资源简介

《控制系统的工作过程与方式》
第一课时教学设计

一、教学内容分析和教材处理
《控制系统的工作过程与方式》是苏教版教材《技术与设计2》第四章第2节的教学内容。第四章是用系统的方法研究控制系统的，本单元内容关注设计过程中控制的基本思想和设计的基本方法，注重学生对这些思想和方法的应用及实际问题的解决。第一节是对控制的概括了解，控制系统的工作过程与方式是本章的第二节，是讲开环控制系统和闭环控制系统。按照教材的教学思维是给学生介绍控制系统后，然后学习开环控制系统，然后再讲解闭环控制系统，最后总结开环控制系统和闭环控制系统的区别。它是学习后续内容如闭控制系统及控制系统设计的基础内容，也让学生掌握用系统的方法对控制部分进行分析、评价和优化。
本人对教材稍稍进行了处理。本节课是控制系统的工作过程与方式的第一课时。在介绍控制系统后，学习完控制系统的输入量和输出量后，就引导学生通过探究实验得出开环控制系统和闭环控制系统的核心差异。在第二课时则是突破开闭环控制系统的工作过程的方框图。
通过这种处理，有助于学生对开环控制系统和闭环控制系统的机理的理解。
二、学情分析
学生已经学了《技术与设计1》及《技术与设计2》中的前面3个单元关于结构、流程及系统的知识，已经形成了比较完整和系统的知识体系，学生有了很好的学习控制系统的基础。但学生对于控制系统的理解只是表面的认识，并不知其中内在的工作机理。他们对认知内容是零散不系统的，有待提升和归纳。提高学生认知主要从以下几个方面：一是系统分析方法的运用，就是用系统的方法分析、建构控制部分；二是控制过程思维的培养，只有对控制有过程的思想，才能用多个各自能独立，又有效配合，组成一个有机整体，起控制作用的功能。
三、教学目标：
1、知识与技能
（1）能指出控制系统的输入量和输出量。
（2）掌握开环控制系统和闭环控制系统的工作过程差异，能判断一个控制系统是开环控制还是闭环控制。
（3）理解开环控制系统和闭环控制系统的工作过程。
2、过程与方法
（1）通过生活中的实例，引导学生通过自主观察、总结，能指出控制系统的输入量和输出量，并在与他人的交流中领悟控制的一些思想和方法。
（2）通过小组合作探究实验，总结出开环控制系统和闭环控制系统的工作过程差异。
3、情感态度价值观
形成对控制方法及应用的积极态度和认识，增强对产品控制方面的技术感悟，提高探究欲望，保持积极进取的信心。
四、教学重难点
1、教学重点
（1）理解控制系统的输入量和输出量，理解控制系统的基本特征。
（2）开环控制系统与闭环控制系统的判别。
2、教学难点
开环控制系统与闭环控制系统的判别。
五、教学准备
自制教具、课件；学生学具等。
六、课时安排
二课时，本节是第一课时。
七、教学方法
在教学中充分运用讲授法、演示法、实验探究法、合作学习法等，通过生活实例让学生能够结合生活经验，自我构建新的知识；引导学生进行自主探究，小组讨论，动手实践。通过动手制作定时灌溉控制系统，感受到了这种开环控制系统的工作过程后，探讨出这种开环控制系统的不足。由此再让学生设计出闭环的灌溉控制系统。学生动手进行实验，制作出闭环的灌溉控制系统，亲身感受到闭环控制的特点。在两次实验的基础上，学生通过自己动手实验探索归纳出开环控制与闭环控制系统的差异。
通过小组合作，培养学生的合作精神和学习能力；通过让学生自己进行探究实验，培养学生的动手能力和科学探索的精神，并让学生充分感受到技术的魅力。
八、教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
导入新课
创设情境
有一首美丽的诗歌叫最远的距离——世界上最远的距离，不是生与死的距离，而是我站在你面前，你却不知道我是谁。好，现在自我介绍一下，我是三亚市第一中学通用技术教师李蕾，请问这位同学，你叫什么名字？
（学生回答后）既然我们已经相互认识了。那么现在我们看一下我们之间的距离是多少……
演示超声波测距控制系统
测完后：非常近距离！
那么这么一个神奇的测距的东西是什么呢？这就是一个控制系统。好，这节课我们就来学习控制系统的工作过程与方式。
学生回答
控制系统的输入输出量
任何控制系统都有一个输入量和输出量。
举例说明：超声波测距系统的输入与输出量。
学生听讲
归纳控制
系统的基
本特征
提问
在我们的教室里，有哪些控制系统？这些控制系统的输入量输出量是什么？
提问：
这些控制系统有什么共同特征？
先引导学生归纳出控制系统的基本特征。
