資源簡介

控制系統的設計與實施
【教學目標】
一、知識與技能
1、能從設計的角度理解控制的一般概念和控制系統的工作過程與方式
2、了解簡單的控制設計的基本知識
3、能從控制系統的設計過程中再次體驗設計的一般過程
二、過程與方法
經歷將控制的基本知識應用于技術實踐的過程，初步掌握控制的基本思想和方法，形成清晰的控制系統設計的基本思路，發展創新精神和理論用于實踐的能力。
經歷控制系統的設計、制作、評價和優化改進的活動過程，初步掌握基本的技術學習方法和技術探究方法，具有初步的參與技術活動的能力，發展技術的決策能力、創新能力和終身學習能力。
三、情感、態度、價值觀
熟悉從事技術活動必須具備的品質，能夠安全而又負責任地參加技術活動，具有良好的合作和交流的態度，養成嚴謹、守信、負責、進取等良好品質
體驗技術問題解決過程的艱辛與曲折，具有克服困難的勇氣和決心，培養不怕困難、不屈不撓的意志，感受解決技術難題和獲得勞動成果所帶來的喜悅。
認識技術的創造性特征，形成實事求是、精益求精的態度，培養富于想象、善于批判、敢于表現個性，勇于創新的個性品質。
【教學內容分析】
本節課主要讓學生親歷設計的過程，知道怎樣通過分析被控對象的基本特性，確定被控量、控制量，從而形成控制系統的設計框圖。本節課是控制系統設計的一部分，對上節課同學們設計的方案進行動手制作，在制作的過程中發現不足的地方，再進行評估和優化設計，在此過程中同時也可以讓學生了解到設計是一個復雜的，循環反復的過程，好的設計作品也不是一次就可以完成的，需要多次的嘗試、檢驗、優化才能得到。
在教學的設計中，還涉及到對教材其他章節內容的整合，例如：本章前兩節的控制對象、目的、手段的分析，干擾因素的分析，以及必修一中設計的評價和交流，設計的一般原則，設計中的人際關系等內容。
【學情分析】
1.學生已經使用過設計的技術語言對設計的過程和方案進行描述；
2.經歷了幾個設計和制作的全過程，熟悉設計過程中的各個環節以及模型或原型制作的基本方法和手段；
3.設計制作中具體技術和專業知識（如電子、電路及機械控制知識等）有所欠缺，給控制的設計和實施帶來了一定的困難；
【教學策略】
在課堂教學中，將采用“生本課堂”的教學理念。引導學生進行自主探究，小組討論，動手實踐。在小組活動中采用“小合作”與“大合作”結合的方式，引導學生進行簡單的控制系統的實施、調試和再設計的過程。并讓學生在設計的交流中，通過應用之前學習的設計的原則和人機關系的知識來評價自己的設計。通過學生動手實踐讓他們親自體驗技術試驗往往是一個曲折的過程，提高學生動手實踐能力，培養學生科學的精神和嚴謹的態度。
【教學資源】
小馬達、扇葉、干電池、導線、太陽能電池板、手搖發電機（用玩具電動機、齒輪、手柄改造）
多媒體設備
【教學過程】
導入：演示自動升旗裝置的運行
師：我們來分析一下這個控制系統的工作過程（通過分析自動升旗控制系統的工作原理，引導學生回答出控制系統工作過程的方框圖）
師：你們覺得這個升旗裝置有趣嗎？那這個控制系統是怎么設計出來的呢？他的設計思路是什么，如果我們要設計一個控制系統應該怎樣去設計呢？這就是我們這節課要探討的問題。
（投影顯示課題：控制系統的設計與實施）
師：同學們，你們今天熱不熱呀？
生：熱！
師：對呀，隨著春節過后氣溫漸漸回升，天氣逐漸熱起來了，這兩天，很多同學反映說，天氣很熱，但是宿舍不允許學生自己使用插座，接220V電源，當然這也是為了同學們用電安全考慮，所以很多同學都在用小的便攜簡易風扇，那么很多同學都想到了運用自己在通用技術課堂上學到的知識，自己設計制作一臺簡易的，便攜的小風扇。那么我們隊這臺小風扇有什么樣的要求呢？
引導學生回答：①體積小，便于攜帶
②結構簡單，易于制作
③成本低，材料易找
師：有了這樣一個設計要求，我們就有了構思的方向，那在方案構思之前我們還應該進行設計分析
（課件顯示設計分析）引導學生分析這個控制系統的控制目的、對象、控制量、被控量、干擾因素、開環閉環等問題。
師：經過了詳細的設計分析，我們就可以進行方案的設計了，經過了方案的構思，同學們上節課已經設計了三種便攜小風扇的方案，但是因為材料的限制，我們上節課沒有進行模型的制作，那么現在老師也根據大家的設計幫助大家找到了相應的材料。
課件展示：方案A：1、通過控制開關，使扇葉轉動
2、元器件：扇葉、小馬達、干電池、開關、導線
方案B：1、太陽能小風扇
2、元器件：小馬達、扇葉、導線、太陽能電池
方案C：1、手搖小風扇
2、元器件：手搖發電機、小馬達、扇葉、導線
師：這是上節課一些同學的設計方案，因為沒有材料，我們還沒有來得及進行模型的制作，那么這節課，我們來幫助他們完成這三種小風扇的組裝
學生進行控制系統的組裝，在此過程中能更好的體驗控制系統的工作過程和方式，并體驗把方框圖的理論過程落實在一個個的控制元件上。
