钟) | 组织“贴鼻子”小游戏:第一组同学蒙上眼睛,原地转三圈后给黑板上的笑脸贴上鼻子;第二组同学不蒙眼睛,同样转三圈后再贴。请全班比较两组所贴位置的准确程度,并追问:“为什么会出现这样的差别?第二组同学在贴的过程中,靠什么不断修正自己的动作?”引导学生体会:能“看到”结果并及时调整,才能把动作做得更准。教师顺势指出:在控制系统中,把输出结果返回给输入端、用来修正控制的做法,叫作反馈;有了反馈,系统才能不断优化、达到稳定。由此引出课题《反馈与优化》,明确本课任务:认识开环与闭环控制系统,理解反馈、优化与稳态。 | 分组参加“贴鼻子”游戏,观察并比较蒙眼与不蒙眼两组所贴位置的不同;在教师引导下思考第二组为什么贴得更准,尝试用“看到结果—进行调整”来解释,初步感受到反馈对做准做好的作用,进入本课学习。 | 用贴近学生的小游戏导入,把“反馈”这一抽象概念转化为直接的身体体验,既活跃课堂气氛,又自然引出课题,为后续理解反馈在系统优化中的作用埋下伏笔。 |
探究一 认识开环控制系统与 | 出示电风扇的工作示意图,请学生按“输入—计算—输出”的模式画出电风扇工作示意图,并完成“填一填”:控制系统的输出对系统的控制__任何影响,控 | 在“想一想”中画出电风扇工作示意图(输入:设定的风速;计算:控制电路;输出:风扇转动送风),完成“填 | 以电风扇与空调的强烈对比为支架,让学生在“填一填—议一议—试一试”中牢牢把握开环与闭环控制 |
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闭环控制系统 (9 分钟) | 制环节相对__,没有对系统状态产生修正的能力,输入到输出之间的信号是__。讲解“一点通”:开环控制系统的特点是输出对系统的控制不产生任何影响,控制环节相对简单,没有对系统状态产生修正的能力,输入与输出之间的信号是单向传播。再出示空调工作示意图,提问:“空调为什么比风扇更凉快、更舒适?它的输出会不会反过来影响控制?”引导学生发现:空调的温度传感器会检测实际室温,把结果送回去与设定值比较,从而不断调整。讲解“一点通”:闭环控制系统的输出量能返回到输入端进行比较,输出量对控制作用有直接影响,输出端与输入端信号之间存在一个回路——反馈回路。组织“试一试”:列举生活中哪些电器属于开环控制、哪些属于闭环控制,并比较二者的优缺点。 | 一填”并对照“一点通”理解开环控制系统的特点;观察空调工作示意图,与同伴“议一议”空调效果更好的原因,理解闭环控制系统“输出量能返回到输入端进行比较、存在反馈回路”的特点;在“试一试”中举例(如洗衣机定时洗涤属开环控制,空调、恒温箱属闭环控制)并比较优缺点。 | 系统的本质区别——是否存在反馈回路,落实计算思维与信息意识。 |
探究二 认识反馈的信号与转换 (8 分钟) | 播放视频,引导学生思考生活中哪些地方用到了阈值(如电饭煲的保温温度、人体的正常体温、水银温度计的刻度等)。结合空调与恒温控制实例讲解:传感器检测到的是在一定范围内连续变化的连续量(如温度、光照、声音强弱),而设备的开与关只有两种状态,是用 1 和 0 表示的开关量;把连续量经与一个临界 | 观看视频并举例说明生活中用到阈值的场合;在教师引导下理解连续量与开关量的含义及区别,理解“传感器检测的连续量经与阈值比较判断后转换为开关量”的过程;结合实例说明把连续量转换成开关量 | 把“反馈的信号”落到“连续量—阈值—开关量”的转换上,用学生熟悉的温度、光照等实例抽象出分析方法,为下一环节理解反馈的作用、判断输入输出的数据类型作准备。 |
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