2021年高中通用技术 控制系统的设计与实施3教案 苏教版必修

《控制系统的设计与实施》导学案第一课时导学目标：通过本节课的学习，学生将能够理解控制系统的基本原理和设计方法，掌握控制系统的实施步骤，提高对控制系统的认识和应用能力。

一、导入控制系统是现代工程领域中的重要概念，它在各种自动化系统中发挥着关键作用。

在我们的日常生活中，控制系统随处可见，比如电梯、空调、洗衣机等都是控制系统的应用。

那么，什么是控制系统呢？为什么我们需要控制系统呢？二、概念解析1. 控制系统的定义：控制系统是由传感器、控制器和执行器组成的一个系统，通过输入控制信号，使得被控对象按照设定的要求进行运动或变化。

2. 控制系统的分类：根据控制对象的性质和控制方式不同，控制系统可以分为开环控制系统和闭环控制系统。

3. 控制系统的基本原理：控制系统的基本原理是负反馈原理，通过对被控对象的输出信号进行检测和比较，调节控制信号，使得系统能够稳定工作。

三、设计方法1. 控制系统的设计步骤：（1）确定控制目标和要求；（2）建立数学模型；（3）选择控制器类型；（4）设计控制器参数；（5）仿真验证；（6）实施调试。

2. 控制系统的设计要点：（1）稳定性：控制系统必须具有稳定性，即在外部扰动的作用下能够保持稳定的工作状态。

（2）快速性：控制系统的响应速度要快，能够在短时间内实现设定值的跟踪。

（3）精度：控制系统的输出要与设定值尽可能接近，具有高精度的控制能力。

（4）鲁棒性：控制系统要具有一定的鲁棒性，能够适应不同工况下的控制要求。

四、实施步骤1. 控制系统的实施流程：（1）传感器采集信号；（2）控制器计算控制信号；（3）执行器执行控制指令；（4）反馈信号校正控制器输出；（5）系统运行稳定。

2. 控制系统的实施注意事项：（1）传感器和执行器的选择要合适；（2）控制器的参数调节要合理；（3）系统的反馈调节要及时；（4）系统的稳定性要得到保证。

五、综合应用通过本节课的学习，学生将能够应用控制系统的设计原理和实施方法，设计一个简单的控制系统并进行仿真验证。

高中通用技术控制与设计教案苏教版必修一、教学目标1. 知识与技能：（1）了解控制与设计的基本概念及其在实际应用中的重要性；（2）掌握常用的控制方法，如PID控制、模糊控制等；（3）学会使用CAD软件进行简单的控制系统设计。

2. 过程与方法：（1）通过实例分析，培养学生分析问题和解决问题的能力；（2）通过小组合作，培养学生团队协作和沟通的能力；（3）通过动手实践，培养学生实际操作和创新能力。

3. 情感态度与价值观：（1）培养学生对控制与设计技术的兴趣和好奇心；（2）培养学生勇于探索和坚持真理的精神；（3）培养学生关注社会发展和科技进步的意识。

二、教学内容第1节控制与设计的基本概念1. 控制的概念及其作用2. 控制方法的选择与应用3. 设计的原则与方法第2节常用的控制方法1. PID控制及其应用2. 模糊控制及其应用3. 其他控制方法简介第3节CAD软件的使用1. CAD软件的基本功能与操作2. 控制系统图的绘制3. 设计案例分析三、教学资源1. 教材：高中通用技术控制与设计苏教版必修；2. 辅助教材：控制与设计案例分析；3. 软件：CAD软件；4. 教具：控制与设计模型、实物展示等。

四、教学过程1. 导入：通过实例介绍控制与设计在实际应用中的重要性，激发学生的学习兴趣；2. 讲解：详细讲解控制与设计的基本概念、常用控制方法以及CAD软件的使用；3. 实践：让学生动手实践，绘制控制系统图，分析设计案例；4. 讨论：分组讨论，分享学习心得，培养团队协作和沟通的能力；5. 总结：对本节课的内容进行归纳总结，强化知识点。

五、教学评价1. 课堂表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，了解学生的学习状态；2. 作业完成情况：检查学生作业的完成质量，评估学生对知识点的掌握程度；3. 实践操作：评价学生在动手实践过程中的操作技能和创新能力；4. 小组讨论：评估学生在团队合作中的沟通能力和问题解决能力。

