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
第二节 控制系统的工作过程与方式
教 学 案 例
南开大学附属中学 陈欣
一、教学设计：
（一）教学目标：
1．知识与技能：
熟悉简单的开、闭环控制系统的控制系统的含义、基本组成和简单的工作过程。能画出简单开、闭环控制系统的方框图并理解开、闭环控制系统中的控制器、执行器的作用。
2．过程与方法：
通过案例分析、马上行动、小试验，学会画简单的方框图，培养学生使用通用技术语言理解开、闭环控制系统中各环节的作用。
3．情感、态度与价值观：
通过自行车、电风扇等案例的分析，培养学生对生活中的控制技术的兴趣。
（二）教学重点、难点：
1．教学重点：
开、闭环控制系统的基本组成和简单的工作过程。
2．教学难点：
（1）用方框图描述开、闭环控制系统的工作过程。
（2）开环控制系统和闭环控制系统的比较和区别
（三）教学策略：
结合学生的生活实际，选择学生生活中比较熟悉的事物为载体，这样进行知识方面的传授有利于培养学习兴趣。教学方式是学生主动思考、讨论、亲身实践，教师利用讲解、提问、启发等途径，在师生互动中完成教与学。
1．教法：
　（1） 先行组织者策略，选择与学习开环控制系统有包容性、概括性的引导性材料，以建立新、旧知识经验之间的联系，逐步加强学生对开环控制系统工作过程和方框图的理解和应用能力。
　（2） 创设情境，引导学生分析生活中的开环控制系统工作过程和方框。
　（3） 设置问题，引导学生进行一般意义上的归纳总结。
　（4） 动手试验，体会开环控制系统输入与输出的关系。
2．学法：
　鼓励学生自主探究和合作交流，引导学生自主观察、总结，在与他人的交流中丰富自己的思维方式，获得不同的体验和不同的发展。注意引导学生体会控制系统的工作过程和方式，特别是理解闭环控制的工作过程以及其构成的作用。
（四）学情分析：
　学生在前面的学习中已经学习和分析了控制在生活生产中的应用，获得了有关控制及其应用的初步感性认识和体验，但是对控制的基本工作方式和工作机理还缺乏了解，他们对进一步了解控制系统的知识是有探究的欲望的。结合前面的应用案例分析，进一步分析案例中控制是如何工作的，以及有怎样的工作方式，是学生学习的最近发展区。
（五）课前准备：
由于本节课内容，我在本节课上课之前针对本节课的教学内容作了大量的相关内容的收集：（1）相关资源的收集，包括网络资源的收集和与其它学科教师就相关知识进行学术方面的交流；(2) 技术试验工具、材料等；（3）多方面地进行学情的调查，以便在课上既做到传授知识又补充生活经验。在每节课上课之前还要针对每个班的不同情况对所讲的内容进行适当的调整，以适应不同学生不同学情的需要。
（六）教学过程：
　　
教学环节 师生活动 设计意图
导入 上节课我们学习了控制的含义，从控制的现象、目的、手段三个方面进行理解，同时也学习了控制的几种分类方式。每天骑的自行车是如何控制的？问题引入，学生回答。二 控制系统工作过程与方式（板书） 复习旧知，引入新知，使学生在头脑中形成一个完整的知识体系。
探究 控制系统：（板书）【案例分析】自行车行驶的速度的控制的实现过程　引导学生回答（画出控制过程方框图）【总结】一般的控制过程都有一个输入和一个输出。　　任何一种控制的实现，都要通过若干个环节，这些环节构成一个系统，我们称之为控制系统。（笔记）【马上行动】（课文p102）让学生讨论、填写，给答案控制系统一般分为开环控制系统和闭环控制系统。
2、开环控制：（板书）开环控制是指控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程,按这种方式组成的系统称为开环控制系统,其特点是系统的输出量不会对系统的控制作用发生影响，不具备自动修正的能力。其输入可分为给定值输入和干扰输入。 涉及的基本概念控制系统；用以完成一定控制任务的元、部件的组合。控制器：对被控对象起控制作用的设备总体，即控制装置。被控对象：需要控制的机器、设备或生产过程。输入量：作用于控制系统的物理量，可分为使系统具有预定功能的控制输入量(简称控制量)和破坏系统控制输入量和输出量之间预定规律的干扰输入量(简称干扰或扰动量)。输出量：控制系统或被控对象的需要进行控制的物理量。【马上行动】（课文p103）列举你所知道的开环控制系统——提问（红绿灯定时控制系统、防盗报警系统、火灾报警系统、音乐喷泉控制系统、闹钟定时控制系统等等）开环控制系统的方框图：　　
