第四單元 控制及其設(shè)計(jì) 教學(xué)設(shè)計(jì)-2023-2024學(xué)年高中通用技術(shù)蘇教版（2019）必修《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》

技術(shù)與設(shè)計(jì)2第四單元控制與設(shè)計(jì)本章教材分析：能結(jié)合一定的事例，理解控制的含義及其在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用。2、能夠分析典型的案例，了解手動(dòng)控制和自動(dòng)控制，熟悉第一節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)（1課時(shí)）一、教材分析[教材給出的學(xué)習(xí)目標(biāo)]理解控制的含義。了解控制的手段。理解控制在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用。[教材分析]本節(jié)教材由1.控制的手段，2.控制的應(yīng)用，等2小節(jié)組成。本節(jié)的關(guān)鍵詞是：控制、控制現(xiàn)象、控制目的和控制手段、人工控制和自動(dòng)控制。本節(jié)以自然界事物的發(fā)展與變化的多種多樣引入，通過大禹治水、射手射擊等控制的事例，說明人們要實(shí)現(xiàn)自己的意愿或目的，就要通過一定的控制手段。在教學(xué)控制的手段和控制的應(yīng)用等內(nèi)容時(shí)，應(yīng)注意從身邊的事例和現(xiàn)象入手，讓學(xué)生了解控制的對(duì)象，控制的目的，采取怎樣的手段實(shí)現(xiàn)控制，以及控制在生活和生產(chǎn)中得到的廣泛應(yīng)用。通過控制在人們?nèi)粘Ｉ詈蜕a(chǎn)中運(yùn)用的實(shí)例分析，使學(xué)生進(jìn)一步理解控制在生活和生產(chǎn)中應(yīng)用的廣泛性和重要性。二、學(xué)情分析本學(xué)期，高二學(xué)生對(duì)技術(shù)的一些基本特性有所了解和掌握，他們對(duì)控制知道一些，但是對(duì)于控制對(duì)象、目的、手段知道的有所限制，對(duì)于控制的理解不夠深入。三、教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能：知道事物發(fā)展與變化的多樣性；理解控制的含義；明確控制更象中的控制對(duì)象、控制目的和控制手段；了解控制有人工控制和自動(dòng)控制。2、過程與方法：通過分析典型的案例，理解控制和控制現(xiàn)象；了解控制在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用。3、情感態(tài)度與價(jià)值觀：對(duì)控制技術(shù)產(chǎn)生強(qiáng)烈的興趣和好奇心，并把它轉(zhuǎn)化為對(duì)后續(xù)知識(shí)學(xué)習(xí)的動(dòng)力?？偟哪繕?biāo)是使學(xué)生具有初步的理解、使用和評(píng)價(jià)控制技術(shù)的能力，其技術(shù)素養(yǎng)得到相應(yīng)的提高。四、教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：控制的含義；控制現(xiàn)象的要點(diǎn)；控制對(duì)象、控制目的和控制手段。教學(xué)難點(diǎn)：控制在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用；列舉控制應(yīng)用的例子，并說明自己對(duì)它們的理解。五、教學(xué)方法講授法、討論法、案例分析法、對(duì)比分析法。六、教學(xué)準(zhǔn)備1、教具：臺(tái)燈、自制投影片2、教學(xué)設(shè)備：電腦，投影儀七、教學(xué)過程：1、導(dǎo)入【師：】：提線木偶、皮影戲是我們中國傳統(tǒng)的民間文藝項(xiàng)目，現(xiàn)在我們大家一起來欣賞一段“提線木偶戲”視頻的欣賞。【師：】小猴子如何表演各種動(dòng)作呢？（生：表演者的控制）在我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常會(huì)聽到“控制”這個(gè)詞，那同學(xué)們你們能說出幾個(gè)來嗎？