六、教学内容第4节控制系统的设计与分析1. 控制系统的设计流程2. 控制器参数的选取与调整3. 系统稳定性、准确性和快速性的分析第5节传感器与执行器1. 传感器的种类与作用2. 执行器的种类与作用3. 传感器与执行器在控制系统中的应用案例七、教学资源1. 教材：高中通用技术控制与设计苏教版必修；2. 辅助教材：控制系统设计与分析案例；3. 软件：CAD软件；4. 教具：控制系统模型、传感器与执行器实物等。

高中通用技术控制与设计教案苏教版必修第一章：控制与设计概述1.1 控制与设计的概念让学生了解控制与设计的定义和基本原理。

讨论控制与设计在实际生活中的应用。

1.2 控制与设计的方法与步骤介绍控制与设计的基本方法和步骤。

通过案例分析，让学生了解控制与设计的过程。

第二章：控制系统的基本组成2.1 控制系统的定义与组成让学生了解控制系统的定义和基本组成。

讨论控制系统各部分的作用和相互关系。

2.2 控制器的设计与选择介绍控制器的设计方法和选择原则。

通过案例分析，让学生了解控制器的设计与选择过程。

第三章：控制原理与应用3.1 控制原理简介让学生了解控制原理的基本概念和原理。

讨论控制原理在实际应用中的具体体现。

3.2 控制应用案例分析通过具体的控制应用案例，让学生了解控制原理在实际中的应用。

第四章：设计方法与原则4.1 设计方法的介绍让学生了解设计方法的基本概念和方法。

讨论设计方法在实际设计中的应用。

4.2 设计原则的介绍介绍设计原则的基本概念和重要性。

讨论设计原则在实际设计中的应用。

第五章：设计过程与管理5.1 设计过程的介绍让学生了解设计过程的基本步骤和方法。

讨论设计过程在实际设计中的应用。

5.2 设计管理的介绍介绍设计管理的基本概念和方法。

讨论设计管理在实际设计中的应用。

第六章：控制系统建模与仿真6.1 控制系统建模介绍控制系统建模的基本概念和方法。

讨论控制系统建模在实际应用中的重要性。

6.2 控制系统仿真介绍控制系统仿真的基本概念和方法。

通过案例分析，让学生了解控制系统仿真的过程和应用。

第七章：控制系统的稳定性分析7.1 稳定性概念与判据让学生了解控制系统稳定性的基本概念和判据。

讨论稳定性分析在实际控制系统中的应用。

7.2 稳定性分析方法介绍稳定性分析的基本方法和步骤。

通过案例分析，让学生了解稳定性分析的具体过程。

第八章：控制器设计方法8.1 经典控制器设计方法介绍经典控制器设计方法的基本原理和方法。

高中通用技术控制与设计教案苏教版必修一、教学目标：知识与技能：1. 理解控制的定义和基本原理；2. 掌握常见控制系统的组成和功能；3. 学会使用控制器和设计控制方案。

过程与方法：1. 通过实例分析，培养学生的观察和分析能力；2. 利用模拟软件或实物，进行控制系统的搭建和调试，培养学生的动手能力；3. 采用项目式学习，培养学生团队合作和问题解决能力。

情感态度价值观：1. 培养学生对控制技术的兴趣和好奇心；2. 使学生认识到控制技术在生活和生产中的重要性；3. 培养学生责任感和安全意识，遵守操作规程。

二、教学内容：第一课时：控制的基本概念1. 控制的定义2. 控制的基本原理3. 控制系统的组成第二课时：常见的控制系统1. 开关控制系统2. 继电器控制系统3. 计算机控制系统第三课时：控制器的使用1. 控制器的功能和分类2. 控制器的安装和调试3. 控制器的设计与选型第四课时：控制方案的设计1. 控制方案的设计原则2. 控制方案的设计步骤3. 控制方案的评价与优化第五课时：控制技术在生活和生产中的应用1. 常见控制技术的应用实例2. 控制技术在生产过程中的作用3. 控制技术的发展趋势三、教学重点与难点：重点：1. 控制的基本概念和原理；2. 常见控制系统的组成和功能；3. 控制器的使用和控制方案的设计。

难点：1. 控制原理在复杂系统中的应用；2. 控制方案的设计与优化。

四、教学方法与手段：采用讲授法、案例分析法、实验法、小组讨论法等教学方法；利用多媒体课件、实物模型、控制软件等教学手段。

五、教学评价：1. 课堂提问：检查学生对控制基本概念的理解和掌握情况；2. 小组讨论：评估学生在项目式学习中的合作和问题解决能力；3. 实验报告：评价学生对控制系统的搭建、调试和优化能力；4. 期末考试：检测学生对整个单元知识的掌握和应用能力。

