高中通用技术 控制系统的工作过程与方式4教案 苏教版必修2

高中通用技术苏教版必修2技术与设计2第四单元《四控制系统的设计与实施2、控制系统的设计与实施案例》优质课公开课教
案教师资格证面试试讲教案
1教学目标
(一)知识与技能:
1、理解开环控制系统设计。

2、能根据简单开环控制系统的设计方案,并制作呈现一个控制系统。

(二)过程与方法:
1、采用小组学习方式,让学生亲历学校照明设备控制系统的设计过程。

通过教师对简单开环控制系统的设计案例分析学习各种控制过程的适用范围及优缺点,启发学生能够设计简单的控制装置(即第一套)
2、引导学生自主观察、分析,提出优化设计的方案(即第二套方案)
(三)情感态度价值观:
1、以“学校照明设备控制系统”为主线,激发学生对控制系统的工作过程与方式发生浓厚兴趣。

2、通过对教师演示的开环控制系统设计分析,懂得各种控制方式的优缺点和适用范围,明白事无绝对的道理,使学生获得大智慧。

3、体会“头脑风暴”式的交流的重要。

学会互相学习,互相启发。

2学情分析
(一) 知识与技能基础: 学生在上一个学年的学习后具有设计一般过程的基础知识,并在前几节课学习了简单的控制的手段、工作过程及方式,具有一定的控制设计基础知识。

但学生的设计方案往往会出现对控制系统的环境、干扰等因素认识不清,或由于没有实际经验而造成考虑不周全。

系统控制需要多学科知识的综合运用,这是学生相对缺乏的,需要在教学过程中有效引导和补充。

(二) 信息技术基础: 在进入本课之前,学生因为选修课《简单机器人制作》的学习,受到过丹麦lego机器人相关处理器和传感器的使用培训,并能够通过电脑编程,以达到根据传感器输入值的判断控制输出设备的目的。

二、开环控制系统任务二分析开环控制系统工作过程一、教学目标1.通过技术体验活动，理解控制系统的含的工作过程含义，熟悉简单开环控制系统的基本组成和工作过程，理解其中控制器、执行器等的作用，辨析开环控制系统的特征。

2.会用方框图表达简单开环控制系统工作过程。

二、教学重点、难点会用方框图表达简单开环控制系统工作过程。

三、教学方法讲授法，演示法，任务引导法四、教学过程1、情境导入2、新课学习技术体验.搭建定时浇水控制系统模型体验目的:通过搭建定时浇水控制系统，体会开环控制系统的工作过程。

情境展示:家中阳台上种植的植物，有的喜欢潮湿，有的喜欢干燥。

对于如芦荟这类喜欢干燥的植物，若采用花盆下方接水盘长时间泡水的方式，易导致芦荟烂根。

因此，当家人外出时，就需要根据植物的需水性定时给植物浇水。

问题分析:在搭建阳台植物定时浇水控制系统时，浇褴6盆植物与浇海10 盆植物，其回流管的流量是否一样?活动准备:材料:电子定时器、电源、水泵、进水管、出水管、回流管、水桶、滴简等。

主要过程:1.按照示意图4- 19连接好各部件。

2.通电，检查各滴箭是否正常滴水。

3.调节出水量:调节好每个滴箭的清水量。

4.设置电子定时器参数:浇水时长和周期。

思考:若要远程控制该浇水系统，应该怎样调整控制系统?控制系统的方框图将时间设定到定时浇水控制系统的定时器中，到了设定时间就自动接通潜水泵，开始往水管里抽水，通过调节定时器通电时长，控制滴到植物土壤中的水量。

这一控制系统的工作过程可用图4- 20来描述。

设定的浇水时间定时器水泵出水管出水量输入量输出量其中，定时器设定的时间是输入量，水管的出水最是输出量。

在控制系统中，为了方便分析，常采用方框来表示系统的环节，用单向信号线来表示系统信号传递的方向，这种图称为控制系统的方框图，它表示了系统的各个环节在系统中的位置、功能和相互之间的关系。

开环控制系统控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这种控制系统称为开环控制系统。

控制系统的设计与实施教材：（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：第1课时一、教学目标1.知识与技能：了解简单的被控制对象的基本特征，画出系统方框图，形成初步设计方案2.过程与方法：通过案例式的探讨和实践改良的技术活动，提高分析能力，培养探究精神。

