通用技术 控制与设计教案.docx

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通用技术控制与设计教案

第四单元控制与设计第一节控制的手段与应用

一、教学内容分析

本节是本章的第一节，可以说是本章的开始，也是本章的基础，对于本节知识的掌握有助于后面几节的学习。

二、教学对象分析

学生正处于高中阶段，对于生活中的一些控制虽然见过，但是由于生活经验不是很丰富，所以必须要老师引导才能发现问题。

三、教学目标

知识与技能

1.通过分析社会各领域的具体例子，理解控制的涵义及其在生产和生活中的应用。

2.通过学习，培养学生注意观察问题，发现问题，帮助学生了解控制的作用。

过程与方法：

通过视频导出新课，通过案例分析和课堂讨论理解控制的含义和了解控制的手段，并知道控制的应用。

情感态度与价值观：

激发学生了解控制，研究控制的兴趣与热情。

四、教学重点和难点

重点：

理解控制的含义

难点：

理解控制的含义

五、教学策略

采用多媒体进行教学，引导学生理解控制的含义和了解控制的手段及应用

六、教学准备

典型案例图片收集，课件制作，收集相关视频材料

七、教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

导入新课

[录像]通过卓别林的《摩登时代》录像片段，引入新课。

学生观看

新课讲授

一、控制是普遍存在。

用一些典型的、生活中的例子让学生了解控制是普遍存在，对控制有初步的认识，打破其神秘感。

现代社会中的例子：

生产、生活中的例子（图片）

古代社会中的例子：

案例1：

大禹治水（图片）

问题：

大禹治水过程中，通过什么手段实现治理好水患的目的？

答案：

通过“疏通河道，泄洪为主”手段实现治理好水患的目的。

案例2：

木牛流马：

据研究：

木牛和流马是汉代独轮手推车的两种改进设计，通过改进使人的负重有所减轻。

木牛是一种轮子稍小一些的独轮手推车，载重大，前由人拉、后由人推，运行较慢；流马载重小，轮子稍大一些，由一人推，运行速度很快。

诸葛亮所说“木牛流马”应是比喻它们运行的灵便程度和载重量的大小：

木牛行动较笨而慢，像牛；流马行动敏捷而快，像马。

不是说它们外形像牛像马。

目的：

帮助军队运送战略物资。

案例3：

希罗自动门（图片）

希罗自动门的相关材料见教参P66或江苏版P107。

希罗自动门说明了什么道理？

道理是：

利用气压和液压动力装置，实现自动开门、关门。

总结：

事物发展的结果可能是人们预先期望的，也可能与预期的目标不相符，甚至是不希望得到的。

如果人们想达到某一特定的目的，就必须运用适当的手段来实现。

那么，运用什么手段来实现呢？

（引入控制的概念）

二、控制的涵义

　　控制是根据自己的目的，通过一定的手段使事物沿着某一确定方向发展的行为和过程。

　　结合事例（用音乐喷泉的事例），重点阐明控制的对象是什么；控制要达到什么目的；采取什么控制手段。

[探究活动]

