《控制系统的工作过程与方式》教学设计方案
控制系统的工作过程与方式教学设计方案控制系统的工作过程与方式教学设计方案一、教学目标分析（一）通过学生周边实例的分析，理解控制系统的含义。（二）掌握开环控制系统的基本组成和工作过程，学会开环控制系统方框图的画法。（三）对学生进行技术思想和方法的指导，使学生获得大智慧。二、教学内容分析本课教学内容为苏教版技术与设计2第四单元“控制与设计”的第二节“控制系统的工作过程与方式”的第1课时。从总体上看,“控制与设计”这个单元按照控制的手段控制系统控制系统的设计这样的思路来组织教材内容。上节课让学生对控制手段和控制应用有所了解,下节课要让学生进一步学习闭环控制系统的基本组成和简单的工作过程,因此，本课教学非常关键，是承上启下的核心内容。课程标准规定，通用技术课程的主要教育目标是培养和提高学生的技术素养，而技术素养中技术思想和方法又占有极其重要的地位。本课教学除了继续加深对技术与设计的知识深度和技能程度外，更是培养技术思想和方法的很好的平台和载体。我们知道，生活中有许多简单控制系统的实例，因此，本课教学要从学生生活经验出发，从实例分析入手，归纳出对控制系统的一般认识，了解两类控制系统，即开环控制系统和闭环控制系统，特别是要对开环控制系统的工作过程、方框图、重要参数进行分析。本课要突出的重点是：对控制系统和开环控制系统的理解以及用方框图描述开环控制系统的工作过程。本课要突破的难点是开环控制系统的工作过程分析。三、学习对象分析学生已具有电学基础知识和系统、控制等基本概念，具有观察和使用简单控制系统的生活体验，这些知识和经验为教学中为学生寻找教材以外的案例提供了条件，同时也为电灯、亮度可调灯、声控灯等开环控制系统试验操作的顺利进行提供了可能。四、教学策略分析（一）让学生的自发地、主动地学习。本课教学中以“芝麻芝麻”声控制开门控制系统等问题解决为主线，激发学生的认知，引导学生自发地、主动地解决问题。（二）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，加强学生工作过程和方框图的理解和应用能力。（三）通过“闭上眼睛写字”等试验让学生体会开环控制系统输入与输出的关系和工作过程。五、教学资源准备多媒体教学设备、PPT、电灯、亮度可调灯、声控灯电路材料等六、教学过程教师：本节课我们学习控制系统和开环控制系统【板书】：控制系统开环控制系统（一）教师引导学生活动1、“搜集我们周围使用控制技术的实例”活动情况交流引入：回顾一下，上节课我们学习了控制，什么是控制？控制是人们为了使事物向期望的方向发展所采取的什么？手段。改革开放以后，技术飞速发展，人民生活水平有了很大的提高。我们的社会，我们的家庭的许多产品运用了控制技术。上节课我布置同学们搜集周围使用控制技术的实例，同学们能不能把你搜集到的控制技术说一下？请几个学习活动小组组长汇报“搜集我们周围使用控制技术的实例”活动情况。可以使用电子稿。第10组搜集的是阿里吧吧和四十大盗故事中的“芝麻开门”。故事里面主人公阿里吧吧对着门说一声“芝麻芝麻，开门吧！”，门就开了，这是个用声音控制开门的例子。教师：这是一个富有想象力的故事，这个故事出自哪部名著？技术发展到今天我们能把它变成现实吗？由上述实例引导学生归纳控制系统概念2、控制系统用以完成一定控制任务的元、部件的组合。控制系统的输入输出之间有一定的对应关系控制系统老师：不管什么控制系统都是为了实现人的意图。同学们面对自然现象，不要怨天尤人，要增强人对自然现象的控制意识。问题提出：这些控制系统是怎样组成的？他们的工作过程是怎样的？输入输出之间有怎样的对应关系？这个也就是本节课的教学内容，下面我们来进行探究。3、探究（1）耿雨虹同学为组长的学习活动小组把电子稿拷贝到电脑里面并且通过教室里的多媒体教学系统放映在大屏幕上。【大屏幕】“搜集我们周围使用控制技术的实例”学习活动卡姓名耿雨虹学习伙伴姓名杨家瑜、陈志、李剑洪活动形式调查研究活动内容搜集我们周围使用控制技术的实例控制技术控制目的控制对象控制系统的组成实例1：电灯照明电灯开关、灯泡、灯座、导线、电源实例2：亮度可调灯照明电灯可调电阻开关、灯泡、灯座、导线、电源实例3：楼道里的自动声控灯照明电灯声传感器开关、灯泡、灯座、导线、电源体会声控灯具有特殊功能与应用。在公共楼道里,安装声控灯,既方便,又节电。由耿雨虹同学讲解：控制目的、控制对象、控制系统的组成（2）要求学生分别画出电灯、亮度可调灯、声控灯的电路图，马上行动，找3个同学到黑板上画。（3）连接线路并进行试验找3个组（1、3、5组）同学按照电路图分别连接电灯、亮度可调灯、声控灯的电路。连接线路后进行试验。教师提示学生在接通电源前务必要进行检查。可能有的同学感到奇怪，徐老师怎么教起物理来了，我今天要教大家的不是串联电路，而是控制系统。