控制系统的基本组成与工作过程.doc

《控制系统的基本组成与工作过程》教学设计
高广磊 德州市夏津第一中学
一、教学目标
1.  通过实例分析，归纳控制系统的组成要素；
2.  通过典型案例，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；
3.  指导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；
4.  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；
5.  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。
二、教学内容分析
本节是第四章“控制与设计”第二节“控制系统的基本组成与工作过程”的内容，其内容包括“控制系统的基本特征”与“开环控制系统的基本组成与工作过程”，其中闭环控制只涉及最简单的控制系统，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。
本节课的重点是：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、学习者分析
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。
四、教学策略：
１．课堂导入，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《中学生设计超级连环机关》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。
五、教学资源准备
ü 课件（含《中学生设计的超级连环机关》视频资料）
ü 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）
ü 学生动手实践工具：剪刀、裁纸刀、胶水
ü 学生动手实践材料：硬纸板、细绳、小木棒、橡皮筋、弹簧
六、教学过程
教学步骤
教师活动
学生活动
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
控制举例
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    
引导学生找出教室里的控制系统：
       灯的开关的控制    
       投影幕升降的控制
       电风扇风速的控制
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：

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。）
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）：
 门靠什么力量实现门的开和关的？（电动机的转动）
电动机的转动谁来指挥？（控制电路）
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：

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：
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。
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：

 再根据老师搭建的支架，进行创造性思考，成就自已的创新设计
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练
小结
教师引导、补充
学生归纳、整理本课内容，学习收获
七、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。
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”，频视比图片更“真实”，实物演示比频视更“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。