资源简介

开环控制系统的组成和描述 教学设计
教材信息 《技术与设计2》、粤教版、高二、两册
单元名称 第四章 控制及其设计
课时名称 开环控制系统的组成和描述
1.教学内容分析
本节内容选自粤教版《技术与设计2》中的第四章—控制及其设计中的第二节—控制系统的组成与描述，该节内容包括“控制系统”“开环控制系统与闭环控制系统”。主要是让学生在学习了有关控制、控制的分类以及控制在我们生活生产中应用之后，进一步学习有关控制系统的组成及描述。 开环控制系统在我们生活中的应用非常广泛，本节内容主要是先学习开环控制系统的组成，引导学生学会分析其基本的组成和利用方框图的形式表达其控制流程。
2.学情分析
学生在前面的学习当中已经学习控制和控制的分类及其在我们生活生产中的应用，获得了有关控制的初步的认识和体验，但是对控制的基本工作方式和工作过程好缺乏了解。他们认为控制系统是非常难以理解又抽象的，且对于一个具体的控制案例，他们还是很难的准确判断出控制器，执行器和被控对象等环节。但是呢又有着一定的探究欲望。因此我选择了利用同学们感兴趣的无人机出发，在让学生体验声控灯的搭建，以激发学生的探究欲望，引导学生逐步分析，以更好的掌握开环控制系统的组成方式。小组之间合作探究，培养学生的合作意识，创新能力，增强学生的自信心。
3.学习目标
1、技术意识 通过操控无人机，学生能形成对输入和输出之间关系理解，对控制系统概念有初步的感性认识;能理解开环控制系统中的控制器、执行器、控制量、被控对象的概念及其作用，领略控制的魅力，有自我探索欲望。 2、工程思维 结合具体的案例，分析开环控制系统的基本组成和工作过程。 3、创新设计 搭建控制系统，进行分组搭建，学生能加强实践操作能力，在搭建声控灯中遇到问题能寻找解决的方法。 4、图样表达 能识读生活中常见开环控制现象的方框图；能写出常见开环控制系统方框图，并能运用方框图对开环控制系统加以描述，完成抽象到具体的思维转换。 5、物化能力 从学生声控灯是开环控制系统，到亲手制作这个系统，完成从意念到成形物品之间的转换，并学会剖析其工作过程并画出开环控制系统方框图。
4.学习重点难点
重点：了解什么是控制系统，理解开环控制系统的组成和控制过程，对简单的控制系统可以使用框图表示出其控制过程 难点：确定控制器、执行器、控制量、被控对象，理解开环控制系统的基本组成和工作过程，形成开环控制思想。
5.学习评价设计
1、过程评价：学生在完成搭建声控灯系统及探究其控制过程时，分工是否明确，是否会利用现有资源完成搭建，若在规定时间内完成度高，则学习效果好。 2、终结性评价：学生是否在实践中分析出声控灯控制系统的工作方式，能分析出控制系统的控制流程及其归纳出开环控制系统的一般方框图，则效果好。
6.学习活动设计 本节课的教学内容，主要是从学生感兴趣的无人机出发，体验搭建和分析声控灯的控制框图，从而归纳出开环控制系统由输入量（给定量）、输出量（被控量）、控制器、执行器、控制量、被控量等组成，且利用方框图的形式表达出开环控制系统的一般方框图。
教学环节与时间分配 教学活动 学生活动 设计意图
情景导入 1、情景导入：播放“电子科技大学65年周庆无人机表演”及“无人机操作演示”。 2、提问：无人机这个控制系统是由什么组成的？又是怎么工作的呢？ 1、认真观看视频 2、思考 激发学生的兴趣，调动学生的积极性。 同时为引出本节内容做铺垫。
环节一： 剖解无人机控制系统组成 1、向学生展示无人机的内部结构图，引导学生分析无人机的工作时信号流动方向，得出其控制方框图。 控制系统的控制过程可以使用方框图的形式表达出来 2、以无人机为例分析出控制系统的概念： 一个控制过程的实现，往往要经过若干环节，这些环节构成了一个系统，我们可以把它看作一个控制系统。 认真观察，回答问题。 以无人机为例让学生认识控制系统的工作流程，并且可以用方框图的形式来描述，分析出控制系统的概念。
环节二： 体验开环控制系统 1、展示声控灯视频，激发学生兴趣。 2、学生分组动手搭建一个声控灯系统。 提供材料：声控灯配件。 要求:完成声控灯系统的搭建，写出声控灯控制系统的方框图。 1、观看视频。 2、动手操作并完成学案要求。 1、播放相关视频，激发兴趣，为搭建声控灯做铺垫。 2、让学生体验简单的开环控制装置的搭建 并学会根据信号的流动方向描述其工作过程。
