开环控制新版系统的工作过程和方式一.doc

4.2 .1 《开环控制系统工作过程与方式》教学设计

【整体设计阐明】
（一）本节在单元中地位
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”第二节“控制系统工作过程与方式”第1学时。从总体上看，“控制与设计”这个单元按照控制手段——控制系统——控制系统设计这样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理解，下节课要让学生进一步学习闭环控制系统基本构成和简朴工作过程，因而，本课教学非常核心，是承上启下核心内容。
（二）学生学情分析
学生对“控制”一词并不陌生，经常提到控制温度、控制时间、控制音量、控制亮度、控制电流等。在生活、学习中，学生对控制形成了或多或少感性结识，这些结识仅限于表面现象，对控制系统构成和工作过程并没有进行过进一步思考和研究。但学生毕竟也经常进行控制操作，对控制有某些体会，在物理等学科中学习了电子、传感器基本知识，具备观测和使用简朴控制系统生活体验，这些知识和经验在教学中为学生寻找教材以外案例提供了条件，为学生配合教师教学提供了也许。
（三）本节整体教学思路
开环控制系统基本构成与工作过程对背面闭环控制和控制方案设计至关重要，因此这节教学一定要贯彻到位，使学生真正吃透和理解。要达到这样效果，教师必要引导学生对典型实例详细分析，使学生对实例中控制过程和原理有一种清晰结识，然后再引导学生从中抽取出控制系统基本构成：传感器、控制器、执行器、被控对象，各个构成某些功能和作用学生自然也明白了。
对于控制系统基本构成作用，学生普通不难理解，但对于它们工作原理，学生也许会存在许多问题，也极有也许在课堂教学中提出这些疑问。对于疑问学生，教师要予以表扬和勉励，这是学生技术素养提高一种详细体现，培养学生质疑教学一种重要方面。教师要不失时机地进行对的引导，同步在备课过程中应注意有关内容学习和准备。
在“技术与设计1”中曾提出“技术是综合知识结晶”。笔者以为在本节内容教学中可以予以回溯，由于作为控制系统基本构成涉及学科比较多，单就传感器来讲，就也许涉及光、声音、射线、压力、温度、化学成分等，回扣这一内容一是可以加深学生对“技术需要综合知识”进一步理解，二是可以激发学生学习其她学科知识积极性，强化通用技术课程和其她领域课程联系。
本节课教学应当避免“纸上谈兵”。教师可以运用学校既有实验器材、教学设施资源，或通过自制或改制教具，尽量创造条件，运用实物展开教学。例如：声控自动门、游泳池注水系统等。运用这些必能起到事半功倍效果。
本节课内容也是培养学生动手能力、探究性学习能力、分析研究能力较好载体，例如教学中可以让学生研究控制系统工作状况。
（四）本节教学方略
1、让学生自发地、积极地学习。本课教学中以案例分析为主线通过几种典型控制系统案例，激发学生认知，引导学生自发地、积极地解决问题。
2、创设情境。引导学生分析生活中开环控制系统工作过程和方式，加强学生工作过程理解和应用能力。
3、通过 “活动猴”等实验让学生体会开环控制系统输入与输出关系和工作过程。
（五）教学目的
（一）知识与技能：
1、通过引导学生对周边实例分析，理解控制系统含义。
2、掌握开环控制系统基本构成和工作过程，熟悉简朴开环控制工作原理和过程。
3、懂得普通控制系统描述办法，能绘制开环控制系统方框图。
（二）过程与办法
1、使学生体验控制系统分析过程与分析办法，培养学生科学思维能力。
2、让学生从生活经验出发，从实例分析入手，能归纳出对控制系统普通结识。
（三）态度与情感
1、通过自动控制与人工控制对比，使学生体验技术创造与创新对造福人类重大意义。
2、强化通用技术与其她课程联系，激发学生学习其他学科知识积极性。
（六）教学重难点：
1.教学重点：
（1）开环控制系统构成与判断。
（2）开环控制系统在寻常生活中应用和系统方框图书写。
2.教学难点：开环控制系统构成与判断。
（七）教学时间：1学时
（八）教学准备：
自制游泳池注水系统，自制声控门，PPT课件

