资源简介

《4、1控制的方式与应用》教学设计
一、教学内容分析
本节是通用技术必修模块“技术与设计2”第四单元第一节内容，主要阐述控制的含义，控制的方式（类型）及应用。本节内容重在理解控制的含义，辨析各种控制装置的控制方式及特点。本节内容是本单元内容的基础，为后续开环控制和闭环控制的学习奠定基础。本节课时安排为1课时。
二、学情分析
高中学生对各种控制现象都有一定的感性认识，但缺少理性的思考、分析和分类。这为本节学习奠定了基础。
三、教学准备
本节对教学场地要求不高，可在配有多媒体的教室上课。教师要搜集图片及微视频，制作精美课件，以激发学生兴趣；设置技术体验（如自动浇水装置）及分组组装简易控制装置（简易控制装置组件），直观、感性；并精选教学案例，重点分析。
四、教学目标
1. 通过分析生活中常见案例，阐述控制的含义。
2. 通过案例分析，辩析手动控制、自动控制、智能控制等控制类型的特点。
3. 观察生活中的案例，概括控制在生活和生产中的应用。
五、重难点
1.理解控制的含义。2.辩析手动控制、自动控制、智能控制等控制类型的特点。
六、教学手段与教法学法
以案例分析和学生参与、思考为课堂教学主线，以直观形象的图片及技术体验、视频激发学生的学习兴趣，充分调动学生的积极性和主动性，本节宜采用技术体验与多媒体教学相结合。
教学方法采用讲授法、技术体验、案例分析法、讨论法、练习法等。
学生学法：自主探究、合作交流、练习等。
七、教学过程设计
教学过程 实施内容 学生活动
创设情境 新课教学 小结及练习 四、教学反思 事 走进情境：这是陈晨同学设计的一套家庭雨水收集系统。利用收集的雨水浇灌家中阳台的植物，冲洗拖把和冲刷厕所。还可利用收集的雨水进行园艺浇灌、汽车冲洗、路面冲洗等，这体现了控制的思想，把雨水收集起来为我所用，减少了不必要的浪费，也体现了充分利用水资源的可持续发展理念。 理 任务一 理解控制的含义 1.技术体验--制作盆栽植物自动浇水装置 体验目的：经历制作盆栽自动浇水装置的事件过程，体会控制的含义与意义。 制作材料及工具：饮料瓶1个、可弯折吸管2根、接水盘1个、花盆1个、锥子1个、剪刀1把、热熔胶枪及棒等。 工作过程： （1)将两根吸管插入接水盘，当接水盘里的水面低于进气管口时，空气进入瓶子里，瓶内气压减小，水会从出水管流人接水盘。 （2)直到水面与进气管口平齐，出水管不再流水，使接水盘中的水量保持在这个高度。 2.控制的涵义 人们按照自己的意愿或目的，通过一定的手段，使事物向期望的目标发展，这就是控制。 例如，利用自动浇灌装置给植物补水，并通过改变进气管在接水盘中的位置控制水位；调节电冰箱的温度，使食物能够在低温状态下保存等。 3.控制产生的原因 （1）事物的发展与变化具有多样性 如 一颗苹果树，可能结不出果实，也可能结的苹果又多又大又甜，也可能结出苹果又小又酸。 降落的雨水，可以用来冲洗物品，也可用来灌溉农田，也可用来发电，也可能流入江河，增加洪涝灾害发生的可能性。 （2）控制产生的原因： 由于事物的发展与变化具有多样性，为了让事物发展的结果是人们所期望的，需要“控制”。 4. 控制的三要素 理解任何控制现象，都要明确： （1）控制要达到什么目的； （2）控制的对象是什么； （3）采取什么控制手段。 如汽车的转向控制，其控制目的是改变汽车行驶方向，控制对象是汽车的车轮，控制的手段是驾驶员通过转动方向盘带动车轮转向。 如何找控制对象：①看控制的名字。②看控制的目的。③看控制的结果。 马上行动1：观察生活中的控制现象，说说相应控制的三要素。 马上行动2： 在夏天或冬天，人们会使用空气自动调节机(简称空调)来改变房间的气温。在这个控制里，控制对象是(　　) A．人　　 B．空调 C．房间 D．室外空气 任务二 辨析控制的类型（方式） 1.从控制过程中人工干预的情形来分，控制可分为人工控制(又称手动控制)和自动控制（含智能控制）。 人工控制：控制的过程有人的直接干预和全程干预。 自动控制：控制的过程在无人直接参与的情况下，使事物的变化准确地按照期望的方向进行。 智能控制：自动控制领域里的一个新的分支和发展方向。 控制的过程是指控制开始之后到结束之前的过程。 