3.情感、态度与价值观：（1）通过对控制系统的设计与实施的分析，体会产品设计中人性化的设计思想。

（2) 培养认真严谨的态度，进而树立“以人为本”的设计理念。

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。

三、教学难点设计一个控制系统应明确的问题的分析，控制系统设计的思想方法。

四、教学方法讲授、讨论、小组合作。

五、设计思想1. 教材分析本节是前几节知识的总结与应用。

控制系统设计的一般思路是这一节的重点，也是难点。

在设计中，只有对系统的组成部分及其相互关系分析清楚了，才能进行设计。

对于学生的设计，因为是必修课的最后一个设计，要求学生一定要按设计的一般过程进行，设计课题不必复杂，但一定要让学生能够完成。

本节课内容为本单元的第四节。

在前面的学习中，学生已经了解了结构、流程、系统、控制与设计的关系。

设计是技术的重要组成部分之一，而且《技术与设计2》大部分都是围绕着设计这个主题来展开的。

本节分别通过开环控制系统和简单的闭环控制系统的设计案例，使学生了解控制系统设计的一般思路和步骤，通过自动升旗控制装置的设计，强化学生对设计的多方案的理解。

控制系统的设计是本单元教学内容的综合和总结，也是控制思想方法的集中体现。

这一节的教学不仅需要学生对开环控制系统和闭环控制系统的工作过程和工作原理有较好的了解，还需要熟悉控制系统的组成和各环节的作用。

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。

控制系统的设计与实施（第三课时）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；循迹小车控制系统设计的思想方法。

三、教学难点设计一个循迹小车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、理实一体化教学法、任务驱动教学法。

五、教学准备PPT、Arduino循迹小车套件、白板、ipad、笔记本电脑、airplay、伽卡他卡网络教室等软件六、教学过程一、温故知新（5min）师：同学们上节课我们已经把开环控制系统和闭环控制系统的相关内容上完了，现在我们来将相关内容复习一下，将工作单里的第一部分完成：生：（集体朗读）①控制的含义：人们按照自己的意愿或目的，通过一定的手段，使事物向期望的目标发展。

②控制系统的含义：任何一个控制的实现，都要通过若干个环节，这些环节就构成了一个系统。

③开环控制系统含义：控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，这种控制系统称为开环控制系统。

④闭环控制系统含义：我们把系统的输出端返回到输入端并对控制过程产生影响的控制系统称为闭环控制系统。

⑤反馈的涵义：控制系统中，将输出量通过适当的检测装置返回输入端与输入量进行比较的过程。

二、新课教授（10min）师：同学们对控制系统的基本理论都掌握的不错，那么如何去设计一个控制系统呢？下面我们一起看看课本里是如何描述一个控制系统的设计过程的课本里将一个控制系统拆分为8个部分，分别为：明确控制目的；分析被控对象的主要特性；确定被控量、控制量；控制系统方案的选择；分析主要的干扰因素；控制系统的调试运行和评价；系统的成本分析；实施控制系统所需的设备、元件。

二十四中教学案例纸课题名称控制系统的工作过程和方式（第二课时）课标要求1、熟悉简单的闭环环控制系统的基本组成和工作过程。

2、熟悉闭环控制系统的基本组成，理解其中的控制器、执行器的作用。

3、掌握闭环控制过程的一般描述方法。

考纲要求1、熟悉简单的闭环环控制系统的基本组成和工作过程。

2、熟悉闭环控制系统的基本组成，理解其中的控制器、执行器的作用。

3、掌握闭环控制过程的一般描述方法。

教学目标（知识与能力、过程与方法、情感态度价值观）（一）知识与技能1）熟悉简单的闭环控制系统的基本组成和工作过程。

3）能画出一个简单的闭环控制系统的方框图。

（二）过程与方法经历“回想—分析—联想—猜想”的思维过程，同学和老师充分沟通和交流，将前面所学的结构、流程、系统的知识与控制的基本知识相结合并应用于具体问题的分析，培养创新精神。

（三）情感、态度、价值观提高对生活中技术问题的敏感度，引发学生的探究欲望，并能保持积极审慎的态度。

培养学生爱技术，爱学技术，爱用技术的良好习惯。

教学重点通过具体控制系统案例的分析，培养学生的分析控制系统的能力，能说清楚简单的闭环控制系统的基本组成，以及它们是如何实现控制的。

教学难点开环控制系统和闭环控制系统的分析和对比。

教法运用根据教学内容的特点及教学目标上的要求,我主要采用了教师讲授、学生阅读、实物演示、讨论交流等教学方法，运用多媒体展示等教学手段。

让学生自主思考，教师充分引导，发挥学生的主体主动性。

通过多媒体展示案例，实物案例，学生分析案例，教师点拨，让学生自主思考，以及分组讨论，然后形成结论，最后教师总结，并点明本节课的知识点。

本节课主要是通过师生互动与交流来达成。

教学背景分析（教材分析、学生分析）学生学习了第一节控制手段和应用，理解控制的含义，但对什么是开环控制什么是闭环控制是空白，这就需要通过多个案例进行对比才可以让学生掌握开环控制和闭环控制以及它们的组成和工作过程。

在本主题中，根据课程标准的要求，以及限于学时以及高中学生现有的知识水平，对控制系统中的控制器、执行器、传感机构和被控对象等环节只限定于一般性的理解，不作进一步的要求，不去探讨其内部的工作过程，只了解其输入和输出之间的关系就可以。