环节三： 成果分享 3、成果分享展示。 教师投屏，学生上台分享。 分享、听讲、思考。 分享自己的成果，体验成就感。
环节四： 开环控制系统的框图表示 1、引导学生比较无人机的控制方框图和声控灯的控制方框图，得出其区别以及相似的地方。 2、教师引导学生一起探究出输入量，输出量，控制器，执行器，被控对象，控制量的概念： 输入量（给定值）——控制的第一步 输出量（被控量）——控制目的/结果 控制器——命令发出者（大脑） 执行器——命令执行者（手脚） 被控对象——被命令控制的对象 控制量——执行器输出的量 3、让学生依据无人机和声控灯两个方框图，尝试写出出控制系统的一般方框图。 4、教师投屏展示学生的成果。 5、教师与学生一起归纳出开环控制系统的一般方框图： 听讲、思考、讨论。 1、引导学生理解输入量，输出量，控制器，执行器，被控对象，控制量的概念。 2、归纳出开环控制系统的一般特征及描述其工作过程。 理解开环控制系统可用一般的方框图描述。
环节五： 练习巩固 合作探究：教室的电风扇这个控制系统是如何实现对风速的大小变化的控制？请画出电风扇这个控制系统实现对风速的大小变化的控制方框图。 教师通过提问一步步引导学生： ①风速的大小是怎么形成的？（（扇叶的转动快慢） ②扇叶是怎么转动的？（电动机的带动） ③电动机的转动谁来指挥？（控制电路） ④控制电路怎样指挥电动机转动转动快慢的？（输入的挡位） 然后让学生自己画出风扇控制系统的方框图： 紧随着老师的提问认真回答问题，并动手画出相应的方框图 加深学生对本课知识的理解
课堂小结及布置作业 （2min） 1、控制系统； 2、开环控制系统的方框图。 教师引导学生总结、归纳本课知识，并做补充，并让学生预习闭环控制系统的组成与描述。 学生归纳、整理本课内容。 学生回顾本课知识点，教师可以了解学生掌握知识的实际情况，查漏补缺。
知识升华环节 （1min） 引导学生学会从个人的角度去“控制”自己，心怀梦想（给定量），努力奔跑（控制系统），拥有一个美好的未来（被控量）。 听讲、思考。 利用“控制”对学生进行德育教育，升华知识点。
7.板书设计
开环控制系统系统的组成 1、控制系统： 2、开环控制系统的一般方框图：
8.作业设计
预习闭环控制系统的组成与描述。
9.特色学习资源分析
通过分析典型的开环控制系统：无人机控制系统和声控灯控制系统,使学生熟悉并了解具体的开环控制系统的组成和描述。从而总结出一般的开环控制系统的组成和框图表示。
10.教学反思和改进
本节课要求学生掌握开环控制系统的组成，说出其控制的流程，并能绘制控制系统的方框图。对于本次课，我有如下的收获： 1、本次课对于一些学生来说是相对抽象，难理解和掌握的。因此，首先一定要让学生感兴趣，激发学生的积极性。本节课中我就使用了无人机让学生感受高科技的新鲜体验，以激发学生的探索欲望。 2、在上课过程中，教师要学会引导学生去理解和总结知识点，而不是简单的先讲完知识点，再让学生巩固练习。我选择了学生去探索，最后引导学生归纳出控制系统的一般方框图，以此突破重难点，让学生更好的理解控制系统方框图的原理。 3、相比较于图片、文字案例，视频播放，实物演示而言，学生更喜欢亲自动手操作，在实践中体验。于是我让学生搭建声控灯系统，给他们动手动脑，自己去体验。 4、上完一节课，教师最好能够由该节的内容升华到德育环节，让学生去体验该学科内容当中隐藏的道德教育，人文气息等等 本节课当中也有不足之处需要改进的地方： 1、在让学分享归纳出开环控制系统的一般方框图的过程中，可以让学生上讲台来讲解，进一步发挥学生的主动性，教师在旁边做补充引导作用即可，效果应该会更佳。 2、学生在设计的过程当中，学生遇到困难了，教师最好能暗示引导学生主动的进行小组间互帮互助。 3、输入量对应给定值，输出量对应被控量，教师应当要向学生明确的讲解一下给定值和被控量是什么。 4、学生在突破了重难点之后，教师可以设计一些实际案例题让学生在课堂上或课后完成，比如说自动门的控制，飞镖的控制等等，让学生学以致用，培养学生的知识迁移能力。 总之，要在40min内上好一节通用技术课，我们一定要多思考，多准备，寻找合适的方法，以提高学生的学习效率，提升教学质量。针对不足之处，我也将会不断提高自己的业务水平和能力，以更好的服务学生。

展开更多......

收起↑