生：（略）【師：】控制在社會(huì)生活中無不存在。是普遍存在。玩飛鏢時(shí)要控制手的方向、騎自行車、使用電風(fēng)扇、空調(diào)、農(nóng)田灌溉……（用一些典型的、生活中的例子讓學(xué)生了解控制是普遍存在，對(duì)控制有初步的認(rèn)識(shí)，打破其神秘感。）【師：】我們可以看到：控制并不是人類的天外來客，它從古至今都滲透在我們的生產(chǎn)和生活的方方面面。理解控制，善于控制，已經(jīng)成為我們每個(gè)人日常生活中不可缺少的基本能力。2、新課講授【師：】那么在生活和生產(chǎn)中，人們?yōu)槭裁匆芯亢蛻?yīng)用控制呢?事物的發(fā)展與變化具有多樣性。生：P96馬上行動(dòng)【師：】事物的發(fā)展結(jié)果可能是人們預(yù)先希望的，也可能與預(yù)期的目標(biāo)不相符，甚至是不希望得到的。如果人們想達(dá)到某一特定的目的，就必須借助適當(dāng)?shù)氖侄蝸韺?shí)現(xiàn)。那么，運(yùn)用什么手段來實(shí)現(xiàn)呢？下面大家閱讀一下書上P96的案例分析，看看大禹是借助怎樣的手段治水的？【師：】閱讀P96案例分析，思考問題。大禹和他父親的目標(biāo)是什么？這個(gè)時(shí)間的對(duì)象是什么？他們分別采取了什么手段？結(jié)果一樣嗎？那么大禹治水這個(gè)事件叫控制現(xiàn)象嗎？他父親治水這個(gè)事件呢？【師：】像大禹這樣，為了達(dá)到一定的目的，通過了適當(dāng)?shù)氖侄?，使事物朝著自己期望的方向發(fā)展的過程就叫“控制”。PPT展示“控制”的定義（引入控制的概念）1）控制的涵義控制是根據(jù)自己的目的，通過一定的手段使事物沿著某一確定方向發(fā)展的行為和過程。（在我們的生活中，存在著各種各樣的控制現(xiàn)象：比如很多同學(xué)每天都是騎著自行車來上學(xué)的，在行車過程中，我們通常要控制自行車的速度，方向，遇到紅燈等情況還需要控制剎車減速。）*問：在自行車中存在哪些控制現(xiàn)象？生：（略）剎車控制、速度控制、方向控制【師：】從剛才大禹治水的事例我們知道，控制有它的目的，手段和對(duì)象。舉例說明（大禹治水、電風(fēng)扇、人力車）（自行車的方向控制問題，其控制的對(duì)象是自行車，控制的目的是為了改變方向，控制的手段是汽車人通過雙手轉(zhuǎn)動(dòng)車把改變前輪的方向并帶動(dòng)后輪。）所以說，理解任何控制現(xiàn)象，都要明確控制的對(duì)象是什么，控制要達(dá)到什么目的和采用什么控制手段。PPT展示控制的“三要素”那么同學(xué)們你們能不能例舉一下我們的生活中有哪些控制現(xiàn)象，能否找出它的“三要素”生：尋找自己身邊的控制現(xiàn)象，明確它的目的，對(duì)象和手段.P97馬上行動(dòng)控制手段的分類師：控制的實(shí)現(xiàn)需要通過一定的手段，那么到底有哪些類型的控制呢？在過去或者是有些特定的時(shí)候，控制的過程是在人的直接干預(yù)和全程干預(yù)下進(jìn)行的，我們稱之為人工控制。PPT展示有關(guān)人工控制的圖片隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，控制手段得到了迅速發(fā)展，出現(xiàn)了自動(dòng)控制。這種控制是在無人參與的情況下，使得事物的變化準(zhǔn)確地按照期望的方向進(jìn)行。PPT展示有關(guān)自動(dòng)控制的圖片師：那我們剛才例舉的控制現(xiàn)象中哪些是人工控制，哪些又是自動(dòng)控制呢？自動(dòng)控制：洗衣機(jī)，冰箱，電風(fēng)扇，電視機(jī)。人工控制：拖地板，騎自行車。隨著科技的進(jìn)步，許多以前是手工控制的正在向自動(dòng)控制演變。PPT展示一些有過去手工控制向現(xiàn)在自動(dòng)控制演變的事物的圖片。生：閱讀P98案例分析\師：其實(shí)控制手段的分類并不是唯一的，我們還可以按照?qǐng)?zhí)行部件的不同分為機(jī)械控制，氣動(dòng)控制，液壓控制，電子控制等。舉例說明：PPT展示圖片機(jī)械控制：自行車的制動(dòng)系統(tǒng)氣動(dòng)控制：公共汽車的自動(dòng)門液壓控制：三峽大壩的船閘控制系統(tǒng)電子控制：學(xué)校的音樂鈴聲等?？