凤凰高中通用技术教学参考书配套教学软件_教学设计
闭环控制系统的干扰与反馈
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：闭环控制系统的干扰与反馈
章 节：第四单元 控制与设计 第三节 闭环控制系统的干扰与反馈
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）能结合案例找出影响简单控制系统运行的主要干扰因素，并作分析。
（2）熟悉闭环控系统中反馈环节的作用。
（3）能识读和画出简单的闭环控制系统的方框图，理解其中的控制器、执行器的作用。
2. 过程与方法目标
（1）通过课堂小试验亲身体验“反馈”的作用。
（2）通过典型闭环控制系统的分析，熟悉闭环控制系统的基本组成及工作过程。
（3）逐步形成理解和分析闭环控制系统的一般方法，学会使用逆推法分析问题。
3. 情感态度与价值观目标
（1）通过“神奇”的自动控制装置，感受科技的魅力，形成和保持探究控制系统的兴趣与热情。
（2）通过对闭环控制系统的探究，形成勇于探索敢于创造优良品质。
二、教学重点
本节学习重点偏重于对闭环控制系统反馈环节的作用的体会，及学会用系统框图来帮助分析和理解闭环控制系统。
三、教学难点
分析闭环控系统的基本组成及工作过程
四、教学方法
演示法、逆推分析法、游戏法
五、设计思想：
1. 教材分析
本节是“控制与设计”第三节的内容，其内容包括“干扰因素”、“反馈”、“功能模拟方法”和“黑箱方法”。闭环控制系统相对于开环控系统要复杂些，但闭环控制系统因其控制准，自动化程度高，有着“神奇”的控制效果，对学生来说也同样具有一定的吸引力，成为学生进一步学习的动力。本节学习重点偏重于对闭环控制系统反馈环节的作用的体会，及学会用系统框图来帮助分析和理解闭环控制系统。 凤凰高中通用技术教学参考书配套教学软件_教学设计
2. 学情分析
闭环控制系统的干扰与反馈
一、教学目标
1. 知识与技能目标
（1）能结合案例找出影响简单控制系统运行的主要干扰因素，并作分析。
（2）熟悉闭环控系统中反馈环节的作用。
（3）能识读和画出简单的闭环控制系统的方框图，理解其中的控制器、执行器的作用。
2. 过程与方法目标
（1）通过课堂小试验亲身体验“反馈”的作用。
（2）通过典型闭环控制系统的分析，熟悉闭环控制系统的基本组成及工作过程。
（3）逐步形成理解和分析闭环控制系统的一般方法，学会使用逆推法分析问题。
3. 情感态度与价值观目标
（1）通过“神奇”的自动控制装置，感受科技的魅力，形成和保持探究控制系统的兴趣与热情。
（2）通过对闭环控制系统的探究，形成勇于探索敢于创造优良品质。
二、教学重难点
重点：对闭环控制系统反馈环节的作用的体会，及学会用系统框图来帮助分析和理解闭环控制系统。
难点：分析闭环控系统的基本组成及工作过程
三、教学方法
演示法、逆推分析法、游戏法
四、教学资源准备
相关图片资料、PPT，水箱flash
五、教学过程
序号 教学步骤 教师活动 学生活动
一 情景导入 一、幻灯片展示问题：乘坐飞机之前哪些话不宜说？
A随时来电 B旅途愉快
C一路平安 D一路顺风
学生回答，教师总结飞机在受到风和电磁波干扰的时候出现的反应，引出干扰因素的概念。 观察、思考和比较
二 干扰因素 在日常生活中，干扰是时常存在的
1. 什么是干扰？
在控制系统中，除输入量（给定值）以外，引起被控量变化的各种因素称为干扰因素。 2. 干扰举例：
（1）风对自动车行驶
（2）手机信号对飞机导航的干扰
（3）室外温度对空调温度控制的干扰
（4）在电冰箱的温度控制系统有哪些干扰因素？
3. 干扰存在的普遍性
在几乎所有控制系统都存在着干扰因素，干扰不可能被杜绝，但可以被克服。
4. 思考
生活中哪些干扰因素是可以利用的？如何进行利用？
三 闭环控制系统的干扰与反馈
学习目标