　【案例分析】自动门的控制系统、水泵抽水控制系统　【马上行动】（课文p103）学生练习，加以指导 1. 普通家用电饭煲的煮饭控制 3、小试验：指导学生观察拉动线绳，纸猴表情的变化（图略） 3、闭环控制系统：（板书）闭环控制是将输出量直接或间接反馈到输入端形成闭环、参与控制的控制方式。若由于干扰的存在，使得系统实际输出偏离期望输出，系统自身便利用负反馈产生的偏差所取得的控制作用再去消除偏差，使系统输出量恢复到期望值上，这正是反馈工作原理。可见，闭环控制具有较强的抗干扰能力。 涉及的基本概念 反馈：输出量送回至输入端并与输入信号比较的过程。负反馈：反馈的信号是与输入信号相减而使偏差越来越小。闭环控制系统方框图：
　　（解释方框图中的一些图标代表的含义）教师分析与学生讨论：在游泳池注水控制系统增加水位测量设备和改变控制对象后，控制系统的过程与前面的开环控制过程有何区别，输出量输入量之间产生了什么关系和作用。（让学生观察并解释闭环控制系统与开环控制系统的区别？然后教师归纳总结）【马上行动】（课文p106）
比较：开环控制系统和闭环控制系统 开环控制系统闭环控制系统从构成形式上无反馈环节有反馈环节从本质上信息的流向是单向、开放信息的流向是闭合、回路 【课堂练习】判断以下控制系统是属于开环控制系统还是闭环控制系统，并绘制出相应系统框图。（1）红绿灯定时控制系统； （2）声控灯控制系统；
（3）智能电冰箱温度控制系统； （4）自动水位控制系统。 通过富有吸引力的现实生活中的问题，使学生回想和体会控制系统的工作过程，激发学生的好奇心和主动学习的欲望。有归纳，有练习，让学生对所学知识有区分，有理解，有应用。
小结 一、控制系统二、开环控制系统的工作过程及方框图三、闭环控制系统的工作过程及方框图 帮助学生梳理本节课应知应会的内容。使学生对本节课的整体知识体系有一个全面的认识。
作业 家用压力锅的压力控制系统是开环控制系统还是闭环控制系统？它是通过哪些装置实现压力控制的？说出其控制的过程。 对不同层次的学生提出不同的要求，为下节课做好铺垫。
（七）板书设计
二、教学反思：
把教学的案例情景设置在学生身边经常遇到的例子，如自行车等生活常用工具和产品，根据目标对教学内容进行筛选，尽量去掉教材中易使学生厌烦的信息，留下学生能够参与和感兴趣的信息，激发学生的学习热情。如果有可能，就尽量减少教师的课堂讲解，要给学生充足的时间和空间来思考和发展，使学生有时间和空间进行自我调控、自主学习、自我分析、互相评价、促进学生学会学习。
　　我们不能仅仅经常问学生“为什么这样？”，还要努力促进学生被动的回答教师的“为什么”转化发展为经常向自己提出“为什么”。这个转化过程的引导值得我们进一步研究和探索。在课堂的互动中，所有学生都应学会如何与其他同学合作，互相补充，为求最佳解答方案而竞争，自主地进行独立学习。而教师则要进一步丰富自己的系统和控制技术和社科知识，提高教育心理学和学习心理学的水平。
三、专家点评：
教学设计和实施都体现了高中通用技术新课程理念，案例贴近学生生活，最大限度的将课程与生活相联系，理论与实践结合紧密，激发了学生们的学习热情。结合学生的生活实际，选择学生生活中比较熟悉的事物为载体，更容易被学生所理解与接受。这节课从理解技术、学习技术、情感态度与价值观的融合等方面，向我们展示了通用技术课程的魅力、价值以及发展方向之所在。教师利用讲解、提问、启发等途径，引导学生主动思考、讨论、亲身实践，在师生互动中完成教与学的任务。通过富有吸引力的现实生活中的问题，使学生回想和体会控制系统的工作过程，激发学生的好奇心和主动学习的欲望。
二 控制系统的工作过程与方式
1. 控制系统、定义，
2. 开环控制系统及方框图
3. 闭环控制系统及方框图
第 1 页 共 7 页

展开更多......

收起↑