刂频膽?yīng)用師：控制的應(yīng)用自古就有，在近代得到了迅速的發(fā)展，它涉及社會(huì)生產(chǎn)，生活的各個(gè)領(lǐng)域。我們可以用兩個(gè)詞來概括它：廣泛性，重要性。PPT展示工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域控制的應(yīng)用（汽車自動(dòng)裝配生產(chǎn)線，汽車噴漆房）PPT展示農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域控制的應(yīng)用PPT展示軍事國防領(lǐng)域控制的應(yīng)用PPT展示社會(huì)生活領(lǐng)域控制的應(yīng)用PPT展示日常生活領(lǐng)域控制的應(yīng)用3小結(jié)：1、控制是普遍存在。要求學(xué)生能列舉事例。2、控制的涵義（對(duì)象，目的，手段）。要求學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上掌握好其控制的涵義。3、控制的廣泛應(yīng)用。本節(jié)課主要內(nèi)容：系統(tǒng)的含義，構(gòu)成系統(tǒng)的三要素。構(gòu)成系統(tǒng)的三個(gè)要素與系統(tǒng)的含義的關(guān)系。課后反思：本節(jié)課在講授時(shí)，使用視頻進(jìn)行引入，起始學(xué)生的興趣較高，但是本節(jié)課理論性的內(nèi)容較多，在后面講授到控制分類時(shí)，學(xué)生反應(yīng)平淡。因此，在后面補(bǔ)充此教案時(shí)，要重點(diǎn)放在教學(xué)內(nèi)容的后半段。第二節(jié)控制系統(tǒng)的工作過程與方式（2課時(shí)）教材分析教材給出的學(xué)習(xí)目標(biāo)1）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。2）熟悉閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成，能畫出一個(gè)簡單的閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖，理解其中的控制器、執(zhí)行器的作用。2、教材分析本節(jié)由“1、控制系統(tǒng)”、“2、開環(huán)控制系統(tǒng)”、“3、閉環(huán)控制系統(tǒng)”等3小節(jié)組成?？刂颇康牡膶?shí)現(xiàn)是控制系統(tǒng)直接作用的結(jié)果?？刂葡到y(tǒng)通過控制達(dá)到預(yù)期的目的。根據(jù)控制方式的不同，控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)和復(fù)合控制系統(tǒng)。通過游泳池注水、自動(dòng)門等案例的教學(xué)，學(xué)生可以理解開環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是輸出量直接受輸入量的控制；從游泳池的水位控制案例可以理解閉環(huán)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵是增加了一個(gè)能對(duì)輸出量進(jìn)行檢測(cè)的裝置，使輸出量能反饋到輸入端并與給定量比較，從而使輸出量穩(wěn)定在給定的范圍之內(nèi)。二、學(xué)情分析學(xué)生對(duì)生活中的控制了解的很多，但是對(duì)于控制中的給定量與輸出量上的認(rèn)識(shí)有一些偏差。學(xué)生對(duì)于控制知道的多，但是卻不能很好的表達(dá)出來。因此對(duì)于本節(jié)的內(nèi)容要選擇學(xué)生熟悉的安全進(jìn)行分析，并注意形象直觀化，最好有實(shí)物或模型。