【教学过程与办法】

教学内容
教师活动
学生活动
设计意图
情景引入：
早上出发前时忘了关窗户，天有不测风云，中午突然下起了雨，成果身在单位上班族只能眼睁睁等着雨水进入室内。此时束手无策，恨不得插上翅膀飞回家去关窗户。同窗们，咱们能不能从技术角度帮上班族想想办法，解决这个难题？
思考回答。可以设计一种自动关闭窗户装置
设计情境，吸引学生注意力。
问题提出
如果可以有这样控制系统，这个控制系统是如何构成？它工作过程是如何？输入输出之间相应关系又是如何呢？
这个也就是本节课教学内容，下面咱们来进行探究。

自动关闭窗户装置

解析：假设常态下窗户是打开，有一种感湿器放在窗户上部，当她感测到有雨点是，干时期发出一种先好接通电源使电机转动，带动窗户关闭；当不下雨时，感湿器没有输出信号，窗户处在打开状态；感湿器、电动机、窗户构成了一种控制系统。

问题：该控制系统输入，输出是什么？
学生听讲，思考，回答问题。
输入：雨水。
输出：窗户关闭。

控制系统概念
控制系统：任何一种控制系统实现，都要通过若干个环节共同实现，这些环节所涉及装置就构成了一种系统，称为控制系统。
控制系统输入与输出之间有一定相应关系。

立即行动
（PPT展示）指出表中所列事例与否属于控制系统，如果是控制系统，请指出系统输入、输出是什么。

与否属于控制系统
输入
输出
电饭煲

脱粒机

红外线自动水龙头

观看PPT，回答问题。
协助学生进一步熟悉控制系统输入，输出。

解析：控制系统普通分为开环控制系统和闭环控制系统。今天咱们先来学习开环控制系统。

案例一：声控门。
《阿里吧吧和四十大盗》故事咱们都听过，主人公阿里吧吧对着门说一声“芝麻芝麻，开门吧！”， 门就开了，这个童话在当前能变成现实吗？
这个控制系统叫什么？

可以，这是声控门。

教师教具展示
“声控自动门”并进行演示，装置图略。
实验现象：当同窗们击一下掌时，自动接通开关，门打开，延时一定期间之后门关闭

教师提问：
同窗们懂得声音是如何自动控制门开关？
学生思考，回答。
应当有一种可以感知声音设备，接受到声信号后就去告知执行器开门。

同窗们回答较好，下面咱们来仔细分析。
实现这种控制核心就是在本来电路中安装了一种“声音控制器”。
声音控制器实际包括三个构成某些：声音传感器、电子控制器、执行器。当发出声响达到一定强度后，声音传感器就会检测到，然后输出一种电信号，这种电信号送到控制器后通过解决和放大，再输送到执行器（电机），从而控制被控对象（门）运营与停止，这就是整个控制系统工作过程。

学生观看投影，进一步理解。

案例分析二 ：游泳池注水控制系统（定期器控制）

教师展示自制教具“游泳池注水控制系统（定期器控制）”
解析：
在游泳池注水控制系统中，如果进水管单位时间水流量一定，那么游泳池水位高度与进水时间是一一相应。咱们就可以通过设定注水时间，是游泳池水位达到但愿高度。可以通过定期器来完毕注水。将注水时间（假设为2小时）设定到定期器中，启动进水阀注水，一旦时间到达，定期器就会告知进水阀门关闭，停止向游泳池注水。

开环控制系统概念
开环控制系统：控制系统输出量不对系统控制产生任何影响，这种控制系统称为开环控制系统。
开环控制系统再寻常生活中用途很广，如十字路口红绿灯定是控制系统。楼宇防盗报警控制系统、火灾自动报警系统等。
。

