资源简介

高中通用技术 技术与设计2 (苏教版)
第四单元 控制与设计
第三节 闭环控制系统的干扰和反馈(第二课时)
教 学 案 例
天津市南开艺术中学 贾玮
一、教学设计：
（一）教学目标：
1.知识与技能：
熟悉闭环控制系统中反馈环节的作用；
2.过程与方法：
能结合身边的案例找出干扰的因素，并作出分析。
3.情感、态度与价值观：
培养学生对一个控制系统的理解能力和分析能力，并能从感性到理性过渡，形成正确的对系统中干扰的认识，并建立稳定的控制系统认识态度。
（二）教学重点、难点：
1.教学重点：
学生知道简单控制系统中的反馈，理解反馈工作过程的基本方法。
2.教学难点：
反馈环节的使用。
（三）教学策略：
1.教法：
本节课教师通过对有针对性的典型实例，进行引导、讲述、分析等多种教学方式，以课标为依据，结合学生生活经验，努力提高教学的生动性和逻辑性，激发学生的学习兴趣，提高学生的注意力，是学生能够建构课本的知识点。
2.学法：
本课程的教学对象是刚刚对控制系统有初步了解的学生，对控制的干扰和反馈都还很模糊，因此要以学生为主体，从学生身边的实例出发，让学生主动参与到课堂活动中，从而理解本节内容。
本课给学生的学法是“分析案例—合作探究—得出结论—思维扩展”。
（四）学情分析：
学习过前几节的内容的学生已经对控制系统有了初步的了解，但是对影响闭环控制系统的干扰因素和闭环系统中的反馈的作用还很神秘。学生此时的好奇心较强、思维也较活跃，因此在实例的选择上要贴近学生的认知水品和风格，这样才能让学生更好的理解本节的内容。
（五）课前准备：
相关资料的准备（文本、图片），多媒体课件。
（六）教学过程：
教学环节 师生活动 设计意图
导入新课 1、干扰因素的概念2、克服干扰的基本方法 巩固前面内容，为本节内容做铺垫。
反馈 1、什么是反馈：【案例分析】投篮（闭环系统）【游戏】将乒乓球投入一次性杯子投篮过程：【结论】控制系统中，将输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程，就是反馈（feedback）。2、反馈方法：利用反馈来分析和处理被控对象，通过系统的输出来调整系统的行为，是系统沿着预期的目标运行的方法。【例】投诉与反馈、留言反馈、市场信息反馈系统、工作总结……【马上行动】事例输入检测装置输出穿针引线线的位置眼睛线与针孔对准电冰箱温控器设定温度温度传感器制冷后冰箱内温度投掷飞镖靶的位置(期望值)眼睛飞镖实际投掷位置【演示】水位自动控制系统接通电源后，电机工作，水泵出水，当水位升到A点水位传感器位置时，电机停止工作；当水位由A点降到B点以下时，电机又开始工作，这样往复，达到自动控制储水器中的水位。（学生画水位自动控制系统的工作过程，用框图来描述）由以上例子看简单的闭环控制系统的方框图，理解其中的控制器、执行器等环节的作用，熟悉反馈环节的作用。【演示】反馈的工作过程当人打算要拿桌子上的水杯时，人首先要看到自己的手与杯子之间的距离，然后确定自己手的移动方向，手始向水杯移动。同时人的眼睛不停观察手与杯子的距离（该距离就是输入与输出的差值），而人脑（控制器）的作用就是不停控制手移动，以消除这个差值。直到手拿到杯子为止，整个过程也就结束了。从上面的例子可以看出，由（负）反馈形成的偏差是人准确完成拿杯子动作的关键。如果这个差值不能得到的话，整个动作也就没有办法完成了。这就是眼睛失明的人不能拿到杯子的缘故。3、闭环控制系统的工作过程：闭环控制系统就是指在系统的输出端与输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程产生影响的控制系统。闭环控制系统的核心：通过反馈来减少被控量（输出量）的偏差。【案例分析】供水水箱的水位自动控制系统。【案例分析】加热炉的温度自动控制系统。【游戏】在黑板上画两张大脸，但是都少了鼻子，请两位同学上台贴鼻子。一位同学睁眼贴，一位同学闭眼贴。结果如何？ [分析原因]将两个人贴鼻子的过程分析，画出其控制框图，得出控制类型。 （1）闭眼贴的： 人脑控制手贴鼻： 控制过程中，没有反馈环节，不能控制结果加以修正、调节，是个单程的控制流向，是开环控制。 （2）睁眼贴的： 人脑控制手贴鼻子，在此过程中，眼睛可以把手的位置及画的效果及时反馈给大脑，使得大脑准确精细的控制手去贴鼻子。 控制过程中有反馈环节，可以把控制结果反馈给人脑，控制流向形成闭合回路，这是闭环控制。4、闭环控制系统与开环控制系统的比较：（1）开环控制系统：顺向作用，没有反向能力，不能修正偏差，抗干扰性较差。结构简单，调整方便，成本低。在精度要求不高或干扰影响较小的情况下适用。（2）闭环控制系统：反馈控制，可以减小内、外干扰对控制量产生的影响。精度高，结构复杂，设计、分析麻烦。【提问回答】开环控制系统闭环控制系统能否自动调整和补偿否能控制精度差好结构简单复杂适用场合稳定相对不稳定【讨论】下列系统分别属于哪种控制系统？红绿灯定时控制（开环）；车流量控制（闭环）；检测输出（闭环），否则（开环），例如：自动门。 与前面的闭环控制系统相结合分析。由例子引入定义，较易理解。、结合闭环控制系统框图来理解增加师生互动，提高学生兴趣由实例引出容易理解
小结 1、反馈及反馈方法2、闭环控制系统的工作过程3、闭环控制系统与开环控制系统的比较 总结本节课知识点。
课堂反馈 以“电冰箱的控制原理”的案例为例：是闭环控制系统还是开环控制系统？是怎样工作的？ 鼓励学生全面、辩证的分析问题。
作业 书后练习题
（七）板书设计：
§4.3闭环控制系统的干扰与反馈
二、反馈：
1、反馈定义：
2、反馈方法
3、闭环控制系统的工作过程：
4、闭环控制系统与开环控制系统的比较：
二、教学反思：
这节课是在上节课干扰系统的基础上，又进一步的学习，并且与前面的闭环系统、开环系统的概念联系紧密，因此在讲反馈的时候要时时刻刻与前面的内容相结合。选择典型的案例来引导分析，不仅可以使学生很好的认识反馈，而且可以增强自己分析案例的自信。
其中以一个游戏引入开环系统与闭环系统的比较，生动地让学生体会到两种系统的区别和各自的优缺点，并且引起学生的学习兴趣。但是在组织游戏的过程中要注意组织课堂的秩序，防止学生由于游戏而分散了注意力。
三、专家点评：
教师首先用媒体演示日常生活中比较常见的一些技术与设计的例子，以激起学生的学习积极性、主动性和创造性，调动学生的学习兴趣，有利于更好地完成教学任务。整个教学过程贯穿着通用技术课的精髓——提高学生的技术素养。教学采用任务驱动、自主学习、交流协作等多种教学模式，让学生带着问题自主学习，自主探究，有助于培养学生良好的学习习惯，教学实施中课堂学习气氛热烈，教学效果显著。
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