三、教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能：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；熟悉閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成，能畫出一個(gè)簡單的閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖；理解閉環(huán)控制系統(tǒng)中的控制器、執(zhí)行器的作用；初步理解開環(huán)與閉環(huán)系統(tǒng)的區(qū)別2、過程與方法：經(jīng)歷“回想—分析—聯(lián)想—猜想”的思維過程，與同學(xué)和老師充分溝通和交流，將前面所學(xué)的結(jié)構(gòu)、流程、系統(tǒng)與控制的基本知識(shí)應(yīng)用于具體問題的分析，發(fā)展創(chuàng)新精神。3、情感態(tài)度與價(jià)值觀：提高對(duì)生活中技術(shù)問題的敏感度和引發(fā)出探究欲望，并能保持積極審慎的態(tài)度。四、教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：控制系統(tǒng)的構(gòu)成；開環(huán)系統(tǒng)與閉環(huán)系統(tǒng)的構(gòu)成與判斷。教學(xué)難點(diǎn)：開環(huán)系統(tǒng)與閉環(huán)系統(tǒng)的判別。五、教學(xué)方法講授法、討論法、案例分析法、對(duì)比分析法。六、教學(xué)準(zhǔn)備1、教具：臺(tái)燈、自制投影片2、教學(xué)設(shè)備：電腦，投影儀七、教學(xué)過程：1、導(dǎo)入【師：】前面我們學(xué)習(xí)了控制的定義：控制是人們按照自己的意愿或目的，通過一定的手段，使事物向期望的目標(biāo)發(fā)展。那么在我們大家生活中遇到的控制現(xiàn)象，它們是如何工作的呢？今天我們一起來學(xué)習(xí)第二節(jié)控制系統(tǒng)的工作過程與方式（板書）。新授A控制系統(tǒng)【師：】前面我們?cè)诹私庥嘘P(guān)自行車的控制時(shí)，知道自行車中有許多的控制現(xiàn)象。那么，如何控制自行車的行走呢？自行車行駛的速度（輸出）腳磴、曲柄、鏈輪、中軸、鏈條、飛輪腳踩的力（輸入）自行車行駛的速度（輸出）腳磴、曲柄、鏈輪、中軸、鏈條、飛輪腳踩的力（輸入）（2）電風(fēng)扇的風(fēng)速控制電風(fēng)扇風(fēng)速的擋位電機(jī)扇片電風(fēng)扇的風(fēng)速（輸入）（輸出）***控制系統(tǒng)：任何一種控制的實(shí)現(xiàn)，都要通過若干個(gè)環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)就構(gòu)成了一個(gè)系統(tǒng)，稱為控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的輸入和輸出之間有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。（3）例1：如：電子門鈴的控制系統(tǒng)輸入：用手按動(dòng)按鈕開關(guān),輸入一個(gè)觸發(fā)信號(hào)控制(處理):音樂集成電路經(jīng)過觸發(fā)后工作,產(chǎn)生一組載有”音樂”的電信號(hào).輸出:揚(yáng)聲器將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐魳仿?***控制系統(tǒng)的基本特征：一個(gè)輸入信號(hào)（如手拔開關(guān)）對(duì)應(yīng)著一個(gè)輸出信號(hào)（如燈亮或不亮）（4）馬上行動(dòng)：P102馬上行動(dòng)是否屬于控制系統(tǒng)輸入輸出電飯煲是做飯指令鍋內(nèi)的溫度脫粒機(jī)是啟動(dòng)指令脫粒機(jī)脫粒的量紅外線自動(dòng)水龍頭是人手的紅外信號(hào)出水量B開環(huán)控制系統(tǒng)（1）觀看視頻“超級(jí)連環(huán)機(jī)關(guān)”，注意觀察視頻中有哪些控制裝置（控制系統(tǒng)），其輸入和輸出各是什么？（2）控制系統(tǒng)分類開環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)（3）例1：游泳池注水（觀看視頻）一般情況下，一池水需要很長的時(shí)間才能灌滿，如果由人工控制整個(gè)注水過程，很費(fèi)時(shí)間。如果進(jìn)水管的進(jìn)水量是均勻的，游泳池中的水位高度與進(jìn)水的時(shí)間是一一對(duì)應(yīng)的。