（二）教师引导学生对常规灯与声控灯进行对比研究1、不同点和共同点教师：下面我们来探究一下它们的不同点，科学家的一个特点就是善于发现事物的不同点。电灯中电流与开关操作之间的关系,可以表示为:常规灯：关无电流,灯灭。开有电流,灯亮。照明用的常规灯,具有几种状态？两种，点亮与熄灭。对应开关有几种状态？两种，开和关。开有电流,灯亮，关无电流,灯灭。对于亮度可调灯来说,可以表示为:亮度可调灯：关无电流,灯灭开有电流,灯亮电阻减小电流增大，亮度增加对于声控灯来说,开关通过声传感器来操纵。声控灯：无声无电流,灯灭。有声有电流,灯亮。老师：不同点在哪里？引导学生：不同点输入量、输出量不同，它们的组成不同。老师：同学们，我们来比较一下，它们的共同点在哪里？谁来归纳它们的共同点？科学家的另一个特点就是善于归纳共同点，我们知道，牛顿名言：“我之所以比别人看得更远，是因为我站在巨人的肩膀上。”牛顿三定律就是牛顿在前人实验的基础上归纳出来的。引导学生：（共同点）输出与输入之间存在一种单向的逻辑关系。有输入才有输出，有付出才有收获，输入是因，输出是果，输入和输出是因果关系。共同点在哪里？引导学生：共同点表现在技术上可以看成控制系统，可以使用相同的方框图来描述。老师：能使用相同的方框图来表示吗？引导学生：用下面的方框图表示。2、进一步探究由声控灯控制系统到一般控制系统方框图老师：控制系统是怎样工作的？我们来探究一下声控灯控制系统的组成。画出控制过程方框图由具体到抽象：在这个控制系统中控制器、执行器、被控对象分别是什么？引导学生：控制器、执行器、被控对象分别是声传感控制器、常开接点、灯泡。【板书】：教师对学生进行技术思想和方法的指导，使学生获得大智慧：由声控灯控制系统到一般控制系统方框图由具体到抽象的一个重要的思想和方法。开环控制系统方框图是对开环控制系统工作过程的总结和概括，如果说我们学习声控灯控制系统方框图只学到一个案例，那么，我们理解了开环控制系统方框图就等于学习了无数个同类型案例。如何让学习变成一件很快乐的事情？同类型题不需要做成百上千道，有数道练习就可以了，重要的是掌握做这一类型题的方法。3、教师结合声控灯控制系统引导学生归纳开环控制系统概念：提问：声控灯控制系统输出量对系统的控制产生影响吗？没有。控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响。这种控制系统就叫做开环控制系统。（三）知识迁移由抽象到具体请写出“芝麻开门”声控开门系统的控制方框图，有兴趣的同学课后可以制作模型，把神话变成现实。谁不懂写，请举手。当你明确“芝麻开门”声控开门系统是开环控制系统之后方框图你可以把开环控制系统方框图拿出来，想一想，控制器、执行器、被控对象分别是什么？引导学生写出：（四）小试验：闭上眼睛写“控制系统”四个字。徐老师是在教小学生吗？不是。要求学生体验输出、输入、控制器、执行器、被控对象分别是什么。输入量：老师的指令输出量：所写的字引导请你写出“闭上眼睛写字”的控制过程方框图。对比开环控制系统的方框图分析：大脑控制器，手执行器，笔被控对象我们说闭上眼睛写字就是开环控制。请同学们课后去试验：睁开眼睛写“控制系统”四个字。思考：闭上眼睛写字与睁开眼睛写字的区别在哪里？为什么？以色列的“定点清除”，能够把炮弹打到几千公里以外的行驶的汽车，这是为什么？是不是炮弹长了“眼睛”？对了，正是炮弹长了“眼睛”，这不是普通炮弹，而是导弹。导弹打得准是因为它具备了自动修正的能力。睁开眼睛写字是否具备自动修正的能力？从而提出新问题：在控制系统中如何才能具备自动修正的能力？这就是我们下节课程要学习的闭环控制系统（五）练习1、生活中还有哪些开环控制系统？2、要求学生应用一般开环控制系统方框图在以下控制系统中任选2个画出其控制方框图。公共汽车车门控制系统。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。自动烘手机控制系统游泳池注水控制系统七、【板书设计】：学生画的电灯、亮度可调灯、声控灯的电路图。八、教学反思开环控制系统在生产、生活中具有重要意义，本节课通过对开环控制系统中控制过程的分析，帮助学生理解控制系统和开环控制系统，并学会应用简单的开环控制方法来解决问题，使学生的逻辑思维品质得到了发展。本节课不是从概念入手，讲什么是控制系统，什么是开环控制系统，工作过程如何、框图如何画等，而是从实例入手，通过做试验，与学生共同分析、归纳，从而得出开环控制系统工作过程。本节课对学生进行技术思想和方法的指导，从而使学生获得大智慧。课堂上从学生寻找生活中开环控制事例到学生动手试验再到开环控制系统特征和框图的归纳环环相扣，设计流畅，学生始终参与全程教学活动，能引导学生思维步步深入，从提出问题、分析问题到解决问题，符合高中学生认知规律。本节课为下节课“闭环控制系统”的教学埋下了伏笔，为后续课程的学习打下了良好基础。