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2021年高中通用技术控制系统的设计与实施1教案苏教版必修2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：控制系统的设计与实施章节：第四单元控制与设计第四节控制系统的设计与实施课时：共3课时一、教学目标1. 了解简单的被控对象的基本特性。

2. 能确定被控量、控制量，画出控制系统的方框图。

3. 形成初步的控制系统设计的方案。

4. 能根据开环控制系统的设计方法，制作一个控制装置；学会调试运行，提出改进方案。

二、教学重点设计一个控制系统应明确的问题；对控制系统的基本要求；控制系统设计的思想方法。

三、教学难点设计一个控制系统应明确的问题的分析；控制系统设计思想方法。

四、教学方法讨论法、案例教学法、模型教学法、实践教学法。

五、设计思想1.教材分析本节教材由“1.控制系统的设计一般思路”、“2.控制系统的设计与实施案例”2小节组成。

教材先对控制系统的设计一般思路作了一般介绍，然后通过开环控制系统和简单闭环控制系统的三个案例的分析（电吹风控制系统的设计、抽水马桶自动控制系统的设计、自动升旗简易控制系统的设计），对这一中心内容进行了深入的阐释。

教材这样的结构说明，在这一节的教学中，要让学生在针对实际问题进行控制设计的实践中去领会控制系统设计的一般方法。

突出主要问题：进行控制系统设计时，最主要的是明确控制对象，明确控制目的，分析控制对象的特性，确定被控量和控制量，分析主要的干扰因素，构思设计方案。

(1)从流程的角度看，上述各项的次序也是控制系统设计的基本步骤。

(2)通过列举一些实例，引导学生思考上述基本步骤。

从而理解相关的主要问题。

2.学情分析学生对一些产品有一定的使用经验，这些经验有成功的，也有失败的，通过控制系统的分析与设计，使学生对一定的实践经验和生活经历，上升到一定的理论认识，对失败的使用经验，能从控制与设计的角度重新的认识。

课时安排本节总计3课时。

第1课时，讲授控制系统设计的一般思路，分析开环、闭环控制的案例。

通用技术优质课评选控制系统的设计与实施目录一、单元设计说明1二、教材及课标分析1三、教学目标1四、学情分析2五、单元设计思路2六、4.4控制系统的设计与实施课时说课21、教学目标 (2)2、教学重难点 (3)3、教学方法与准备 (3)4、教学过程 (3)5、教学总结 (7)6、课后作业 (7)七、教学特色与反思7通用技术必修二第四单元控制系统及其设计4.4控制系统的设计与实施说课稿一、单元设计说明设计起源：朱熹说“知之愈明，则行之愈笃；行之愈笃，则知之益明。

”意识是理解得越清楚，行动和实践越扎实，进而认识和理解也就会更加清楚。

设计规划：以学生现实生活中真实的情境与需求，设计有关控制系统的大单元项目教学，通过探究真实的问题过程和结果，实现学生发展价值及技术课程观念的新突破。

大单元情境：“酷暑时，户外工作者们始终坚守在工作岗位上，你能否给他们送去一丝清爽和一份关爱？”基于此情境我们确定了单元项目主题：设计制作便携降温装置二、教材及课标分析教材：本单元节选自苏教版通用技术必修2，必修二是围绕设计这个主题展开的。

前面已经学习过结构、流程及系统与设计的关系。

本单元控制及其设计是全书的最后一章。

课标：课标要求共有三点1.理解控制、控制系统的含义及在生产和生活中的应用，通过案例分析，了解手动控制、自动控制、智能控制的特点。

2.熟悉简单的开环控制系统和闭环控制系统的基本组成与工作过程，理解其中的控制器执行器等的作用，了解干扰现象反馈原理，并能用方框图表达控制系统的工作过程。

3.根据控制系统的控制要求，确定被控量、控制量能，进行简单的控制系统的方案设计，并搭建一个简易的控制系统装置，进行调试运行和综合评价。

教学中以设计制作便携降温装置为载体,要求学生能阐述控制的含义、了解控制方式的特点，熟悉开环与闭环控制系统的基本组成与工作过程，最后能设计控制系统方案，搭建控制系统装置或模型并调试评价。

