控制系統(tǒng)的工作過程及方式

1、控制系統(tǒng)的工作過程與方式一、教學目標1.通過案例分析，歸納控制系統(tǒng)的基本特征；2.了解開環(huán)控制和閉環(huán)控制的特點；3.分析典型案例，熟悉簡單的開環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和簡單的工作過程4.學會用框圖來歸納控制系統(tǒng)實例的基本特征，逐步形成理解和分析簡單開環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的一般方法二、教學內(nèi)容分析本節(jié)是“控制與設計”第二節(jié)的內(nèi)容，其內(nèi)容包括“控制系統(tǒng)”、“開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成及其工作過程”是學生在學習控制在我們的生活和生產(chǎn)中的應用后，進一步學習有關控制系統(tǒng)的組成、工作方式以及兩種重要的控制系統(tǒng)：開環(huán)控制和閉環(huán)控制，并熟悉它們工作原理和作用。生活中不乏簡單控制系統(tǒng)的應用，人們對此往往象看待日出

2、日落一類自然景色般的習以為常。本部分內(nèi)容的學習，正是要引導學生，從技術的角度、用控制的思維看周圍的存在，分析其道理，理解其基本的組成和工作過程。本課教學內(nèi)容，從學生生活經(jīng)驗出發(fā)，從實例分析入手，歸納出對控制系統(tǒng)的一般認識，以及根據(jù)控制系統(tǒng)方式分類的開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)兩類，并側(cè)重對開環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程、方框圖、重要參數(shù)進行分析。本課要解決的重點是：開環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程分析，用方框圖描述開環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程。三、學習者分析學生在前面的學習中已經(jīng)學習和分析了控制在生活生產(chǎn)中的應用，獲得了有關控制及其應用的初步感性認識和體驗，但是對控制的基本工作方式和工作機理還缺乏了解，他們對進一步了解

3、控制系統(tǒng)的知識是有探究的欲望的。結(jié)合前面的應用案例分析，進一步分析案例中控制是如何工作的，以及有怎樣的工作方式，是學生學習的最近發(fā)展區(qū)。四、教學策略：1. 教法：本章的教學結(jié)合具體的教學內(nèi)容和目標我們采用“案例情景機理分析總結(jié)歸納認識提升”的模式展開。在教學中把知識點的教與學置于具體的案例情景當中，通過豐富而貼近生活的案例使學生從生活體驗到理性分析的思維升華過程。同時關注學生能否用不同的語言表達、交流自己的體驗和想法。通過富有吸引力的現(xiàn)實生活中的問題，使學生回想和體會控制系統(tǒng)的工作過程，激發(fā)學生的好奇心和主動學習的欲望。讓學生本著“回想分析聯(lián)想猜想”的思維過程，對教學內(nèi)容進行步步展開，使學生親

4、歷自主探索和思維升華的過程。2. 學法：鼓勵學生自主探究和合作交流，引導學生自主觀察、總結(jié)，在與他人的交流中豐富自己的思維方式，獲得不同的體驗和不同的發(fā)展。注意引導學生體會控制系統(tǒng)的工作過程和方式，特別是引導學生會學用系統(tǒng)框圖來抽象概括控制系統(tǒng)、幫助分析和理解控制系統(tǒng)的組成及其工作過程的方法五、教學資源準備多媒體設備、相關圖片資料、技術試驗工具、材料等六、教學過程序號教學步驟教師活動學生活動1情景導入 設置情景：走進教室，開燈，關燈；從最平常的事例開始激發(fā)興趣2控制系統(tǒng)的基本特征1. 提問：（1） 才燈為什么亮了又滅了？電風扇為什么轉(zhuǎn)得快了呢？（2）老師是怎樣控制燈和電風扇的？（3）控制系統(tǒng)有