1、学生举例回答
2、学生归纳：
控制系统的基本特征：一个输入信号对应着一个输出信号。
开环控制系统的探究实验
1、设置情景：
我们学校的花圃，需要人工来浇灌，园丁常常顶着烈日给花草树木浇水，非常的辛苦，我们可不可以设计一个灌溉控制系统来减轻园丁的工作呢？
引导学生设计定时的灌溉控制系统。
小组合作，动手进行探究实验
铺设情境：现在由于条件的限制，我们利用小水盆作为贮水池，快餐盒作为水田，毛巾作为土壤。
让学生观察。
待学生接好电路后，一起计时，进行定时控制。
3、分析探讨
引导学生分析定时灌溉控制系统的输入输出量；
1、小组进行分析讨论，提出定时灌溉的想法；
2、分成小组，动手实验，探究开环控制系统——定时灌溉控制系统的工作过程；
3、分析控制系统的输入输出量。
探讨
开环控制系统的不足
1、提问：
这种定时灌溉的控制系统的确是可以减少园丁的劳动。但是，请同学们思考一下：这个定时灌溉又有什么不足？
（引导提示：如若遇到连绵的雨天会怎么样？）
2、针对这个定时灌溉控制系统的不足，我们又可以用什么方法来解决？
1、学生讨论分析，定时浇水有可能水过多导致植物淹死。
2、用自己的语言表达在原来的控制系统中加设一个湿度传感器。
闭环控制
系统的探
究实验
教师讲解注意事项
教师简单讲解湿度传感器的使用，并说明如何进行电路的连接；并提示让学生反复将探测头放入干毛巾和湿毛巾中，观察实验结果。
教师巡视，引导学生连接电路
教师引导学生演示闭环的浇水喷罐控制系统。（动手前，注意提示学生先关掉电源）让学生观察现象。
分析探讨
引导学生分析第二个控制系统的输入量与输出量。
学生听讲；
2、学生动手制作，进行闭环的灌溉控制系统的实验。
对比分析：探究两个控制系统的差异，提出开环控制系统与闭环控制系统的概念
回顾两个控制系统
（幻灯片放映两个控制系统的输入量、输出量）
并回顾两个控制系统的工作过程。
2、提问：这两个控制系统有什么区别？
引导学生分析得出：湿度传感器能够检测到毛巾的湿度并反馈到输入端。
3、提出开环控制系统和闭环控制系统的概念
1、学生回顾两个控制系统的工作过程。
2、讨论分析，得出控制系统能够感知土壤的湿度，从而做出判断是否进行灌溉。
学以致用
幻灯片放映小练习。
学生回答。
归纳总结
控制系统的输入量、输出量；
开环控制系统与闭环控制系统的区别。
九、板书设计
控制系统
输入量
输出量
开环控制系统与闭环控制系统的核心区别——反馈
课件10张PPT。第四单元 控制与设计 第二节　控制系统的工作过程与方式电灯的控制照明控制系统“通电”“灯亮”输入输出电风扇的控制风速挡位风速输入输出电风扇控制系统分组探究一“断电”“灯灭”马上行动（P102)：请指出下列控制系统中的输入、输出分别是什么？电源的电信号锅内的温度电源的电信号脱粒的量人手的红外信号水龙头的出水量分组探究一分组探究二情景问题：
我们学校的花圃，园丁常常顶着烈日给花草树木浇水，非常的辛苦，我们可不可以设计一个自动的灌溉控制系统来代替人工进行自动浇水呢？方案一
定时灌溉控制系统控制系统“设定的时间”输入输出“土壤的湿度”提问：这种灌溉方案有什么不足呢？可不可以将土壤的湿度控制得刚刚好呢？方案二
加了检测装置的自动灌溉控制系统控制系统“设定的湿度”输入输出“土壤的湿度”方案一——定时灌溉控制系统方案二——加了检测装置的自动感湿灌溉控制系统控制系统“设定的时间”输入输出“土壤的湿度”控制系统“设定的湿度”输入输出“土壤的湿度”开环控制系统——定时灌溉控制系统闭环控制系统——自动感湿灌溉控制系统控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响。控制系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响的控制系统。小试牛刀房间实
际温度设定温度烟雾信号报警声声音信号灯亮与灭开环闭环开环导做案
控制系统
输入
输出
电饭煲
脱粒机
红外线自动水龙头
探究一：
探究二：
情景问题：
我们学校的花圃，园丁常常顶着烈日给花草树木浇水，非常的辛苦，我们可不可以设计一个灌溉控制系统来减轻园丁的工作呢？
你的解决方案是：
方案
所需材料
输入量
输出量
方案的不足
方案一
方案二
方案三
......

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