三、单元教学目标基于新教材和课程标准的教学目标如下:1.通过分析生活中的案例，阐述控制的含义。

4.4控制系统的设计与实施章节：第四单元控制与设计第四节控制系统的设计与实施课时：共2课时说课内容：第1课时，控制系统设计的一般思路一、说教学依据1、教材分析“控制系统的设计与实施”是《技术与设计2》“控制与设计”全单元教学内容的综合与总结，它既是控制知识的实践过程，又是控制思想方法集中体现，也是学生技术素养的一种体现。

“控制系统的设计与实施”由“控制系统设计的一般思路”和“控制系统的设计与实施案例”两部分组成，前者是后者的的基础。

“控制系统设计的一般思路”内容关注学生的控制系统设计分析能力培养，通过学习明确所设计的控制系统的要达到的目的，被控对象的特征，被控量、控制量分别是什么等，能形成初步控制系统设计方案，掌握控制系统设计的基本方法和形成设计的一般思路。

“控制系统的设计与实施案例”则侧重于控制系统的设计、模拟实施，调试运行，改进方案等。

2、本节教学的重点能完成对简单控制系统进行分析，掌握控制系统设计方案的思想方法和形成控制系统设计的一般思路。

3、教学目标（1）知识与技能①了解简单的被控对象的基本特性，能确定被控量、控制量等，能画出控制系统的方框图，并能形成初步的控制系统设计的方案；②掌握形成初步的控制系统设计方案的思想方法和控制系统设计的一般思路。

③能综合考虑设计实施中的各种因素，能对方案进行权衡比较，能根据设计方案制作原型或模型，并进行调试与改进（第二课时）。

（2）过程与方法①参与课堂活动，对课堂案例（“地震报警器”、“对花棚内光照强度控制系统”）的分析、设计、权衡比较过程；②学会从控制的角度分析问题，能综合运用所学的控制知识解决一些实际问题。

（3）情感、态度、价值观①通过课堂活动，掌握形成初步的控制系统设计方案的思想方法和及控制系统设计的一般思路，体验控制的乐趣。

②感受技术解决生活问题和获得劳动成果所带来的喜悦。

③形成“问题来源于生活，设计服务于生活”的意识及价值观。

4、学情分析(1)、学生学习能力分析在学习本节内容之前，学生已经系统学习过控制设计有关的知识。

《控制系统的设计与实施》导学案导学目标：通过本节课的进修，学生将能够了解控制系统的基本观点、设计原则和实施方法，掌握控制系统的设计流程和关键步骤，培养学生的系统思维和解决问题的能力。

一、导入控制系统是摩登工程中的重要组成部分，它可以实现对各种设备和系统的自动化控制。

在平时生活中，我们可以看到各种控制系统的应用，比如电梯控制系统、温控系统等。

控制系统的设计和实施是工程技术领域的重要内容，本节课我们将进修控制系统的设计原则和实施方法。

二、观点诠释1. 控制系统：控制系统是指通过传感器采集被控对象的信息，经过控制器处理后，输出控制信号，实现对被控对象的控制和调节的系统。

2. 设计原则：控制系统设计的基本原则包括稳定性、灵敏度、鲁棒性和性能等方面。

3. 实施方法：控制系统的实施方法包括硬件设计、软件编程和系统调试等环节。

三、设计流程1. 确定控制目标：起首要明确控制系统的目标和要求，包括控制对象、控制精度和控制方式等。

2. 系统建模：对被控对象进行建模，确定系统的数学模型和控制策略。

3. 控制器设计：根据系统模型和控制策略设计控制器的结构和参数。

4. 硬件设计：选择合适的传感器、执行器和信号处理器等硬件设备。

5. 软件编程：编写控制系统的程序代码，实现控制算法和逻辑。

6. 系统调试：对控制系统进行调试和优化，确保系统稳定性和性能。

四、关键步骤1. 确定控制目标和需求：明确控制系统的功能和性能要求。

2. 建立数学模型：对被控对象进行建模，确定系统的动态特性和控制策略。

3. 设计控制器：选择合适的控制器类型和参数，设计控制算法。

4. 选择硬件设备：根据系统需求选择合适的传感器、执行器和控制器等硬件设备。

5. 编写程序代码：实现控制算法和逻辑，确保系统正常运行。

6. 调试系统：对系统进行调试和测试，优化系统性能和稳定性。

五、总结反思通过本节课的进修，我们了解了控制系统的设计原则和实施方法，掌握了控制系统的设计流程和关键步骤。

高中通用技术控制与设计教案苏教版必修一、教学目标1. 知识与技能：（1）了解控制与设计的基本概念及其在实际应用中的重要性；（2）掌握常用的控制方法和技术，如PID控制、模糊控制等；（3）学会运用设计思维，进行创新设计和问题解决。

