資源簡介

《控制系統的工作過程與方式》
第一課時教學設計

一、教學內容分析和教材處理
《控制系統的工作過程與方式》是蘇教版教材《技術與設計2》第四章第2節的教學內容。第四章是用系統的方法研究控制系統的，本單元內容關注設計過程中控制的基本思想和設計的基本方法，注重學生對這些思想和方法的應用及實際問題的解決。第一節是對控制的概括了解，控制系統的工作過程與方式是本章的第二節，是講開環控制系統和閉環控制系統。按照教材的教學思維是給學生介紹控制系統后，然后學習開環控制系統，然后再講解閉環控制系統，最后總結開環控制系統和閉環控制系統的區別。它是學習后續內容如閉控制系統及控制系統設計的基礎內容，也讓學生掌握用系統的方法對控制部分進行分析、評價和優化。
本人對教材稍稍進行了處理。本節課是控制系統的工作過程與方式的第一課時。在介紹控制系統后，學習完控制系統的輸入量和輸出量后，就引導學生通過探究實驗得出開環控制系統和閉環控制系統的核心差異。在第二課時則是突破開閉環控制系統的工作過程的方框圖。
通過這種處理，有助于學生對開環控制系統和閉環控制系統的機理的理解。
二、學情分析
學生已經學了《技術與設計1》及《技術與設計2》中的前面3個單元關于結構、流程及系統的知識，已經形成了比較完整和系統的知識體系，學生有了很好的學習控制系統的基礎。但學生對于控制系統的理解只是表面的認識，并不知其中內在的工作機理。他們對認知內容是零散不系統的，有待提升和歸納。提高學生認知主要從以下幾個方面：一是系統分析方法的運用，就是用系統的方法分析、建構控制部分；二是控制過程思維的培養，只有對控制有過程的思想，才能用多個各自能獨立，又有效配合，組成一個有機整體，起控制作用的功能。
三、教學目標：
1、知識與技能
（1）能指出控制系統的輸入量和輸出量。
（2）掌握開環控制系統和閉環控制系統的工作過程差異，能判斷一個控制系統是開環控制還是閉環控制。
（3）理解開環控制系統和閉環控制系統的工作過程。
2、過程與方法
（1）通過生活中的實例，引導學生通過自主觀察、總結，能指出控制系統的輸入量和輸出量，并在與他人的交流中領悟控制的一些思想和方法。
（2）通過小組合作探究實驗，總結出開環控制系統和閉環控制系統的工作過程差異。
3、情感態度價值觀
形成對控制方法及應用的積極態度和認識，增強對產品控制方面的技術感悟，提高探究欲望，保持積極進取的信心。
四、教學重難點
1、教學重點
（1）理解控制系統的輸入量和輸出量，理解控制系統的基本特征。
（2）開環控制系統與閉環控制系統的判別。
2、教學難點
開環控制系統與閉環控制系統的判別。
五、教學準備
自制教具、課件；學生學具等。
六、課時安排
二課時，本節是第一課時。
七、教學方法
在教學中充分運用講授法、演示法、實驗探究法、合作學習法等，通過生活實例讓學生能夠結合生活經驗，自我構建新的知識；引導學生進行自主探究，小組討論，動手實踐。通過動手制作定時灌溉控制系統，感受到了這種開環控制系統的工作過程后，探討出這種開環控制系統的不足。由此再讓學生設計出閉環的灌溉控制系統。學生動手進行實驗，制作出閉環的灌溉控制系統，親身感受到閉環控制的特點。在兩次實驗的基礎上，學生通過自己動手實驗探索歸納出開環控制與閉環控制系統的差異。
通過小組合作，培養學生的合作精神和學習能力；通過讓學生自己進行探究實驗，培養學生的動手能力和科學探索的精神，并讓學生充分感受到技術的魅力。
八、教學過程
教學環節
教師活動
學生活動
導入新課
創設情境
有一首美麗的詩歌叫最遠的距離——世界上最遠的距離，不是生與死的距離，而是我站在你面前，你卻不知道我是誰。好，現在自我介紹一下，我是三亞市第一中學通用技術教師李蕾，請問這位同學，你叫什么名字？
（學生回答后）既然我們已經相互認識了。那么現在我們看一下我們之間的距離是多少……
演示超聲波測距控制系統
測完后：非常近距離！
那么這么一個神奇的測距的東西是什么呢？這就是一個控制系統。好，這節課我們就來學習控制系統的工作過程與方式。
學生回答
控制系統的輸入輸出量
任何控制系統都有一個輸入量和輸出量。
舉例說明：超聲波測距系統的輸入與輸出量。
學生聽講
歸納控制
系統的基
本特征
提問
在我們的教室里，有哪些控制系統？這些控制系統的輸入量輸出量是什么？
提問：