请同学们说说你在生活学习中所见到的应用控制的事例。

如：

学校：

学校的音乐铃声、多媒体教学系统、足球场草地自动喷淋系统、体育馆的自动伸缩坐椅等。

家庭：

冰箱、电饭煲、微波炉等。

社会：

交通信号灯、电子警察、电梯、程控电话交换机等

三、控制的分类

从控制过程中人工干预的情形来分：

•人工控制：

人工纺纱、普通自来水龙头，旋转按钮打开电灯、驾驶汽车等；

•自动控制：

数控机床、饮料自动装罐生产线、花房恒温控制、十字路口红绿灯的转换等

按照执行部件的不同，控制分为：

机械控制、气动控制、液压控制、电子控制等

对于自动控制

按控制方式分为：

开环控制、闭环控制和复合控制。

3、控制的应用 

控制的应用自古就有，并在近代得到迅速发展，在社会生产生活的各个领域都有极其广泛的应用。

通过事例说明控制在社会生产生活的各个领域的应用。

　　案例1：

汽车自动化生产线。

（图片）

　　案例2：

农业现代化设施。

（图片）

　　案例3：

现代网络家电。

（图片）

学生讲述《大禹治水》的故事

让学生思考并回答

请学生讲述《木牛流马》的故事

观看图片，并思考

课堂小结

　1、控制是普遍存在。

要求学生能列举事例。

　　2、控制的涵义。

要求学生在理解的基础上掌握好其控制的涵义。

　　3、控制的应用。

第二节控制系统的工作过程与方式

一、教学内容分析

控制系统的工作过程与方式》选自普通高中课程标准实验教科书《通用技术-技术与设计2》的第四单元第二节（江苏教育出版社）。

《控制系统的工作过程与方式》这节的内容是有关“控制系统的工作过程与方式”的学习和掌握，包含“控制系统”、“开环控制”和“闭环控制”等三个内容。

它是学生在学习控制在我们的生活和生产中的应用后，进一步学习有关控制系统的组成、工作方式以及两种重要的控制系统：

开环控制和闭环控制，并熟悉它们工作原理和作用。

根据学生已经学习的内容和认知特点，我们利用两个课时来完成本节的教学，让学生通过对相关典型控制应用案例的深入分析，引导学生在对控制系统的生活生产应用分析，进而熟悉控制系统的基本组成和工作过程，通过对开环和闭环控制基本组成和其工作机理的学习，进而掌握和理解这两种控制方式的重要作用。