我們可以在注水口處裝一個(gè)定時(shí)器，通過定時(shí)器來控制注水過程（時(shí)間）。設(shè)定注水的時(shí)間-----定時(shí)器-----進(jìn)水閥門-----游泳池-----游泳池的水位（4）開環(huán)控制系統(tǒng)的定義：像這樣信息只從輸入端傳遞到輸出端，沒有信息反饋的控制系統(tǒng)，稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。（5）例2：自動(dòng)門的控制系統(tǒng)（觀看視頻）體會(huì)其工作過程。（6）開環(huán)控制系統(tǒng)的表達(dá)：在控制系統(tǒng)中，常用方框來表示系統(tǒng)的環(huán)節(jié)，用單向信號(hào)線來表示系統(tǒng)信號(hào)傳遞的方向，這種圖稱為控制系統(tǒng)的方框圖。輸入量---控制器---執(zhí)行器-(控制量)-被控對(duì)象----輸出量開環(huán)控制特點(diǎn)：系統(tǒng)的輸出量受輸入量的控制，輸入量到輸出量之間的信號(hào)是單向傳遞。（比如開燈）（7）例3以聲控電燈為例寫出控制過程方框圖（8）馬上行動(dòng)：P104音樂噴泉的控制：噴泉頭組調(diào)速水泵變速電動(dòng)機(jī)可編程控制器噴泉頭組調(diào)速水泵變速電動(dòng)機(jī)可編程控制器輸入信號(hào)：隨著音樂節(jié)奏而改變的電信號(hào)輸出信號(hào)：和著音樂節(jié)奏時(shí)起時(shí)伏、時(shí)緩時(shí)急的噴泉水流開關(guān)車門氣動(dòng)活塞電磁閥公共汽車車門的開關(guān)控制：開關(guān)車門氣動(dòng)活塞電磁閥開關(guān)信號(hào)C學(xué)生活動(dòng)：希羅的自動(dòng)門要求：閱讀材料，試著寫出該控制系統(tǒng)的工作方式D體驗(yàn)開環(huán)控制系統(tǒng)：要求學(xué)生完成P105頁的紙猴。1）.說明紙猴的制作要求和制作步驟2）.指導(dǎo)學(xué)生觀察拉動(dòng)線繩，紙猴表情的變化（圖略）八、教學(xué)反思本節(jié)課講授的內(nèi)容是控制系統(tǒng)的工作過程與方式，學(xué)生對(duì)工作過程有些不理解，對(duì)于控制系統(tǒng)的表達(dá)方式容易出現(xiàn)的問題是：不使用方框，對(duì)于找控制器與執(zhí)行器有些困難。（二）第二課時(shí)一、問題引入：【師】：上節(jié)課，我們講到游泳池的注水，使用定時(shí)器，會(huì)有什么樣的缺陷呢？（演示）【生】：無法控制具體的注水量。【師】：現(xiàn)在我們?cè)倏纯从斡境氐淖⑺刂频母倪M(jìn)（演示）進(jìn)水閥門進(jìn)水閥門游泳池實(shí)際水位水流量控制器檢測(cè)裝置+-設(shè)定水位新授：閉環(huán)控制系統(tǒng)1、定義：把系統(tǒng)的輸出量返回到輸入并對(duì)控制過程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。（展示視頻曝殲-11導(dǎo)彈制導(dǎo)畫面百公里外射入山洞）2、學(xué)生活動(dòng)：1）找出身邊開環(huán)電子控制系統(tǒng)和閉環(huán)電子控制系統(tǒng)的例子。開環(huán)控制系統(tǒng)：電熨斗、電子門鈴、電子調(diào)光臺(tái)燈、電子手表、程序控制洗衣機(jī)、帶遙控電視機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)：空調(diào)機(jī)、電冰箱、智能電飯煲、現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)溫室（2）閉環(huán)電子控制系統(tǒng)與開環(huán)電子控制系統(tǒng)相比有什么優(yōu)點(diǎn)？閉環(huán)電子控制系統(tǒng)具有監(jiān)測(cè)和反饋功能，可以提高控制的精度，而且實(shí)現(xiàn)控制的自動(dòng)化。根據(jù)開環(huán)電子控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的區(qū)別進(jìn)行分析、判斷，在你認(rèn)為