資源簡介

(共33張PPT)
《控制系統的設計與實施案例》
說課稿
海寧市南苑中學 許一鳴
說課結構圖
教材分析
學情分析
教學目標
重點難點
設計思想
教學流程
教學過程
教學反思
一、教材分析
“控制系統的設計與實施案例”是蘇教版《技術與設計2》控制與設計單元，控制系統的設計與實施的第二部分內容。
教科書通過對自動升旗控制裝置詳盡的案例分析，旨在引導學生在控制系統設計時要根據實際情況形成多種方案并進行優化。教學主要關注學生的控制系統分析能力，能初步形成控制系統設計的方案，并能進行相應的制作與實施。
本節課教學中要注意深度、難度的把握。特別要注意技術思想方法的運用。應當充分挖掘日常生活中運用控制的事例，啟發學生從實例出發理解控制系統的工作原理。
二、學情分析
開環控制系統知識
干擾、反饋知識
閉環控制系統知識
控制系統的工作過程
控制系統設計的一般思路
設計的一般方法
模型加工制作
繪制技術圖紙
控制系統設計分析
控制設計方案的形成、實現。
控制系統的設計與實施案例
三、教學目標
知識與技能
能綜合考慮設計實施中的各種因素，形成初步設計方案。
能根據設計方案制作原型或模型，并進行調試與改進。
過程與方法
經歷簡易控制裝置設計制作的完整過程。
學會從控制的角度分析問題，能綜合運用所學的控制知識解決一些實際問題。
情感、態度、價值觀
體驗技術問題解決過程的艱辛與曲折，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。
形成與技術相聯系的經濟意識、質量意識、環保意識。
四、教學重點、難點
教學重點：控制系統設計分析與控制系統設計方案的形成、實現。
教學難點：控制系統設計方案的實現。
五、教學設計思想
教學理念
立足于學生的直接經驗和親身經歷，立足于“做中學”和“學中做”。技術課程以學生的親手操作、親歷情境、親身體驗為基礎，強調學生的全員參與和全程參與。
教學方法
改變教師一味講授，學生被動接受的方式，努力引導學生進行自主探究式的學習。創設真實控制系統設計情境，整個教學始終圍繞控制設計開展，引導學生進行設計交流并逐步形成自己的控制設計方案。轉變學、教方式，努力體現學生的主體性。
教學手段
以任務驅動式教學為主，情景教學為輔。通過師生互動自行生成教學過程，通過設計“活捉小偷”、“拯救干渴的貓”等活動創設情境，傳遞“問題來源于生活，設計服務于生活”的意識，激發學習興趣。充分應用現代信息技術手段，利用網絡搜索形式收集資料、開拓思路。以“錦囊妙計”的學習形式，提供后進學生騰飛的助力。
教學媒體
自制多媒體課件，路徑可控，視頻、圖片可點擊放大（用于情境導入）。實物教具可拆卸組合，能演示控制方案（用于控制裝置設計分析）。設計項目詳細的試驗報告與設計報告（用于試驗記錄、設計項目提交）。準備數碼相機、數碼攝像機（用于制作、調試過程的影像資料記錄）。
六、教學流程
設計分析
畫方框圖
分析問題
明確要求
整合資料
形成方案
交流設計
過程評價
選擇材料
制作模型
實地試驗
調試改進
回顧舊知
導入激趣
設計分析
形成方案
設計制作
方案改進
記錄總結
設計拓展
網絡搜索
方案答辯
創設情境
設計報告
七、教學過程
回顧舊知，導入激趣
回顧控制系統設計的一般思路，加深認知印象，為控制系統設計作好鋪墊。
創設一個聯系生活，適合學生實際，易于引起學生興趣的控制設計問題。
分層教育
層次一：活捉“小偷”。設計制作一個自動抓捕裝置，活捉在倉庫里出沒的“小偷”，總體成本不超過15元。
分層教育
層次二：拯救干渴的貓。設計制作一個自動補水的寵物飲水裝置，成本要低，最好是廢物利用。
設計分析，形成方案
轉化問題，提出具體的設計要求。
小組討論，確定采用何種控制系統，并畫出基礎的控制框圖。
收集所需技術資料，形成初步的設計方案并繪制設計草圖。
通過小組答辯，進行過程評價，完善設計方案。
設計的一般思路：將抓捕過程簡單分成三步：引進來、抓得住、跑不掉。
引進來：利用食物作為誘餌，利用誘餌的位移信息控制后續抓捕動作。
抓得住：利用動物的取食動作，設計自動抓捕結構，完成將動物困住的步驟。設計的結構必須反應靈敏、行動迅速、舉措到位。
跑不掉：進行圍困環境設計，但不能引起動物的警覺，不然第一步就無法達成。要求環境具有一定的穩固性。
明確控制系統設計目的（以抓“小偷”為例）
被控對象分析：可封閉的環境。
輸入量分析：動物行動造成誘餌關聯裝置的觸發。
輸出量分析：抓捕裝置動作，封閉環境困住動物。
簡單分析框圖 ：
控制系統分析（以抓“小偷”為例）
裝置觸發信息
形成封閉環境
判斷、執行裝置
難點突破
網絡搜索
錦囊妙計
學生為了防止抓住的動物逃跑，在陷阱口上設計了懸空倒掛裝置。模擬中發現這個裝置阻撓了踏板的轉動，影響到觸發裝置的行程。學生分析后提出了解決辦法：將觸發裝置前移，解決問題。
抓捕裝置設計圖
最初的設計圖中，通氣管A的瓶內管口是浸沒在水中的。學生分析后認為：儲水用的2.5升可樂瓶瓶身較高，水壓較大，不利于水管B平順出水，改進后的設計圖中將通氣管A的瓶內管口安置在水面之上。
自動補水飲水器的設計圖紙（局部）
A
B
設計制作，試驗改進
根據設計方案制作原型或模型，教師提供必要的制作指導。（可以安排為課外作業）
制作中重點關注控制關鍵部件的完成質量意識。杜絕敷衍了事的作品進入試驗。
安排控制裝置的試驗，設計詳細的試驗報告，全程記錄。最好文字與影像兩者都有。
試驗過程中強調安全意識。
水管與瓶蓋的連接：用電烙鐵在塑料瓶蓋上鉆孔，孔的直徑比軟管稍微小一些，在鉆出的孔邊緣有一圈突起，增加了孔的強度，能牢牢地卡住軟管，不會漏水。
制作竅門一
簡易閥門的制作：取一個小瓶裝的礦泉水瓶，從中間剪開幾個大洞，大小以能放進乒乓球為好，然后放入細沙和鵝卵石，將瓶的中部按需要的高度折疊，用塑料卡扣固定，注意要留一些孔隙便于水流通過。
制作竅門二
抓捕籠的自鎖機構：為了防止籠中的動物推門逃出，在門的兩邊制作了U型門栓卡扣，利用粗鉛絲作為門栓，當門落下關閉后，其上的門栓迅速沿U型槽落下，鎖死籠門。
制作竅門三
記錄總結，設計拓展
整理設計資料，提交設計總結。（課前準備）
分析各方案特點，選出最優設計。
提出問題拓展，在已有設計方案上再次深入。
回顧設計過程，撰寫小組設計報告。（作業）
問題拓展
層次一：假設倉庫“小偷”的數量不止一個，你將如何改進設計，完成任務？
層次二：能否設計制作一個定時的自動補水飲水器？
八、教學反思
如何提高有限課堂時間內的小組合作探究效率？
如何設計適合課堂開展的設計項目？
拋磚引玉，敘述不妥之處，請大家不吝指正。謝謝！

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