2019-2020年高中通用技術(shù) 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施4教案 蘇教版必修2教材：（鳳凰國標(biāo)教材）普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書 通用技術(shù)（必修2）文檔內(nèi)容：控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施章節(jié)：第四單元控制與設(shè)計(jì)第四節(jié)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施課 時(shí)：第23課時(shí)一、教學(xué)目標(biāo)1. 了解簡單的被控對象的基本特性，能確定被控量、控制量，采用逆推法畫出控制系統(tǒng)的方框圖，并形成初步的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案。2. 能根據(jù)開環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，制作一個(gè)控制裝置；或者根據(jù)簡單閉環(huán)控制系統(tǒng)的方案進(jìn)行模擬實(shí)施，學(xué)會調(diào)試運(yùn)行，提出改進(jìn)方案二、教學(xué)重點(diǎn)設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)應(yīng)明確的問題，對控制系統(tǒng)的基本要求。三、教學(xué)難點(diǎn)設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)應(yīng)明確的問題的分析，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思想方法。四、教學(xué)方法講授、討論、小組合作。五、設(shè)計(jì)思想1. 教材分析本節(jié)要求學(xué)生親歷一個(gè)完整的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和模型制作過程。對于控制系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)不要求學(xué)生能形成詳細(xì)的設(shè)計(jì)方案，只需形成初步方案，重要的是讓學(xué)生親歷設(shè)計(jì)的過程，知道怎樣通過分析被控對象的基本特性，確定被控量、控制量，從而形成控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框圖，對于開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的制作和實(shí)施，課標(biāo)有著不同層次的要求，對于開環(huán)要求能制作一個(gè)完整的簡單的控制裝置，對于閉環(huán)控制系統(tǒng)，只要求學(xué)生根據(jù)簡單閉環(huán)控制系統(tǒng)的方案進(jìn)行模擬實(shí)施，學(xué)會調(diào)試運(yùn)行，提出改進(jìn)方案。本課要解決的重點(diǎn)是：親歷一個(gè)完整的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和模型制作過程.2. 學(xué)情分析（1）學(xué)生已經(jīng)使用過設(shè)計(jì)的技術(shù)語言對設(shè)計(jì)的過程和方案進(jìn)行描述；（2）經(jīng)歷了幾個(gè)設(shè)計(jì)和制作的全過程，熟悉設(shè)計(jì)過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)以及模型或原型制作的基本方法和手段；（3）設(shè)計(jì)制作中具體技術(shù)和專業(yè)知識（如電子、電路及機(jī)械控制知識等）有所欠缺，給控制的設(shè)計(jì)和實(shí)施帶來了一定的困難；3. 教學(xué)策略分析本次控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)將采用開放式的設(shè)計(jì)，在提出設(shè)計(jì)命題后，不給出一個(gè)確定的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，而是引導(dǎo)學(xué)生提出自己的想法，激發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和勇于創(chuàng)新的激情。本次設(shè)計(jì)將按設(shè)計(jì)的各環(huán)節(jié)按層次提供了一些在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)可能會碰到的技術(shù)問題，讓學(xué)生自己分析、選擇認(rèn)為合理的設(shè)計(jì)方案，以合作學(xué)習(xí)的方式，完成設(shè)計(jì)和制作。