人工控制的特点： ①全程干预；②人为控制系统； ③人的部分器官与其他控制器件共同完成控制任务 自动控制的特点： ①无人直接参与；②事物能达到期望的方向； ③需要对某些物理量控制 智能控制是具有智能信息处理、智能信息反馈和智能决策的控制方式，它能在无人干预的情况下，自主地驱动智能机器实现控制目标。如：无人驾驶的汽车，智能机器人，学校智能控制系统等。智能控制主要用于解决复杂系统的控制问题。 马上行动：分析下列控制现象是自动控制还是人工控制： （1）用气筒给自行车轮胎充气 （2）教室监控 （3）电视机自动组装生产线 2.按照控制信号流和执行部件的不同，控制可分： 气动控制、液压控制、电动控制、机械控制、电子控制等。 气动控制：利用气体的力量实现控制。 液压控制：运用液体动力改变操纵对象的工作状态。 电动控制：所控制的对象是电动执行元件。比如电动伸缩门、继电器、变频电机、电磁阀、伺服驱动器等。 机械控制：用机械方法对元件或系统的工作特性进行的调节或操作。 电子控制：运用电子电路实现控制功能。 在很多控制的事例中，控制的手段是多样、综合的。 如机械手通常由控制系统、驱动系统和执行系统组成，就是由电子、气动或液压与机械控制的结合。机器人是由机械、电子、智能等综合控制。 3.控制按是否有反馈可分为开环控制、闭环控制。 开环控制概念：控制中不将控制的结果反馈回来影响控制作用的系统。 特点：无反馈 如红绿灯定时控制。 闭环控制概念：能将控制的结果反馈回来与希望值进行比较，并根据误差及时调整控制作用。 特点：有反馈，反馈影响控制。如空调房间温度控制系统，电冰箱温度控制系统。 案例综合分析--从手摇扇到电风扇到空调再到智能空调。 任务三、感知控制的应用 控制的应用自古就有，并在近代得到了迅速发展，它涉及到社会生活生产的各个领域。举例说明： 1.控制在生活中应用 2.控制在工农业生产中应用 3.控制在军事国防等领域上应用 4.控制在现代科技上应用 1.本课小结 2.动手体验，学以致用 给出材料动手搭建简单控制装置,如何实现转动变直线运动的功能。思考该控制装置是人工控制还是自动控制？ 3巩固练习——单选题 （1）十字路口汽车闯红灯拍照系统，当指示灯为红灯时，传感器检测到有汽车从对面驶出，该系统会驱动相应的摄像头拍下汽车照片（包括车牌号及驾驶员等信息）。则该系统中，被控对象是（C ） A.指示灯 B.汽车 C.摄像头 D.驾驶员 （2）用电视机遥控器选台属于( A ) A.人工控制 B.自动控制 C.气动控制 D.液压控制 （3）属于自动控制系统的是( C ) A.按钮开关控制 B.普通水龙头 C.花房恒温控制 D.汽车驾驶 如自动取款机、现代家电、汽车制造、农业生产、军事、国防、学校方面控制的应用。 （4）学校的打铃系统目前一般都由电脑控制，其控制系统为（　　） A.机械控制、闭环控制系统 B.电子控制、闭环控制系统 C.机械控制、开环控制系统 D.电子控制、开环控制系统 （5）电饭锅的保温控制属于 ( ) 类型 A.自动、闭环 B.自动、开环 C.人工、闭环 D.人工、开环 （6.下列控制事例，按执行部件的不同分别属于( ) 控制 ①普通家用调光台灯的灯光亮度的控制 ②自行车的刹车控制③汽车的刹车控制 ④公交车的气动门的控制 A．电子、机械、机械、气动 B．电子、机械、液压、气动 C．电子、机械、液压、机械 D．机械、机械控制、电子、气动 4.巩固练习——思考 观察自行车的刹车控制装置，若使前轮刹车控制更加灵敏，应如何调节自行车前轮的刹车部件？请试着调试。 调试方法：（1)调整刹车皮离轮圈更近；（2)将刹车钢丝调紧，将间隙调小。 教学反思：本节是控制单元起始课，概念多，内容广，需要技术体验、图片资料、视频等激发学生兴趣，需要精选案例认真分析，便于学生理解控制的概念及辨析控制的类型，多媒体教学及必要器材进行体验能较好完成此任。 本节所选案例注重从学生熟悉的事例入手，激发学生了解控制，研究控制的兴趣与热情。 技术体验、列举实例、分析讨论、案例分析等环环相扣、循序渐进的学习过程让学生充分理解控制的含义辨析控制的类型，感知控制的应用。 激发兴趣 技术体验 理解含义 了解控制产生的原因 明确控制三要素 学生回答 聆听、辨析 学生回答 学生聆听 学生聆听并回忆自己所见到的控制装置及应用 归纳所学内容 学生搭建 学生练习 学生思考

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