反饋系統在生活中的應用探索

王小斌

江蘇省泰州市實驗小學信息科技教師，泰州市卓越教師，學科帶頭人，泰州市311人才工程培養對象，海陵區十佳青年教師。曾獲江蘇省小學信息技術優秀課評比一等獎，泰州市青年教師基本功比賽一等獎、優秀課評比一等獎。代表江蘇省參加全國中小學信息技術機器人教學活動，獲特等獎。在國家、省級刊物發表信息技術教研論文多篇，主持市級規劃課題3項并結題。輔導數名學生在各類競賽中取得優異成績。

教學背景

本課例是筆者研讀《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）后，根據里面對第三學段（五、六年級）課程內容“過程與控制”的要求設計出來的，要求學生從當今社會的老齡化現象出發，走訪調查老年人生活中的不便之處，思考如何將反饋系統融入老年人生活，讓他們的生活更為安全便利。

筆者引導學生發現生活中真實場景里存在的問題，讓學生通過智能交互實驗箱相關功能來解決相應的問題，發現反饋功能在控制系統中的作用，從而理解控制系統的工作過程和原理。

學習者分析

本課例的學習者為六年級學生，該年齡段的學生開始能接受更為復雜的知識，思維變得更具有抽象性和邏輯性，且善于與同齡人合作。他們經過之前的學習，已經具備在線學習的基本能力，對計算機的使用比較熟練，對圖形化編程也有較好的基礎和濃厚的興趣，能熟練使用圖形化編程軟件編寫游戲和故事，這為本次課例的設計與程序編寫打下了良好的基礎。但是學生對生活中廣泛存在的反饋系統以及反饋過程的意義認知不夠，需要進行系統的學習才能掌握此類知識點。

教學目標

1.了解反饋過程的意義，理解反饋系統的工作過程。2.利用圖形化編程軟件和智能交互實驗箱實現反饋功能。3.留心生活中的反饋系統，從生活中的問題入手設計簡單的反饋系統。

教學重點與難點

教學重點 1.掌握反饋系統的工作流程圖、系統圖的結構和意義。2.認識和理解反饋過程的意義和作用。3.掌握反饋過程中參數的作用。

教學難點 1.認識反饋過程的意義和作用。2.掌握反饋過程中參數的設置。

教學策略

1.課前發放預習單，讓學生對身邊老年人養老安全相關的信息有所了解，為本節課設計簡單智能反饋系統打下基礎。2.課前將學生兩人分為一組，共4組。3.通過讓學生觀察陽臺報警器的設計，感知反饋系統的工作流程。4.設計4個互動活動，讓學生小組之間搶答，激起學生的競爭意識，引發他們的積極思考。5.學生通過分組使用智能交互實驗箱來設計、制作智能風扇和智能夜燈，體驗反饋系統的過程。

教學過程

一、情境導入，聚焦現實

師：同學們，眾所周知，目前我國社會老年人口比例逐年遞增。老師之前發放了調查表，讓大家采訪身邊的老年人，調查他們日常生活中遇到的困難。

生：我們發現身邊的老年人遇到的問題主要有各種原因引起的摔倒，忘記關門、關煤氣等，主要原因是隨著年齡增加，老年人的身體機能衰退，例如視力變差、健忘、反應變慢、行動遲緩……

師：我們應該怎樣幫助他們？老師家里也有老年人，他們經常在陽臺活動，如打掃、晾曬等，為了防止他們出現從陽臺跌落的意外，老師給他們設計了一個陽臺報警器，來看看它的樣子吧。（筆者播放視頻。）