學(xué)生通過從明確問題、制定方案設(shè)計(jì)、制作、測試評估和優(yōu)化全過程的參與，初步學(xué)會控制設(shè)計(jì)的基本方法，加深對前述課程內(nèi)容的理解，以達(dá)到提高技術(shù)素養(yǎng)的目的。六、教學(xué)資源準(zhǔn)備多媒體設(shè)備、相關(guān)圖片資料、技術(shù)試驗(yàn)工具、材料等七、教學(xué)過程序號教學(xué)步驟教師活動學(xué)生活動一問題的提出問題：在海南處于熱帶地區(qū)，多雨,天氣無常，而人們工作繁忙，時(shí)常無暇顧及雨水對家具、家電等物品的損害，造成經(jīng)濟(jì)損失。能否設(shè)計(jì)一個(gè)雨天自動關(guān)窗系統(tǒng)？這樣，人們工作在外，就不用擔(dān)心雨水飄進(jìn)家里了。設(shè)計(jì)項(xiàng)目：雨天自動關(guān)窗系統(tǒng)明確設(shè)計(jì)任務(wù)激發(fā)學(xué)習(xí)興趣二方案的設(shè)計(jì)1.明確控制的目的提問：該控制系統(tǒng)控制的目的是什么？思考，回答：根據(jù)是否下雨控制窗戶的開和關(guān)2.分析被控對象的主要特性，確定被控量、控制量提問：（1）該控制系統(tǒng)被控對象是什么？被控量是什么？（2）窗戶的開關(guān)通常有哪幾種方式？采用哪種開關(guān)方式，怎樣控制比較合理？回答：被控對象是窗戶，被控量是窗戶的開與關(guān)引導(dǎo)學(xué)生分析被控對象，確定控制方式和控制量：電機(jī)的轉(zhuǎn)動窗戶開、關(guān)電動機(jī)控制電路傳感器是否下雨3.采用逆推法引導(dǎo)學(xué)生畫出控制框圖教師：窗戶由什么來開、關(guān)的？ 教師：電動機(jī)由誰來控制它運(yùn)轉(zhuǎn)？教師：控制電路如何知道何時(shí)讓電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)？教師：用怎樣的裝置感知有光線否呢？ 教師：現(xiàn)在我們大家把剛才我們分析的思路用方框圖整理出來：學(xué)生：電動機(jī)學(xué)生：控制電路，由它來控制電動機(jī)的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)學(xué)生：由一個(gè)能感知是否有雨的傳感器送信號給控制電路學(xué)生：（濕度傳感器）三方案的實(shí)施結(jié)構(gòu)安裝提供方案實(shí)施中的技術(shù)問題的多種解決方案讓學(xué)生自己分析選擇：（1）窗戶的運(yùn)動方式：平移、轉(zhuǎn)動（2）電機(jī)與窗戶連接方式：a.齒輪與齒條連接b.共軸連接c.滑輪繩子連接（3）濕度檢測電路：濕敏電阻、自制濕度傳感器分組討論：根據(jù)提供的技術(shù)資料，分析并選擇認(rèn)為合理的設(shè)計(jì)方案四方案的調(diào)試評估和改進(jìn)1.控制調(diào)試（1） 調(diào)試機(jī)械聯(lián)接是否穩(wěn)固（2） 調(diào)試窗戶移動（開關(guān)）是否到位（3） 調(diào)試濕度檢測是否靈敏2.評估自己的方案3.優(yōu)化改進(jìn)自己的方案（1）如何增加濕度檢測的靈敏度和準(zhǔn)確度（2）如何實(shí)現(xiàn)自動控制和人式控制兩種方式并存，使控制有更大的適應(yīng)性（3）如何克服窗戶移動距離可能存在的誤差調(diào)試，分析出現(xiàn)問題的原因，并改進(jìn)反思自己的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步優(yōu)化自己的方案五小結(jié)1.引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟2.設(shè)計(jì)方案實(shí)施的主要步驟3.對方案實(shí)施的調(diào)試評估歸納、總結(jié)，把實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步提升八、教學(xué)反思這是“控制與設(shè)計(jì)”專題的最后一個(gè)教學(xué)內(nèi)容簡單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及系統(tǒng)的調(diào)試。這一課題的教學(xué)以具體設(shè)計(jì)任務(wù)為載體，讓學(xué)生體驗(yàn)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的過程，使課堂還給學(xué)生，給課堂以生氣和活力。本課程的教學(xué)設(shè)計(jì)以設(shè)計(jì)制作“下雨時(shí)自動關(guān)窗裝置”為載體來展開的，課程的導(dǎo)入和每一個(gè)設(shè)計(jì)步驟都是圍繞這個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)來展開的。內(nèi)容具體，目標(biāo)明確，學(xué)生有興趣，課堂也很活躍。這一課沒有使用教材的推薦載體，而是根據(jù)本地條件選擇的載體。本次是采用兩節(jié)課連上的方式進(jìn)行的，在教師的引導(dǎo)下學(xué)生下基本能夠完成任務(wù)，效果很好。