二、教学对象分析

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。

结合前面的应用案例分析，进一步分析案例中控制是如何工作的，以及有怎样的工作方式，是学生学习的最近发展区。

三、教学目标

知识与技能

熟悉简单的开环控制系统的基本组成和简单的工作过程

熟悉闭环控制系统的基本组成，能画出一个简单的闭环控制系统的方框图

理解闭环控制系统中的控制器、执行器的作用

初步理解开环与闭环系统的区别

过程与方法

经历“回想—分析—联想—猜想”的思维过程，与同学和老师充分沟通和交流，将前面所学的结构、流程、系统与控制的基本知识应用于具体问题的分析，发展创新精神。

情感态度与价值观

提高对生活中技术问题的敏感度和引发出探究欲望，并能保持积极审慎的态度。

四、教学重点和难点

重点：

开环控制系统的工作过程分析

难点：

用方框图描述开环控制系统的工作过程

五、教学策略

教法：

　　本章的教学结合具体的教学内容和目标我们采用“案例情景—机理分析—总结归纳－认识提升”的模式展开。

在教学中把知识点的教与学置于具体的案例情景当中，通过丰富而贴近生活的案例使学生从生活体验到理性分析的思维升华过程。

同时关注学生能否用不同的语言表达、交流自己的体验和想法。

通过富有吸引力的现实生活中的问题，使学生回想和体会控制系统的工作过程，激发学生的好奇心和主动学习的欲望。

让学生本着“回想—分析—联想—猜想”的思维过程，对教学内容进行步步展开，使学生亲历自主探索和思维升华的过程。

　　学法：

　　鼓励学生自主探究和合作交流，引导学生自主观察、总结，在与他人的交流中丰富自己的思维方式，获得不同的体验和不同的发展。

注意引导学生体会控制系统的工作过程和方式，特别是理解闭环控制的工作过程以及其构成的作用。

六、教学资源准备

多媒体课件等

七、教学过程

教学环节

教师活动

学生

活动

导入新课

1、拔动教室电灯开关，灯的亮与不亮与手动有关

2、播放图片，声光感应开关，当有声音时灯亮

3、播放图片，红外感应出水龙头，手靠近水龙头出水，离开则不出水

4、播放图片，宾馆自动门，当有人进入，门自动打开

师生归纳、抽象以上活动的特征

学生观察思考

新课讲授

1、控制系统：

　　【案例分析】

　　自行车速度的控制的实现过程、电风扇风速的控制过程、自动门的控制过程、遥控电视频道更换的控制过程、航空模型的控制过程

　　（画出控制过程方框图）

　　【总结】

　　一般的控制过程都有一个输入和一个输出。

　　任何一种控制的实现，都要通过若干个环节，这些环节构成一个系统，我们称之为控制系统。

　　控制系统的输入输出之间有一定的对应关系。

　　【马上行动】（课文p102）

　　控制系统一般分为开环控制系统和闭环控制系统。

　　2、开环控制：

　　【利用前面的案例和普通游泳池注水控制系统控制过程分别引出两个名词：

输入量和输出量】

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

　　开环控制系统的方框图：

　　【案例分析】

　　自动门的控制系统、水泵抽水控制系统

　　【学生课堂举例并分析】

　　公共汽车车门控制系统

　　（红绿灯定时控制系统、防盗报警系统、火灾报警系统、音乐喷泉控制系统、闹钟定时控制系统等等）

　　（要求学生能画出其控制方框图）

3、闭环控制：

　　【教师分析与学生讨论：

在游泳池注水控制系统增加水位测量设备和改变控制对象后，控制系统的过程与前面的开环控制过程有何区别，输出量输入量之间产生了什么关系和作用。

】

　　把系统的输出量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。

　　闭环控制系统方框图：

　　（解释方框图中的一些图标代表的含义）

　　（让学生观察并解释闭环控制系统与开环控制系统的区别？

然后教师归纳总结）

　　【生活案例】保温电饭锅的保温控制、空调的温度控制等等

　　【生产案例】温室大棚、氨气生产的反应炉温控制等等

　　【复杂案例简述】导弹防空系统，战斧巡航导弹的控制

课堂小结

教师引导补充

与老师一起归纳

练习

学生做练习

第三节闭环控制系统的干扰与反馈（第一课时）

一、教学内容分析

本节可以说是本章的难点，也是重点，这节也是对第二节内容的一个检验。

本节内容在《控制和设计》中起到举足轻重的作用，不仅可使学生对闭环控制系统中的反馈（feedback）有很深的认识，而且也为闭环控制系统的设计与实施打好基础。

二、教学对象分析

学生如果能很好的学习前面章节，将对本节的学习有所帮助。

三、教学目标

［知识与技能］

1、理解干扰因素的含义

2、理解反馈的含义

3、熟悉闭环控制系统及反馈环节的作用

4、了解功能模拟方法和黑箱方法的含义

5、了解功能模拟方法和黑箱方法的应用

［过程与方法］

1、结合案例分析影响简单控制系统运行的主要干扰因素及克服方法

2、结合案例分析闭环控制系统的反馈环节

［情感态度与价值观］

1、能具体问题，具体分析

2、能在生活中应用反馈原理，调节自身的心理、学习与生活

四、教学重点、难点

重点：

干扰因素的定义

难点：

1、了解干扰对控制系统的影响，并能分析克服干扰因素的合理方案；2、分析闭环控制系统有较强抗干扰能力的机理，能够分析一个简单闭环控制系统的克服干扰因素的过程。

五、教学策略

六、教学资源准备

多媒体课件等。

七、教学过程

序号

教学内容

教师引领

学生活动

1

引入新课

列举日常生活中时常存在的“干扰”现象：

①自然产生的：

风中骑车、行船等；

②人为造成的：

手机信号对电脑的干扰；

明确本节主要讨论的是干扰因素的也同样存在于控制系统当中问题。

思考、参与讨论。

2

什么是干扰因素

教师引导学生回答：

我们要学习的干扰因素指的是控制系统当中的干扰因素。

结合具体控制系统，使同学们了解控制系统当中的干扰因素所指的是什么。

练习 P108马上行动

P109思考

听讲，根据具体的控制系统，回答它们会受到那些干扰因素的影响。

3

分析干扰因素

根据一个具体的控制系统分析干扰对控制系统的影响并分析克服干扰因素的合理方案，总结出以下三点：

1、 控制系统的稳定性能与干扰因素的控制以及克服能力直接相关；

2、 干扰因素的个数不定；

3、 只有使被控量稳定，才能使控制系统正常操作。

听讲、讨论。

4

分析控制系统怎样