控制系统的工作过程与方式.doc

控制系统的工作过程与方式
教　　材：（凤凰国标教材）普通高中课程标准实验教科书 通用技术（必修2）
文档内容：控制系统的工作过程与方式
章　　节：第四单元　控制与设计 第二节　控制系统的工作过程与方式
课 时：第1课时
作 者：叶朝晖（海南省海南中学）

一、教学目标
1. 知识与技能目标
(1)通过灯的开关、投影幕升降、婴儿尿湿报警器等控制系统案例分析，归纳控制系统的基本特征；
(2)通过对音乐贺卡和自动门等典型案例的分析，熟悉简单的开环控制系统的基本组成和工作过程，了解开环控制的基本特征；
2. 过程与方法目标
(1)学会用方框图来归纳控制系统实例的基本特征，学会用方框图把复杂问题简单化；
(2)借助老师搭建的支架，形成自己关于控制设计的创意，并学会用方框图表示自己的控制设计想法；
(3)通过动手制作简单控制玩偶，亲自体验开环控制系统的组成和工作过程和原理。
3. 情感态度和价值观目标
(1) 通过魔术及控制系统的实物形成和保持学生了解控制系统、探究控制系统的兴趣与热情。
(2) 借助老师搭建的支架，形成自己关于控制设计的创意，从而体会创新的快乐，培养创新的精神。

二、教学重点
分析和理解开环控制系统的基本组成和工作过程分析，学会用方框图描述开环控制系统的工作过程，学会用方框图来表达设计想法

三、教学难点
理解开环控制系统的基本组成和工作过程，形成开环控制思想

四、教学方法
教授、任务驱动、小组合作。

五、设计思想
1. 教材分析
本节是“控制与设计”第二节“控制系统的工作过程与方式”第１课时的内容，其内容包括“控制系统”与“开环控制系统”，是学生在学习控制在生活和生产中的应用后，进一步深入学习与探讨有关控制系统的组成和工作过程，并为下一课时进一步学习“闭环控制系统的基本组成和工作过程”打下基础。为此，我对教学内容进行了如下的处理：首先理解什么是控制，再到归纳出控制系统的一般特征，接着分析开环控制的系统的基本组成和工作过程，最后对开环控制系统进行设计和制作，其内容是逐渐的深入和深化。其中画方框图作为一种分析问题的方法和手段贯穿这些内容中。对于画方框图，重点不在于教学生怎样画方框，而是要教学生怎样利用方框图来分析和理解控制系统，怎样利用方框图把复杂问题简单化，怎样用方框图来表达自己的设计想法。
2. 学情分析

学生在前面的学习中已经学习和分析了控制在生活生产中的应用，获得了有关控制及其应用的初步感性认识和体验，但是对控制的基本工作方式和工作机理还缺乏了解，他们对进一步了解控制系统的知识是有探究的欲望的。而且学生都有很大的创造潜能，只要为他们搭好支架，他们往往会有让你惊喜的表现。
3. 教学策略设计
(1)魔术导入，激发学生兴趣，生动直观地引出控制的概念；
(2)引导学生分析教室内控制系统，让学生感受到控制就是我们身边，并归纳出控制系统的基本特征；
(3)借助精彩有趣的“超级连环机关”视频，进一步把学生带进精彩控制系统世界，同时引导学生用理性的思维来看待这些控制系统及其基本特征；
(4)从设计者的角度，采用逆推法来分析典型的控制系统的基本组成和工作方式，并引导学生把复杂的问题用简单的方式来表示（方框图）；
(5)搭建支架，设立台阶，引导学生从对控制系统的感兴趣，到开始从技术的角度来分析理解其组成和工作过程，再到以设计者的身份主动地进行控制系统的创新设计；
(6)把技术问题“实”化，从“视频”到实物、再到亲身制作体验，让学生从多种角度、多种形式来感受和体验控制系统；
(7)设置多处有挑战性且学生跳一跳能够完成的扩展性练习和实践项目，创设条件和机会，激发学生创造潜能，让学生有充分展示创造才能的机会和舞台；
(8)为学生准备多种实践材料，让学生进行真正的开放性创新设计成为可能。

六、教学准备
1. 课件（含《中学生设计的超级连环机关》视频资料）
2.实物：魔术道具、婴儿尿湿报警器、医疗点滴报警器、自制玩偶（Ｋitty猫）
3.学生动手实践工具：剪刀、裁纸刀、胶水
4.学生动手实践材料：硬纸板、细绳、小木棒、橡皮筋、弹簧

七、教学过程
序号
教学步骤
教师活动
学生活动
1
情景导入
变魔术：用手势（意念）控制矿泉水瓶中的番茄酱包的升降和停止（老师变魔术时可以让学生也参与到魔术中来，让他们用手势来控制番茄酱包的升降和停止）。

提问：番茄酱包为什么上升、下降和停止？（因为老师在控制）
提问：什么是控制？

提问：控制是需要一定手段的，那番茄酱包的升降是不是老师的手势（意念）在控制呢？
从变魔术开始
激发兴趣

学生用自己的话表达什么是控制（你让它怎样，它就怎样）

引导学生揭开魔术谜底：其实老师是通过拿瓶的手挤压瓶子，从而改变瓶内的压强，从而使番茄酱包上浮、下沉或悬停
２
控制举例

引导学生找出教室里的控制系统：

提问：在我们的教室里，有哪些控制装置（控制系统）？

实物演示：婴儿尿湿报警控制系统

u 灯的开关的控制
u 投影幕升降的控制
u 电风扇风速的控制
３
控制系统的基本特征
1. 提问：这些控制系统有什么共同特征？
先引导学生归纳出控制系统的基本特征
再在此基本上并画出其简单框图：
电路、灯
“开或关”
“亮或灭”
输出
输入

