反馈系统在生活中的应用探索

王小斌

江苏省泰州市实验小学信息科技教师，泰州市卓越教师，学科带头人，泰州市311人才工程培养对象，海陵区十佳青年教师。曾获江苏省小学信息技术优秀课评比一等奖，泰州市青年教师基本功比赛一等奖、优秀课评比一等奖。代表江苏省参加全国中小学信息技术机器人教学活动，获特等奖。在国家、省级刊物发表信息技术教研论文多篇，主持市级规划课题3项并结题。辅导数名学生在各类竞赛中取得优异成绩。

教学背景

本课例是笔者研读《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）后，根据里面对第三学段（五、六年级）课程内容“过程与控制”的要求设计出来的，要求学生从当今社会的老龄化现象出发，走访调查老年人生活中的不便之处，思考如何将反馈系统融入老年人生活，让他们的生活更为安全便利。

笔者引导学生发现生活中真实场景里存在的问题，让学生通过智能交互实验箱相关功能来解决相应的问题，发现反馈功能在控制系统中的作用，从而理解控制系统的工作过程和原理。

学习者分析

本课例的学习者为六年级学生，该年龄段的学生开始能接受更为复杂的知识，思维变得更具有抽象性和逻辑性，且善于与同龄人合作。他们经过之前的学习，已经具备在线学习的基本能力，对计算机的使用比较熟练，对图形化编程也有较好的基础和浓厚的兴趣，能熟练使用图形化编程软件编写游戏和故事，这为本次课例的设计与程序编写打下了良好的基础。但是学生对生活中广泛存在的反馈系统以及反馈过程的意义认知不够，需要进行系统的学习才能掌握此类知识点。

教学目标

1.了解反馈过程的意义，理解反馈系统的工作过程。2.利用图形化编程软件和智能交互实验箱实现反馈功能。3.留心生活中的反馈系统，从生活中的问题入手设计简单的反馈系统。

教学重点与难点

教学重点 1.掌握反馈系统的工作流程图、系统图的结构和意义。2.认识和理解反馈过程的意义和作用。3.掌握反馈过程中参数的作用。

教学难点 1.认识反馈过程的意义和作用。2.掌握反馈过程中参数的设置。

教学策略

1.课前发放预习单，让学生对身边老年人养老安全相关的信息有所了解，为本节课设计简单智能反馈系统打下基础。2.课前将学生两人分为一组，共4组。3.通过让学生观察阳台报警器的设计，感知反馈系统的工作流程。4.设计4个互动活动，让学生小组之间抢答，激起学生的竞争意识，引发他们的积极思考。5.学生通过分组使用智能交互实验箱来设计、制作智能风扇和智能夜灯，体验反馈系统的过程。

教学过程

一、情境导入，聚焦现实

师：同学们，众所周知，目前我国社会老年人口比例逐年递增。老师之前发放了调查表，让大家采访身边的老年人，调查他们日常生活中遇到的困难。

生：我们发现身边的老年人遇到的问题主要有各种原因引起的摔倒，忘记关门、关煤气等，主要原因是随着年龄增加，老年人的身体机能衰退，例如视力变差、健忘、反应变慢、行动迟缓……

师：我们应该怎样帮助他们？老师家里也有老年人，他们经常在阳台活动，如打扫、晾晒等，为了防止他们出现从阳台跌落的意外，老师给他们设计了一个阳台报警器，来看看它的样子吧。（笔者播放视频。）

二、案例分析，了解原理

1.案例分析

师：看了刚才的视频，你发现了什么？（学生讨论后回答。）

师：那么，大家思考一下阳台报警器的工作流程是什么？（笔者出示流程图，如图1所示。）

师：明白了阳台报警器的工作流程后，我们看看它的反馈系统是怎么工作的，然后再完善一下阳台报警器工作系统图吧。（笔者出示系统图，如图2所示。）■

学生认真观看后回答：当老年人一靠近阳台边，报警器就鸣叫。

设计意图：由浅入深，从阳台报警器的工作流程入手，引导学生分析反馈系统的工作原理。

2.概念引入

师：我们发现，阳台报警器中的传感器负责测量实际数据并将数据传回输入端，输入端将设定数据与实际数据进行对比处理，处理结果传递给控制器，控制器根据处理结果给执行器下达指令。系统输出端数据重新返回系统输入端，使系统行为不断调整的过程叫反馈。

接下来，教师演示如何用计算机程序和智能交互实验箱实现阳台报警器功能。笔者连接智能交互实验箱，打开mPython程序软件编写程序。

师：因为反馈过程是重复不断进行的，所以同学们注意观察老师在程序编写中用到了什么脚本，将实际数据和设定数据进行比对时又用到了什么脚本。（如图3）

设计意图：从阳台报警器这个例子引出“反馈”的概念。从工作流程到工作原理，再到程序搭建，学生一步一步理解阳台报警器的设计步骤。

三、分组活动，协作探究

活动1：拖一拖

学生根据自己所选的主题（智能风扇或智能夜灯），在计算机中将对应系统的流程图和框架图以拖动的方式补充完整，限时2分钟。图4为智能风扇流程图。

活动2：填一填

学生完成学习单中的第二题，将脚本补充完整，限时1分钟。教师请学生回答后进行点评。

活动3：搭一搭

学生完成学习单上的脚本，打开mPython程序软件，搭建脚本，限时5分钟。笔者巡视每组情况，及时提醒和反馈。学生脚本搭建完成后，调试程序。

活动4：想一想

学生思考：为什么有的小组的反馈系统反应灵敏，有的小组的反馈系统反应迟钝？参数如何设置？

设计意图：以小游戏的方式进行知识的巩固，更能激发学生的学习兴趣。在学习单的基础上进行脚本搭建，让学生更容易成功。

四、归纳总结，展望未来

反馈系统广泛存在于我们生活中的各种应用中，它不仅是自动控制系统的一个过程，也是一个概念、一种策略。在本节课中，学生设计了智能风扇系统和智能夜灯系统，了解了反馈过程的作用是不断地调节、优化系统，维持系统的稳定性，也明白了可以通过不断改变参数来使反馈系统变得更加灵敏。我们希望学生能多发现生活中的不完善之处，做一个小小创客，用自己的创意来解决生活中的简单问题，将来为国家的创新事业贡献自己的力量。

教学反思

本节课旨在让学生体验生活中的反馈应用，理解反馈系统的工作流程。学生通过实物模型和程序搭建，能够直观地感受到数据输入、计算、输出三个环节在反馈系统中的作用，达到了预期的教学目标。

通过本节课的动手实践，学生不仅加深了对控制系统的认识和反馈系统的理解，还提高了问题解决能力和计算思维。在问题探究过程中，学生表现出了极高的积极性和合作精神。他们认真观察、积极思考，通过小组讨论和集体协作，成功完成了从问题解构到改造的过程。这种亲历探究的过程让学生体验到了成功的喜悦和成就感。

本节课尽管取得了一定的成果，但仍存在一些可以改进的地方。例如，在实物模型和程序搭建的教学中，教师可以进一步增加趣味性和挑战性，更好地激发学生的学习兴趣和创造力。此外，在教学过程中，教师还可以适当地引入更多的控制系统案例，让学生更加深入地理解反馈的应用和意义。

总之，本节课通过创新的教学方法和实践活动，成功让学生体验了生活中的反馈应用，并提升了他们的问题解决能力和计算思维。