案例分析三：自动门控制系统。

PPT展示“自动门控制系统。”
教师引导学生：门开关靠什么来实现？
教师：电机转动收什么控制？
教师：当前请同窗们用类比办法指出执行器，控制器，输入，输出相应关系。

学生阅读案例，思考并回答。
学生：靠电机转动。
学生：受控制电路控制。控制电路依照宏伟装置检测到得信号发送控制信号给电机。

教师对学生进行技术思想和办法指引，使学生获得智慧

总结：1、普通状况下定期器控制都是开环控制系统。
2、三个例子共同点：控制系统输出量不对系统控制产生任何影响，这种控制系统称为开环控制系统。
立即行动：控制系统。
列举你所懂得开环控制系统。
定期器类开环控制系统
定期器游泳池注水；电电扇风速控制；十字路口红绿灯定期控制系统；洗衣机定期控制等。
传感器类开环控制系统
红外自动门；声控灯，自动烘手机；各类报警器；自动水龙头等。

控制系统方框图
控制系统方框图：在控制系统中，为了分析以便，常采用方框来表达系统环节，用单项信号线来表达系统信号方向，这种图称为控制系统方框图，她表达了系统各个环节在系统中位置、功能和互相之间关系。
教师：下面咱们来试着描写一下自动门控制系统方框图
控制电路
电动机
自动门
红外装置检测人体热辐射发出信号（输入）
门启动或关闭（输出）

对于开环控制系统，普通可以用下面方框图来描述：
控制器
执行器
被控对象
输入量
输出量

咱们下面来请同窗们写一下定期注水用泳池控制系统方框图。。

由自动门控制系统到普通控制系统方框图由详细到抽象一种重要思想和办法。

立即行动：

用方框图阐明下列开环控制系统工作过程，并注明方框中各个环节详细内容以及输入量、输出量贺控制量。
音乐喷泉控制。
公共汽车车门开关控制。

【小实验】活动猴
活动猴
实验目：
理解开环控制系统输入与输出之间关系。
实验准备：
硬纸片，线，剪刀，笔等。
实验过程：
请同窗们拿出准备好猴子和躯干与四肢，开始制作自己小组活动猴。
实验总结：
说一说活动猴这一开环控制系统输入量，输出量各是什么？
再实验过程中，你遇到了那些问题，是如何解决？
为了使猴子有脸部表情，你可以做哪些改进？

学生动手做实验。
通过实验，让学生体会控制系统工作过程，同步小组合伙增强了学生团队意识，培养学生综合素质。
课堂总结：
引导学生对所学内容进行自主归纳

回顾本节内容。
作业：
。1.请写出“芝麻开门”声控开门系统控制方框图，有兴趣同窗课后可以制作模型，亲自把神话变成现实
2.思考：
在游泳池注水控制系统中（定期器），如果进水管单位时间水流量不一定，那么游泳池水位高度与进水时间是不是一一相应呢？如果不是，也许会浮现什么状况？

教学反思：
在教学设计上，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， 而是对学生进行技术思想和办法指引，通过教具引导学生结识什么是开环控制系统，使学生获得智慧：由自动门控制系统到普通控制系统方框图由详细到抽象一种重要思想和办法。开环控制系统方框图是对开环控制系统工作过程总结和概括，学生对书写控制方框图较难掌握，因而用“逆推法”分析如何实现门自动控制。所有，教学难点突破，在于前面铺垫，以充分铺垫作为突破口，这是教学原则和教学艺术一种重要体现。
在学法指引上，从学生寻找生活中开环控制事例到学生动手实验再到开环控制系统特性和框图归纳环环相扣，设计流畅，学生始终参加全程教学活动，能引导学生思维步步进一步，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”教学埋下了伏笔，为后续课程学习打下了良好基本。

局限性： 学生是普高学生，因此在教学内容上紧扣教材没有太多延伸，内容设计上较浅显，缺少延伸。