5、什么共同特征？先引導學生歸納出控制系統(tǒng)的基本特征再在此基本上并畫出其簡單框圖：電路、燈“開或關”“亮或滅”輸出輸入電機、扇葉風速擋位風速輸出輸入2. 馬上行動 指出下列事例是否是控制系統(tǒng)，如果是控制系統(tǒng)，請指出系統(tǒng)的輸入、輸出分別是什么？（1） 自行車（2） 打氣筒（3） 轤轆回答：因為老師在控制的回答：老師通過拔動開關控制燈的亮和滅，通過風扇的擋位控制風速歸納： 一個輸入信號（如手拔開關）對應著一個輸出信號（如燈亮或不亮）討論、交流，分享結(jié)論3開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)1.從游泳池的注水控制引出開環(huán)控制與閉環(huán)控制給游泳池注水，我們可以有哪些控制方式？這些控制方式有什么缺陷？2.計時器控制雖然

6、實現(xiàn)了自動控，但準確度不高，請同學們分析計時器控制為何出現(xiàn)控制不準確的情況，怎樣使游泳池準確達到給定水位？3.開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)（1）開環(huán)控制系統(tǒng)：沒有反饋，信息單向傳遞舉例：電風扇速度控制、用計時器控制注水（2）閉環(huán)控制系統(tǒng)：有反饋，信息流向形成一個閉合環(huán)路討論，得出：人工控制費人力計時器自動控制控制準確度不高分析，得出：因為在注水過程中有水流大小變化等情況（干擾），應加一個水位檢測裝置（反饋），當水位達到了，就停止進水（閉環(huán)控制）4開環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作過程1. 引導學生歸納出用計時器注水控制系統(tǒng)的組成，并用簡單框圖表示其基本組成和工作過程：設定注水時間定時器閥門游泳池水位2

7、. 引導學生分析自動門的的基本組成和工作過程，并畫出方框圖:組成：門、電動機、控制器、傳感器方框圖：（略）3. 引導學生歸納出開環(huán)控制系統(tǒng)的一般框圖在老師引導下分析開環(huán)控制系統(tǒng)實例的組成和工作過程，并掌握用框圖來表達控制系統(tǒng)的組成和工作過程的方法。5開環(huán)控制系統(tǒng)經(jīng)典應用案例分析“希羅的自動門”控制的工作過程分析說明 1. 分析“希羅的自動門”的工作過程2. 畫出“希羅的自動門”控制方框圖 6體驗開環(huán)控制系統(tǒng) 1. 說明紙猴的制作要求和制作步驟 2. 指導學生觀察拉動線繩，紙猴表情的變化（圖略） 1. 制作一紙猴，拉動背后的線（輸入），紙猴的動作表情發(fā)生變化（輸出） 2. 觀察、體驗輸出信號與輸

8、入信號之間對應關系 7小結(jié) 教師引導、補充 學生歸納、整理本課內(nèi)容，學習收獲 七、教學反思社會生活中，開環(huán)控制系統(tǒng)應用具有十分重要的實踐意義，本節(jié)課通過對開環(huán)控制系統(tǒng)中控制過程的理解，有助于學生將日常所見控制事例上升到運用技術思想和方法理解并分析，并學會應用簡單的開環(huán)控制方法來解決現(xiàn)實生活中遇到的問題，有助于發(fā)展學生良好的邏輯思維品質(zhì)。本節(jié)課沒有首先從概念入手，講什么是開環(huán)控制系統(tǒng)，工作過程如何、框圖如何畫等，而是選擇適當材料，從實例的分析開始，與學生共同歸納、抽象實例的特征，從而引出開環(huán)控制系統(tǒng)工作過程的分析，課堂教學一個重要特點是，淡化對概念或定義的描述，側(cè)重機理的分析，我認為，這是技術課程教師需要引起重視，也是它有別于科學類課程的不同之處。課堂上從材料分析，到開環(huán)控制系統(tǒng)特征和框圖的歸納，到學生尋找生活中開環(huán)控制事例，到經(jīng)典案例分析