第五節(jié)-控制系統(tǒng)方案的初步設(shè)計教案

第五節(jié)控制系統(tǒng)方案的初步設(shè)計一、 教學(xué)內(nèi)容分析：在前面的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)了解了結(jié)構(gòu)、流程、系統(tǒng)、控制與設(shè)計的關(guān)系。設(shè)計是技術(shù)的重要組成部分之一，而且《技術(shù)與設(shè)計2》大部分都是圍繞著設(shè)計這個主題來展開的。結(jié)構(gòu)是設(shè)計的基礎(chǔ)，流程是設(shè)計的方法，系統(tǒng)是設(shè)計的保障，控制是設(shè)計的關(guān)鍵。本節(jié)是這單元的收尾部分，讓學(xué)生了解控制系統(tǒng)設(shè)計的一般思路，只有這部分內(nèi)容理解了，才能有效的進行下一個內(nèi)容——控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施案例。二、 教學(xué)對象分析：學(xué)生對一些產(chǎn)品有一定的使用經(jīng)驗，通過控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計，使學(xué)生生活中的一些應(yīng)用實例，上升到一定的理論認識，從控制與設(shè)計的角度重新的認識。三、 教學(xué)目標(biāo)：1. 知識與技能：(1)了解簡單的被控對象的基本特性，能確定被控量、控制量，畫出控制系統(tǒng)的方框圖，并形成初步的控制系統(tǒng)設(shè)計的方案。(2)能根據(jù)控制系統(tǒng)的設(shè)計方法，制作一個控制裝置；或者根據(jù)簡單閉環(huán)控制系統(tǒng)的方案進行模擬實施，學(xué)會調(diào)試運行提出改進方案。2. 過程與方法：通過案例式的探討和實踐改良的技術(shù)活動，提高分析能力，培養(yǎng)探究精神,學(xué)習(xí)權(quán)衡的思想。3. 情感態(tài)度與價值觀（1）通過對控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施的分析，體會產(chǎn)品設(shè)計中人性化的設(shè)計思想。（2）培養(yǎng)認真嚴謹?shù)膽B(tài)度，進而樹立“以人為本”的設(shè)計理念。（3）通過多種形式的教學(xué)活動，提高學(xué)生學(xué)習(xí)技術(shù)課的興趣。四、教學(xué)重難點： 1.教學(xué)重點：（1）控制系統(tǒng)設(shè)計的一般思路，了解簡單的被控對象的基本特性，確定相關(guān)的量，會畫系統(tǒng)框圖。（2）能根據(jù)控制系統(tǒng)的設(shè)計方法，制作一個控制裝置并學(xué)會調(diào)試運行，提出改進方案。2.教學(xué)難點閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計，被控量和控制量的確定，系統(tǒng)框圖的繪制。五、教學(xué)策略：（1）通過一些前沿的無人駕駛汽車的例子視頻材料來導(dǎo)入有關(guān)控制的設(shè)計方法，從而引入課題。（2）尋找一些貼近學(xué)生生活實際和典型的案例，分析其控制的設(shè)計過程與方法。六、教學(xué)資源準(zhǔn)備：將學(xué)生提前分好組，四個人一個小組。以設(shè)計方框圖與學(xué)生動手操作為主，制作避障車設(shè)備模型。七、教法設(shè)計（1）通過教師的引導(dǎo)和實例，探究控制系統(tǒng)設(shè)計與實施的含義。（2）通過體驗活動，結(jié)合學(xué)生生活經(jīng)驗，歸納總結(jié)控制系統(tǒng)設(shè)計與實施的方法。（3）講解設(shè)計的一般思路，要有所側(cè)重，從眾多的因素中選出重點。（4）通過實踐改造活動，讓學(xué)生感受和領(lǐng)悟，創(chuàng)新的設(shè)計思想，并引導(dǎo)學(xué)生思考實現(xiàn)合理的設(shè)計與控制還要考慮的因素。八、學(xué)法設(shè)計：引導(dǎo)學(xué)生進行“問題式學(xué)習(xí)”，通過嘗試——發(fā)現(xiàn)，探索——研究的過程來掌握本節(jié)課的知識，在老師的幫助下，把生活中的經(jīng)驗逐步與控制系統(tǒng)聯(lián)系起來，通過動手實踐、改造，親身體會這種控制實施方法，體驗成就感！九、教學(xué)過程：教學(xué)過程教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖課程導(dǎo)入我們知道，任何一種控制的實現(xiàn)，都要通過若干個環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)就構(gòu)成了一個系統(tǒng)，稱為控制系統(tǒng)。（控制系統(tǒng)是指由控制主體、控制客體和控制媒體組成的具有自身目標(biāo)和功能的管理系統(tǒng)。）控制系統(tǒng)在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用，你接觸到的都有哪些呢？同學(xué)們舉例讓同學(xué)們感受到控制系統(tǒng)無處不在，并且方便著我們的生活。觀看無人駕駛汽車的視頻，其中包括了很多控制系統(tǒng)設(shè)計的知識，注意觀察。觀看視頻讓同學(xué)們感受到技術(shù)給人們生活帶來的方便。并發(fā)現(xiàn)其中涉及到控制系統(tǒng)方案的設(shè)計有哪些？課程內(nèi)容講解案例（紅外線小車）剛才看到視頻，人們的生活越來越方便，技術(shù)不斷推動我們社會進步。我們選擇無人駕駛汽車怎樣檢測身邊事物，躲避事物為例，它的工作原理是怎樣的呢？我們平時駕車，是通過人眼觀察，而自動小車需要檢測前方是否有障礙物并學(xué)會躲避，為了精準(zhǔn)，我們選擇用紅外傳感器來檢測障礙物學(xué)生們思考引發(fā)學(xué)生們思考，思考無人駕駛車和普通汽車的區(qū)別，能夠從問題入手，去思考如何解決問題、設(shè)計方案?？磒pt，紅外線小車系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖。學(xué)生理解紅外線小車的系統(tǒng)工作原理那么紅外線小車，是怎么設(shè)計出來的呢？首先我們了解被控對象的性質(zhì)，確定被控量和控制量，制定出來方案。帶領(lǐng)學(xué)生梳理紅外線小車的被控量與控制量。理解系統(tǒng)方案設(shè)計的基本步驟與方法。在我們基本確定了這些信息之后，可以畫出紅外線小車的系統(tǒng)框圖。這是一個需要反饋的系統(tǒng)，也叫閉環(huán)系統(tǒng)。理解并可以畫出紅外線小車的系統(tǒng)框圖。課程內(nèi)容講解系統(tǒng)設(shè)計案例（避障車系統(tǒng)）學(xué)生思考并設(shè)計怎么運用觸碰傳感器來使小車躲避障礙物，學(xué)生通過動手實踐，來拼裝小車，并把傳感器連接上，使小車通過觸碰傳感器來達到?jīng)]有遇到障礙物小車一直直行，遇到障礙物，小車轉(zhuǎn)向后直行學(xué)生們思考，避障車系統(tǒng)和紅外線小車的區(qū)別，能夠確定被控量與控制量，設(shè)計出基本方案并畫出系統(tǒng)框圖。讓學(xué)生們完成避障車系統(tǒng)的設(shè)計，深刻理解到控制系統(tǒng)方案設(shè)計的四個主要步驟。這是一種需要反饋的系統(tǒng)，又稱為閉環(huán)系統(tǒng)。那么什么時候選擇閉環(huán)什么時候選擇開環(huán)呢？思考開環(huán)與閉環(huán)系統(tǒng)的區(qū)別讓學(xué)生理解閉環(huán)系統(tǒng)與開