资源简介

课题 第8课 体验控制系统 课时 1课时
学习 目标 1.通过生活中的实例分析，理解人工控制与自动控制的特点。 2.通过电风扇、空调等控制系统实例研究，掌握不同控制方式下的输入、输出。 3.通过恒温实验，理解自动控制系统的工作原理。
学习 重点 理解不同控制方式下的输入、输出形式 学习 难点 理解不同控制方式下的输入、输出形式
学习 资源 PPT、课堂练习、模拟实验程序
学习过程
学习版块 学生活动 教师活动 设计意图 改进设计
回顾：家用电风扇控制系统 观察家用电风扇，思考以下两个问题： 问题1：一台家用电风扇包含哪些子控制系统？ 问题2：电风扇子控制系统分别是如何工作的？ 引导学生从电风扇的整体结构和功能出发，思考家用电风扇包含哪些子控制系统，请三名学生各回答一个子控制系统。 本环节采用学生熟悉的电风扇作为情境，分析电风扇的常见子控制系统的工作情况有利于学生更好地学习人工控制与自动控制，为后面的学习埋下伏笔。
探索：人工控制和自动控制的区别 观看恒温槽实验模拟视频，一名学生上台操作家用电风扇，完成风速转换、定时操作、摇头操作等。其他学生仔细观察台上学生的操作，思考：电风扇的风速调节、定时控制、摇头控制中，哪些是人工控制？哪些是自动控制？ 填写“控制系统的三个环节与控制方式表”，分析电风扇各子控制系统的输入、计算、输出，并判断其控制方式。 播放恒温槽实验模拟视频，引导学生重点关注电风扇风速切换、摇头控制和定时控制的操作，判断哪个阶段是人工参与的、哪个阶段是机器自动完成的。 请一名学生上台操作家用电风扇，巡视其他学生是否仔细观察台上学生的操作，挑选一名学生分享想法。要求该学生说了当电风扇运行状态改变时，哪个阶段需要人的参与、哪个阶段不需要人的参与。 组织学生填写“控制系统的三个环节与控制方式表”，根据学生表格填写情况，请两名学生分析电风扇子控制系统的输入、计算、输出及控制方式。 本环节旨在引导学生理解和区分人工控制与自动控制这两个重要概念，通过表格对比分析电风扇子控制系统的输入、计算、输出以及控制方式，发现这两种控制方式的主要区别，培养学生分析概括的能力。
建构：人工控制和自动控制的分析运用 活动一 辨析人工控制和自动控制 与同桌合作填写“分析人工控制系统和自动控制系统表”。首先仔细观察表格中列出的控制系统的输入、干预方式、干预时依据、干预决策者四个环节，然后结合生活经验，依据人工控制和自动控制的分类填表。 与同桌讨论、分析人工控制与自动控制的关键要点和两种控制方式的优缺点。 与同桌讨论自动烧水壶和空调有什么共同装置。 活动二 模拟恒温槽的温度控制 根据恒温槽模型，认识实验器材。 明确实验目的。 利用数据线连接信息科技板与计算机，在信息科技实验板配套Python程序编辑器中打开并运行已经编写的程序，获取当前槽内温度，修改程序中的设定温度。 与同桌两人一且合作完成实验，观察并记录温度及加热板的变化，思考程序是如何判断的，填写“学生恒温槽实验记录表”。 组织学生两人一组填写“分析人工控制和自动控制系统表”，重点引导学生分析控制系统的干预方式、人眼作用和人脑作用，然后完成填写。 组织学生讨论汇报，引导学生认识到分析人工控制可以抓住几个关键点：人眼为检测装置、人手为执行器、人脑为决策装置。分析自动控制时可以抓住另外的关键点：各类传感器为检测装置、机械或电子元件为执行器、机械装置或电子装置为决策装置。先挑选填写“人工控制”的学生进行汇报，再挑选填写“自动控制”且文字描述处存在部分不合理的的学生进行汇报。 组织同桌两人讨论自动烧水壶和空调的共装置。 教师展示已经搭建的恒温槽实验模型，请学生介绍用到的三个套件。 在实验开始之前，引导学生思考：恒温槽实验要达到什么目的？ 教师演示：将信息科技实验板用数据线与计算机连接，在信息科技实验板配套Python程序编辑器中打开并运行已经编写的程序，获取当前槽内温度是35℃。提问：根据获取的槽内温度35℃，我们可以使槽内保持恒温在多少摄氏度？ 组织学生与同桌合作开展实验，填写“学生恒温槽实验记录表”。教师巡视指导，根据学生的完成情况，展示两组学生作品。 教师总结 本环节通过生活中的实例，引导学生与同桌讨论人工控制系统和自动控制系统在检测装置、执行机构和决策机构三方面的异同。 如果一个控制系统需要人眼去看、需要人手去不断调整中间的功能切换、需要人脑判断，这类系统就是人工控制系统。而那些有各种传感器自动测量输出值并实现自动控制的则属于自动控制系统。 本环节通过模拟恒温实验，让学生重点观察并记录温度的变化及加热模块的变化，真实体验简易的自动控制系统，理解恒温槽保持恒温的工作原理。 学生通过实验探究，观察实验现象记录实验数据，培养数据分析能力和科学探究精神。
应用：设计校园内不同系统的控制 思考：校园内车闸控制系统、校门控制系统、可转换中性笔颜色的控制系统分别是哪种控制方式？说明理由。 提出思考问题，关注学生的思考情况，选择学生回答。 应用环节是对本课知识的迁移和拓展。选用校园内车闸控制系统、校门控制系统、可转换中性笔颜色的控制系统三个案例，目的是引导学生用理性的思维分析控制系统的人工控制和自动控制。
小结 思考：人工控制和自动控制的关键点是什么？自动控制的工作原理是什么？ 提出思考问题，引导学生将课堂学习与真实生活相联系，加深对身边控制系统的控制方式的分析。 本环节引导学生将课堂学习与实际生活相联系，运用控制系统原理去观察和理解身边的控制系统，培养学生用所学知识去解决实际问题的能力，提高观察力和分析问题的能力，激发创新意识。
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