二、案例分析，了解原理

1.案例分析

師：看了剛才的視頻，你發現了什么？（學生討論后回答。）

師：那么，大家思考一下陽臺報警器的工作流程是什么？（筆者出示流程圖，如圖1所示。）

師：明白了陽臺報警器的工作流程后，我們看看它的反饋系統是怎么工作的，然后再完善一下陽臺報警器工作系統圖吧。（筆者出示系統圖，如圖2所示。）■

學生認真觀看后回答：當老年人一靠近陽臺邊，報警器就鳴叫。

設計意圖：由淺入深，從陽臺報警器的工作流程入手，引導學生分析反饋系統的工作原理。

2.概念引入

師：我們發現，陽臺報警器中的傳感器負責測量實際數據并將數據傳回輸入端，輸入端將設定數據與實際數據進行對比處理，處理結果傳遞給控制器，控制器根據處理結果給執行器下達指令。系統輸出端數據重新返回系統輸入端，使系統行為不斷調整的過程叫反饋。

接下來，教師演示如何用計算機程序和智能交互實驗箱實現陽臺報警器功能。筆者連接智能交互實驗箱，打開mPython程序軟件編寫程序。

師：因為反饋過程是重復不斷進行的，所以同學們注意觀察老師在程序編寫中用到了什么腳本，將實際數據和設定數據進行比對時又用到了什么腳本。（如圖3）

設計意圖：從陽臺報警器這個例子引出“反饋”的概念。從工作流程到工作原理，再到程序搭建，學生一步一步理解陽臺報警器的設計步驟。

三、分組活動，協作探究

活動1：拖一拖

學生根據自己所選的主題（智能風扇或智能夜燈），在計算機中將對應系統的流程圖和框架圖以拖動的方式補充完整，限時2分鐘。圖4為智能風扇流程圖。

活動2：填一填

學生完成學習單中的第二題，將腳本補充完整，限時1分鐘。教師請學生回答后進行點評。

活動3：搭一搭

學生完成學習單上的腳本，打開mPython程序軟件，搭建腳本，限時5分鐘。筆者巡視每組情況，及時提醒和反饋。學生腳本搭建完成后，調試程序。

活動4：想一想

學生思考：為什么有的小組的反饋系統反應靈敏，有的小組的反饋系統反應遲鈍？參數如何設置？

設計意圖：以小游戲的方式進行知識的鞏固，更能激發學生的學習興趣。在學習單的基礎上進行腳本搭建，讓學生更容易成功。

四、歸納總結，展望未來

反饋系統廣泛存在于我們生活中的各種應用中，它不僅是自動控制系統的一個過程，也是一個概念、一種策略。在本節課中，學生設計了智能風扇系統和智能夜燈系統，了解了反饋過程的作用是不斷地調節、優化系統，維持系統的穩定性，也明白了可以通過不斷改變參數來使反饋系統變得更加靈敏。我們希望學生能多發現生活中的不完善之處，做一個小小創客，用自己的創意來解決生活中的簡單問題，將來為國家的創新事業貢獻自己的力量。

教學反思

本節課旨在讓學生體驗生活中的反饋應用，理解反饋系統的工作流程。學生通過實物模型和程序搭建，能夠直觀地感受到數據輸入、計算、輸出三個環節在反饋系統中的作用，達到了預期的教學目標。

通過本節課的動手實踐，學生不僅加深了對控制系統的認識和反饋系統的理解，還提高了問題解決能力和計算思維。在問題探究過程中，學生表現出了極高的積極性和合作精神。他們認真觀察、積極思考，通過小組討論和集體協作，成功完成了從問題解構到改造的過程。這種親歷探究的過程讓學生體驗到了成功的喜悅和成就感。

本節課盡管取得了一定的成果，但仍存在一些可以改進的地方。例如，在實物模型和程序搭建的教學中，教師可以進一步增加趣味性和挑戰性，更好地激發學生的學習興趣和創造力。此外，在教學過程中，教師還可以適當地引入更多的控制系統案例，讓學生更加深入地理解反饋的應用和意義。

總之，本節課通過創新的教學方法和實踐活動，成功讓學生體驗了生活中的反饋應用，并提升了他們的問題解決能力和計算思維。