电机、扇叶
风速挡位
风速
输出
输入

2. 马上行动
　　播放《中学生设计的超级连环机关》视频
认真观看视频，注意观察视频中有哪些控制装置（控制系统），其输入和输出各是什么？

归纳出控制系统的基本特征：
一个输入信号（如手拔开关）对应着一个输出信号（如灯亮或不亮）

讨论、交流：
找出连环机关中的控制系统及每个控制系统的输入和输出
分享结论：
（连环机关其实是是一个控制系统的输出是下一个控制系统的输入，从而形成连环控制。）
４
控制案例分析
１.播放宾馆门童为客人开门的视频
提问：如果没有门童怎么办？（设计自动门）

２.引导学生从设计者的角度分析自动门：
（１）自动门的动作过程及功能技术要求：
当门口没有人时，门是关着的；当有人来门口时，门打开；当人离开门口后一段时间，门又关闭。
（２）自动门如何实现门的开与关（引导学生用逆推法来分析）：
u 门靠什么力量实现门的开和关的？（电动机的转动）
u 电动机的转动谁来指挥？（控制电路）
u 控制电路怎样知道有人来了，从而指挥电动机转动？（红外传感器）
（３）怎样用简短的语言来描述这一控制过程？

（４）怎样用更简洁的方框图来描述这一控制过程？

引导学生提出设计项目：设计一个自动门

学生从设计者的角度出发分析自动门的基本组成和工作过程

用逆推法找出自动门的基本组成和工作过程：
门的开关←电动机的转动←控制电路←红外传感器

用简短的语言描述这一控制过程：
有人来了，红外传感器检测到这一信号后，控制电路根据这一信号，控制电动机转动，把门打开。

用方框图来表示这一控制过程：
人体热辐射→红外传感器→控制电路

→红外传感器→控制电路→电动机→自动门→
→电动机→自动门→开与关
4
开环控制系统及开环控制系统的方框图
1. 开环控制系统：像这样信息只从输入端传递到输出端，没有信息反馈的控制系统，称为开环控制系统。
2. 引导学生归纳出开环控制系统的一般框图
学生归纳出开环控制系统的一般框图：
输入→传感器→控制器→执行器→　被控对象→输出
5
对“自动门”的扩展思考
根据自动门控制系统控制过程和原理，通过稍加改动，你还可以设计出应用其他方面的控制系统吗？请用方框图表示你的设计想法。（支架式教学）
教师根据学生的回答做出评价，鼓励学生的创新精神
根据教师搭好的支架，发挥自己的创造力，并学会用方框图表达自己的设计想法。
6
对“婴儿尿湿报警器”分析与扩展思考
1.“婴儿尿湿报警器”控制系统是怎样工作的？如何用方框图表示？

2.根据婴儿尿湿报警器的控制原理，通过稍加改动，你还可以设计出应用在哪些方面的控制系统？请用方框图表示你的想法。与前面的“自动门”相结合，你又可以设计出一个怎样的控制系统？（为学生搭建支架）

3.实物展示“医疗点滴报警器”
再上一层台阶，用方框图表示“婴儿尿湿报警器”的组成和工作过程：
湿度→湿度传感器→控制电路→铃声发生器→扬声器→报警声
再根据老师搭建的支架，进行创造性思考，完成自已的创新设计
7
体验开环控制系统
1.展示自制玩偶（Ｋitty猫），拉动猫的尾巴，要求学生注意观察玩偶的动作的变化。
2.揭示玩偶动作控制过程，要求学生注意观察背后的机关，体会拉动尾巴（输入）与猫脚的舞动（输出）的对应关系。

3.学生动手设计制作：
（１）自己动手设计制作一个可以控制玩偶动作的控制装置；
提供的材料：硬纸板、细绳、小木棒、橡皮筋、弹簧
工具：剪刀、裁纸刀、胶水

4.扩展
（１）你能否设计制作一个可不仅可以控制玩偶动作，甚于可能控制玩偶表情的控制装置；

（２）能否实现动作表情的自动控制。
1.激发兴趣

2.观察理解控制机关，体验输出信号与输入信号之间对应关系。

3.动手制作简单控制玩偶，体会简单的开环控制

4.知识内化和升华
创新实践能力得到有效的锻炼
８
小结
教师引导、补充
学生归纳、整理本课内容，学习收获

八、教学反思
上好一堂通用技术课，我认为有几点是需要我们努力去实现的：１.让学生感兴趣，有兴趣就会有一个良好的心理状态，就有利于学生创造潜能的激发。而让学生感兴趣，关键找到学生的兴奋点，例如，本节课中“变魔术”、“超级大连环机关” 、“自制玩偶”，都是学生非常感兴趣的。２.把技术课堂“实”化，让学生处于一个尽可能真实的情景下。我认为图片比语言文字更“真实”，视频比图片更“真实”，实物演示比视频更“真实”，亲身操作体验比实物演示更“真实”，所以在课堂上，我是尽可能产用操作体验、实物演示、频视播放这些更“真实”教学手段。３.让学生创造潜力的发挥有机会有可能，在课堂上设置一些有挑战、开放性的练习和实践项目，给学生发挥创造潜力的机会，同时为学生的创造搭建支架，让学生的创造成为可能。

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