节次 考试内容 考核要求 考试属性
闭环控制系统的干扰与反馈 ①反馈的含义
必考＋加试
b
②简单控制系统运行的主要干扰因素
c
③闭环控制系统中反馈环节的作用
b
④闭环控制系统的工作过程 b
⑤功能模拟方法和黑箱方法 a
一、干扰因素
1．定义：在控制系统中，除输入量(给定值)以外，引起被控量变化的各种因素称为干扰因素。干扰不仅是外界对控制系统的影响，同时也包括控制系统内部对控制的影响。
2．来源问题。有的干扰因素是由于环境造成的，如影响自行车行驶速度变化的自然风等；有的干扰因素是人为原因所致。
3．数量问题。在控制系统中，干扰因素可能有一个，也可能有若干个。
4．处理问题。控制系统在工作过程中必须克服干扰，使被控量稳定。
5．利用问题。在一般控制系统中，干扰因素是需要克服的。而在有些情况下却可以利用干扰因素实现某种目的。
二、反馈
1．反馈的含义
自动控制系统中，将输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程称为反馈。
2．反馈方法：利用反馈来分析和处理被控对象，通过系统的输出来调整系统的行为，使系统沿着预期的目标运行的方法。
3．闭环控制系统中反馈环节的作用
将输出量通过适当的检测装置，返回到输入端并与输入量(给定值)进行比较，从而减少输出量的偏差，使系统的被控量控制在给定值附近。 系统的输出量返回输入端参与整个控制过程，即系统的输出端与输入端之间存在反馈回路，其核心是通过反馈减少输出量的偏差。
4．闭环控制系统的工作过程
当干扰因素作用在闭环控制系统上时，会引起系统输出量(被控量)偏离给定值；此时闭环控制系统中的检测装置能及时检测出被控量的值，并迅速反馈到输入端，与给定值进行比较；然后控制器根据比较得到偏差信号控制执行器工作，执行器得到指令后直接控制被控对象进行调节，从而使系统的被控量接近给定值，达到精确控制的目的。
5．开环控制系统与闭环控制系统的比较
浙江省衢州市高二通用技术《4.3 控闭环控制系统的干扰与反馈》第一课时教案
【教材分析】
1.知识结构分析
本节将控制系统置于真实环境中，引入干扰的概念，并通过典型案例，分析和归纳了克服干扰因素的方法，在此基础上引入反馈概念，并对闭环控制系统的作用进行了重点探讨。
2.知识发生发展过程分析
本节知识发生的条件是控制系统工作的真实情景，如骑车、温度控制等，教材通过对真实情景干扰因素的分析、具体问题的解决建构知识，对此，教学上要注意领会和把握。
3.知识学习意义分析
通过本节学习，有助于理解真实的控制系统的工作条件和工作过程，为简单控制系统的设计和改进打下基础。同时，也有利于理解控制精度、控制水平的概念，为学生知识的迁移运用，进行真实控制系统的探究和评价奠定基础。
设计理念
干扰因素和反馈是闭环控制系统中的两个重要的核心概念，闭环控制系统是通过反馈环节克服干扰因素而使系统达到稳定。本课堂根据教学目标和学生认知水平的特点，通过引导、分析、小组合作、代表发言等来达到教育教学目标。课堂中体现了学生自主学习，教师启发引导的新课改教学原则。 教学策略设计
根据本课的教学目标，我采用教师讲授，媒体演示，任务驱动，学生自主思考、合作讨论等多种教学方法相结合的策略。
【学情分析】
1.原有认知发展分析
本节是在上节内容基础上的继续，属于知识上爬坡以后的深化和充实。相对于一、二节，知识梯度较小。
2.原有知识结构分析
通过前两节的学习 ，学生以了解了控制系统的一般工作模式。但所学内容系理想条件下控制系统的工作过程，对开环和闭环控制系统的理解处于表面化的阶段，需通过本节的学习予以深化。
3.非认知因素分析
注意防止连方面的倾向，面对比较简单的控制实例，部分学生容易轻视，对所论内容不够重视；稍难，则缺乏信心、退缩。
【教学目标】
1.知识与技能：了解闭环控制系统的干扰与反馈的各方面因素。
2.过程与方法：能结合身边的案例找出干扰的因素，并做出分析。
