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第12课《闭环控制助稳定》教案
一、教学目标分析
知识与技能
1.能够结合控制系统实例描述闭环控制的特点。
2.能够了解闭环控制系统的应用。
3.能够了解反馈对控制系统的优化作用。
过程与方法
1.通过分析闭环控制的微波炉、空调等实例的工作过程，培养逻辑分析能力。
2.通过以小组为单位上网搜索资料、讨论闭环控制系统的特点及应用，提升合作学习和信息搜集整理能力。
情感态度价值观
1.学生在不断完善作品的过程中，养成认真严谨、精益求精的学习态度。
2.学生体验在线评价的便捷高效，感受信息技术为学习生活带来的便利，激发学习兴趣。
二、教学内容及重点
教学重点
1.闭环控制的特点，包括存在反馈、自我调节能力较好、抗干扰能力较强等。
2.闭环控制系统工作过程示意图的绘制，如空调、冰箱、温室大棚等。
教学难点
1.理解闭环控制系统中反馈的作用机制以及如何实现自我调节。
2.能够准确绘制不同闭环控制系统的工作过程示意图，并理解其工作原理。
三、教学过程设计
教学过程 教学内容 教学方法
情景导入 （5分钟） 师：同学们，生活中我们常接触空调，空调能维持舒适室温，它是如何做到的呢？这就涉及到一种神奇的控制方式，闭环控制，今天我们就一起深入探究！ 师：本节课有三个学习目标：结合实例描述闭环控制特点；了解其应用；知晓反馈对控制系统的优化作用。 师：我们将依次展开讲解，分析闭环控制过程；描述空调控温过程；了解闭环控制系统主要特点及应用。 师：上节课我们分析了具有反馈的微波炉的工作过程示意图。输入端先设定温度阈值，经计算确定加热挡位和时间生成指令，微波炉据此加热，期间不断检测食物温度并反馈给输入端，依此维持温度稳定，这就是本节课我们要学习的闭环控制。 问题导向学习
师生互动 合作探究 （实践操作）（10分钟） 师：闭环控制系统中，输出端和输入端之间存在反馈通路。通过反馈，系统能将输出结果回传至输入端，进而影响工作过程，实现对系统运行状态的调节与控制。 师：这是微波炉控制加热的过程。先设温度T0 ，检测装置测食物温度T ，将T与T0比较。若T小于T0 ，反馈继续加热；若T达到或超过T0 ，则停止加热，实现精准控温。 师：闭环控制中，若控制系统工作时有反馈，即为闭环控制。以图示为例，输入阈值45℃ ，采集温度T ，T小于45℃就继续加热，否则停止加热，实现闭环调节。 师：目前还买不到闭环控制的微波炉，生活中有哪些闭环控制的设备呢？ 生：思考并回答。 师：空调。 讲授法 实践操作
师生互动 合作探究 （实践操作）（10分钟） 师：我们刚刚说空调属于闭环控制的设备，现在我们参照闭环控制微波炉加热过程的描述方式，来阐述空调控制室内温度的过程，同时绘制出空调控温的算法流程图。 师：使用空调控制室温时，先设参考温度 T0 （如 26℃ ），温度传感器测室温 T ，将 T 与 T0 比较，T＞T0 时，空调降温，T = T0 时停止降温（升温 ）。 师：以制冷26℃为例，空调控温时，输入制冷26℃阈值，计算环节比较检测温度与阈值并生成指令，输出制冷或停止制冷操作，检测进行反馈。 师：空调里的温度传感器会不断检测室内温度，与我们设定的温度阈值进行比较。一旦两者数值存在差值，空调就能自动调节温度，维持室内舒适温度，这就是闭环控制在发挥作用。 讲授法 讨论法 实践操作
师生互动 合作探究 （实践操作）（9分钟） 师：大家以小组形式，借助网络搜索资料，探究闭环控制系统的主要特点，以及在日常生活中的应用实例。 师：闭环控制在生活中有诸多应用，如冰箱可维持恒温保鲜，温室大棚能精准调控温湿度，保障作物生长环境。 师：冰箱控温时，温度传感器检测实际温度输入，控制器将其与设定温度对比计算，输出指令控制压缩机启停制冷，检测制冷后的温度并反馈给输入端。 师：温室大棚控温，温度传感器测实时温度输入，经计算环节对比实际与设定温度范围，输出指令启停通风、遮阳设备，检测实时大棚温度并反馈给输入端，实现闭环控制。 师：下面我们一起来分析开环和闭环控制系统特点。开环无反馈，缺自我调节，抗干扰弱，输出难精准，胜在结构简单成本低。闭环有反馈能自调，抗干扰强，输出准，不过结构复杂成本高，像冰箱、空调都用它。 师：控制系统工作易受多种因素干扰，致输出结果可能不达标。而反馈可补偿外界及人为干扰产生的误差，对系统起到优化作用，推动其持续完善。 讲授法
拓展深化，回归生活 （8分钟） 师：前面我们了解了闭环控制的原理、特点及应用。接下来是拓展与提升部分。学校常见的自动加热饮水机，能保证学生喝到温开水。大家以小组为单位，围绕相关问题开展探究，进一步体会闭环控制。 师：适宜人们直接饮用的水温是多少摄氏度？ 生：适宜直饮水温：10 - 40℃。 师：学校饮水机保持的温度是多少摄氏度？ 生：35 - 55℃ 。 师：影响饮水机加热效果的因素有很多，大家知道有哪些吗： 生：加热元件性能：功率、材质、耐用性影响加热。 生：环境温度：冷时散热快，热时散热慢。 师：很正确，还有，电源电压，电压不稳致功率波动；水箱容量，容量大加热慢，小则快；水垢积累，阻碍热量传递，降低效率。 生：老师，这台饮水机使用什么检测装置？获得什么反馈呢？ 师：这台饮水机使用温度传感器测水温，反馈信号控制加热启停；水位传感器测水位，低水位反馈防止干烧。 师：自动加热饮水机工作时，水位和温度传感器检测数据输入，计算环节判断水位和水温，输出指令控制加热启停，检测实现反馈。 讨论法 讲授法
课后作业（1分钟） 1.请简述闭环控制的特点，与开环控制有什么不同？ 2.列举 3 个生活中闭环控制系统的应用实例，并简单说明其工作原理。
课堂小结与评价 （2分钟） 本节课，大家学会了结合实例讲清闭环控制特点，熟知了它在生活里的应用，还得明白反馈对控制系统优化的关键作用。
教学反思 1.反思点：在教学过程中，需重点反思学生对闭环控制特点的理解深度。从课堂表现和作业情况看，部分学生理解浮于表面。绘制工作过程示意图时，存在逻辑不清等问题。小组讨论参与度不均衡，部分学生积极性欠佳，影响整体学习效果。 2.改进措施：针对理解困难，后续教学可增添工业自动化生产线、智能灌溉系统等实例，详细剖析其闭环控制原理。优化小组合作时，提前明确分工，依据学生能力、性格分组，定期轮换角色，激发全员参与热情。
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21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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