這些控制系統有什么共同特征？
先引導學生歸納出控制系統的基本特征。
1、學生舉例回答
2、學生歸納：
控制系統的基本特征：一個輸入信號對應著一個輸出信號。
開環控制系統的探究實驗
1、設置情景：
我們學校的花圃，需要人工來澆灌，園丁常常頂著烈日給花草樹木澆水，非常的辛苦，我們可不可以設計一個灌溉控制系統來減輕園丁的工作呢？
引導學生設計定時的灌溉控制系統。
小組合作，動手進行探究實驗
鋪設情境：現在由于條件的限制，我們利用小水盆作為貯水池，快餐盒作為水田，毛巾作為土壤。
讓學生觀察。
待學生接好電路后，一起計時，進行定時控制。
3、分析探討
引導學生分析定時灌溉控制系統的輸入輸出量；
1、小組進行分析討論，提出定時灌溉的想法；
2、分成小組，動手實驗，探究開環控制系統——定時灌溉控制系統的工作過程；
3、分析控制系統的輸入輸出量。
探討
開環控制系統的不足
1、提問：
這種定時灌溉的控制系統的確是可以減少園丁的勞動。但是，請同學們思考一下：這個定時灌溉又有什么不足？
（引導提示：如若遇到連綿的雨天會怎么樣？）
2、針對這個定時灌溉控制系統的不足，我們又可以用什么方法來解決？
1、學生討論分析，定時澆水有可能水過多導致植物淹死。
2、用自己的語言表達在原來的控制系統中加設一個濕度傳感器。
閉環控制
系統的探
究實驗
教師講解注意事項
教師簡單講解濕度傳感器的使用，并說明如何進行電路的連接；并提示讓學生反復將探測頭放入干毛巾和濕毛巾中，觀察實驗結果。
教師巡視，引導學生連接電路
教師引導學生演示閉環的澆水噴罐控制系統。（動手前，注意提示學生先關掉電源）讓學生觀察現象。
分析探討
引導學生分析第二個控制系統的輸入量與輸出量。
學生聽講；
2、學生動手制作，進行閉環的灌溉控制系統的實驗。
對比分析：探究兩個控制系統的差異，提出開環控制系統與閉環控制系統的概念
回顧兩個控制系統
（幻燈片放映兩個控制系統的輸入量、輸出量）
并回顧兩個控制系統的工作過程。
2、提問：這兩個控制系統有什么區別？
引導學生分析得出：濕度傳感器能夠檢測到毛巾的濕度并反饋到輸入端。
3、提出開環控制系統和閉環控制系統的概念
1、學生回顧兩個控制系統的工作過程。
2、討論分析，得出控制系統能夠感知土壤的濕度，從而做出判斷是否進行灌溉。
學以致用
幻燈片放映小練習。
學生回答。
歸納總結
控制系統的輸入量、輸出量；
開環控制系統與閉環控制系統的區別。
九、板書設計
控制系統
輸入量
輸出量
開環控制系統與閉環控制系統的核心區別——反饋
課件10張PPT。第四單元 控制與設計 第二節　控制系統的工作過程與方式電燈的控制照明控制系統“通電”“燈亮”輸入輸出電風扇的控制風速擋位風速輸入輸出電風扇控制系統分組探究一“斷電”“燈滅”馬上行動（P102)：請指出下列控制系統中的輸入、輸出分別是什么？電源的電信號鍋內的溫度電源的電信號脫粒的量人手的紅外信號水龍頭的出水量分組探究一分組探究二情景問題：
我們學校的花圃，園丁常常頂著烈日給花草樹木澆水，非常的辛苦，我們可不可以設計一個自動的灌溉控制系統來代替人工進行自動澆水呢？方案一
定時灌溉控制系統控制系統“設定的時間”輸入輸出“土壤的濕度”提問：這種灌溉方案有什么不足呢？可不可以將土壤的濕度控制得剛剛好呢？方案二
加了檢測裝置的自動灌溉控制系統控制系統“設定的濕度”輸入輸出“土壤的濕度”方案一——定時灌溉控制系統方案二——加了檢測裝置的自動感濕灌溉控制系統控制系統“設定的時間”輸入輸出“土壤的濕度”控制系統“設定的濕度”輸入輸出“土壤的濕度”開環控制系統——定時灌溉控制系統閉環控制系統——自動感濕灌溉控制系統控制系統的輸出量不對系統的控制產生任何影響。控制系統的輸出量返回到輸入端并對控制過程產生影響的控制系統。小試牛刀房間實
際溫度設定溫度煙霧信號報警聲聲音信號燈亮與滅開環閉環開環導做案
控制系統
輸入
輸出
電飯煲
脫粒機
紅外線自動水龍頭
探究一：
探究二：
情景問題：
我們學校的花圃，園丁常常頂著烈日給花草樹木澆水，非常的辛苦，我們可不可以設計一個灌溉控制系統來減輕園丁的工作呢？
你的解決方案是：
方案
所需材料
輸入量
輸出量
方案的不足
方案一
方案二
方案三
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