師：請大家的動手組裝的過程中同時動腦去思考：你手上拿的這個元件是控制系統的哪個部分，在組裝好之后請大家把你組裝的控制的方框圖畫出來，同時對你手上的這個控制系統進行簡單的評價
學生思考并組裝
組裝好了之后請幾個小組的同學上來展示，在展示的過程中會發現一些問題，例如：導線的連接不穩定，干電池開關的方案中連接點太多，容易接觸不良。太陽能小風扇因為陽光不夠無法工作，手搖小風扇太辛苦等
師：你們在組裝的過程中遇到了哪些問題？這些問題應該怎么樣改進和優化？
請同學們對控制系統進行方案的改進和優化，并畫出草圖
討論5min，請幾個小組的同學上來實踐，展示
課堂小結：今天我們把之前設計的控制系統的方案進行了組裝，調試和再次設計優化，那么我們在課后還需要找材料對我們今天的設計進行實施?，F在我們來小結一下控制系統的設計思路。（課件展示控制系統設計的一般思路）。那么如果我們以后進行其他控制系統的設計，比如，設計一個手電筒，一個電吹風，一個水池蓄水裝置，都可以按照這樣的思路進行設計。
【教學反思】
公開課真的是讓人成長的一個很好的平臺，不管結果怎么樣，在這個過程中，我已經收獲了，成長了，滿足了！
對于這節《控制系統的設計與實施》，我原本的教學設計是讓學生做兩個課堂活動，一個是手電筒的設計，一個是飼養房的光控燈的設計，前一個是開環，后者是閉環，而且兩者可以有所聯系，讓學生把手電筒的三種設計方案應用到飼養房的光控系統中，但是在實施的過程中才發現很多問題，首先，一節課如果做兩個課堂活動，每個都是蜻蜓點水，學生跟著老師“跑馬觀花”，看著很熱鬧，其實很多學生一節課下來不知所以然，其次，對于光控燈的設計，讓學生自己操作有困難，如果老師去做，學生參與度又不高。于是我反復考慮后，舍棄了這個方案，同時也明白了，課堂，不追求“難”，不追求“全”，不用開環閉環都涉及，一節課中，完成一個任務，解決一個問題，就好！
后來換了一個“小風扇的控制系統的設計與實施”，我的課程設計是從發現問題——明確設計要求——設計分析——方案的構思——呈現——篩選——制作模型——調試成功。多么完美的過程，我似乎已經看到了這個課程的完滿結局?？墒亲呱险n堂，又給了我沉重一擊：學生的設計方案五花八門，想象力非常豐富，可是到了制作模型的環節，我能提供的材料只有三種，學生豐富的想象力找不到實現的平臺，我與學生同時感受到了“理想很豐滿，顯示很骨感”。我又舍棄了這個教案，同時也明白：課堂不是電影，不必從開幕演到閉幕，更不必為了追求過程的完滿，去牽強附會，讓不同的設計方案都制作出同樣的作品。
最后有了現在這樣一個教案。工作這幾年，也上過一些公開課，從來沒有感覺這樣艱難。以前的公開課，基本上是前25分鐘老師講，十分鐘學生活動，五分鐘課堂小結。我可以有25分鐘show的時間，可以把自己的語言組織的很完美，每一句話應該怎么表達，兩個問題之間應該怎樣過渡，都可以做到盡善盡美，胸有成竹?？墒沁@次的課堂，完全是學生掌握，開頭講不到五分鐘，后面總結五分鐘，中間的時間都是給學生的，我有一種完全hold不住的感覺。從來沒有這么不安，甚至每一次走上講臺的前一分鐘，心里都是忐忑的，因為不知道這節課會是什么效果。這也讓我明白，作為老師，難的不在于“講課”，而在與“不講”，對于一個課堂，難的不在于“老師show”，而在于“學生show”，而對于這個目標，我還有很長的路要走。
不管怎樣，我愿意嘗試，愿意努力，把課堂交給學生，把時間交給學生，把主動權交給學生，It’s up to you!
?？趯嶒炛袑W 吳莉莉
課件11張PPT。自動升旗裝置自動升旗控制系統的控制過程可以用下面的方框圖來描述:手按開關CD唱機電動機滑輪國旗電機轉速升旗速度第四單元 控制與設計第四節 控制系統的設計與實施?？趯嶒炛袑W 吳莉莉 春節過后，氣溫回升，天氣漸漸炎熱起來，很多同學反映說，宿舍不允許使用插座，沒法自己接小風扇，那么我們能不能運用所學的知識，自己設計一個便攜的簡易小風扇呢？明確設計要求體積小，便于攜帶材料易找，成本低結構簡單，易于制作①②③一、系統要達到的目的是什么？設計分析二、所要控制的對象是什么？四、可能的干擾因素有哪些？五、選擇開環還是選擇閉環？三、控制量和被控量是什么？設備、元件、成本、環境……方案的構思與呈現 方案A:干電池小風扇
材料：干電池、開關、小馬達、扇葉、導線若干方案B:太陽能小風扇
材料：太陽能電池板、小馬達、扇葉 方案C：自發電小風扇
材料：手柄、齒輪組、小馬達、扇葉探究活動 依照上述方案，分組進行電風扇的組裝、調試，并畫出該控制系統工作過程的方框圖評估 優化小風扇控制系統主要的干擾因素控制系統的方案選擇實施控制系統所需的設備元件等系統的成本分析調試、運行、評價控制對象控制的目的控制的手段執行器扇葉扇葉轉動搖動手柄、撥動開關等小馬達陽光的強弱等手搖、太陽能電池、干電池扇葉、馬達、開關、手搖發電機、導線改進優化課堂小結

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