2. 过程与方法：（1）通过案例分析，培养学生分析问题和解决问题的能力；（2）利用模拟软件和实验设备，进行控制与设计实践操作，提高学生的动手能力；（3）分组讨论与合作，培养学生的团队协作能力和沟通能力。

3. 情感态度与价值观：（1）培养学生对控制与设计技术的兴趣和好奇心；（2）培养学生勇于探索、创新的精神，提高学生综合素质；（3）培养学生关注社会、关注生活，将所学知识应用于实际生活中的意识。

二、教学内容1. 第一章：控制与设计概述（1）控制与设计的定义及其关系；（2）控制与设计的方法与步骤；（3）控制与设计在实际应用中的案例分析。

2. 第二章：常用控制方法和技术（1）PID控制原理及应用；（2）模糊控制原理及应用；（3）其他常用控制方法简介。

3. 第三章：设计思维与创新（1）设计思维的定义与特点；（2）创新设计的方法与技巧；（3）创新设计在实际应用中的案例分析。

三、教学资源1. 教材：高中通用技术控制与设计教材苏教版必修；2. 辅助材料：PPT、案例分析资料、实验设备等；3. 网络资源：相关控制与设计的学习网站、视频等。

四、教学评价1. 课堂参与度：学生课堂提问、回答问题、讨论等；2. 实践操作能力：学生模拟软件操作、实验设备操作等；3. 创新能力：学生设计作品、解决方案等；4. 团队协作能力：学生分组讨论、合作完成任务等。

五、教学建议1. 注重理论与实践相结合，让学生在实际操作中掌握控制与设计方法；2. 鼓励学生提问、思考，培养学生的分析问题和解决问题的能力；3. 创设丰富的教学情境，激发学生的学习兴趣和好奇心；4. 注重培养学生的团队协作能力和沟通能力，提高学生综合素质。

《控制系统的设计与实施》导学案一、导学目标1. 了解控制系统的基本观点和原理；2. 掌握控制系统的设计方法和实施步骤；3. 能够运用所学知识解决实际问题。

二、导学内容1. 控制系统的定义和分类；2. 控制系统的基本组成和工作原理；3. 控制系统的设计步骤和方法；4. 控制系统的实施过程和注意事项。

三、导学步骤1. 导入控制系统是指能够对某个对象或过程进行监测和调节的系统。

控制系统广泛应用于工业生产、交通运输、航空航天等领域，是摩登社会不可或缺的一部分。

本节课将进修控制系统的设计与实施，帮助同砚们了解控制系统的基本原理和方法。

2. 进修（1）控制系统的定义和分类控制系统是指通过传感器、执行器和控制器等组成的系统，用于监测和调节对象或过程的状态。

根据控制系统的反馈方式，可以分为开环控制系统和闭环控制系统两种。

（2）控制系统的基本组成和工作原理控制系统的基本组成包括传感器、执行器和控制器。

传感器用于采集对象或过程的信息，执行器用于对对象或过程进行调节，控制器则根据传感器采集的信息和设定的目标值进行计算和控制。

控制系统的工作原理是通过不息地比较实际值和目标值，调节执行器的输出，使系统达到稳定状态。

（3）控制系统的设计步骤和方法控制系统的设计步骤包括系统建模、控制器设计、系统仿真和实验验证。

在系统建模阶段，需要确定对象或过程的数学模型；在控制器设计阶段，需要选择合适的控制算法和参数；在系统仿真和实验验证阶段，需要验证设计的控制系统是否有效。

（4）控制系统的实施过程和注意事项控制系统的实施过程包括硬件设计、软件编程、调试和优化等环节。

在实施过程中，需要注意选择合适的传感器和执行器，编写稳定可靠的控制程序，进行系统调试和性能优化，确保控制系统的正常运行。

3. 总结通过本节课的进修，我们了解了控制系统的基本观点和原理，掌握了控制系统的设计方法和实施步骤。

在今后的进修和工作中，我们可以运用所学知识解决实际问题，提高工作效率和质量。