费慧华《控制与设计》的教学设计浅析

《控制与设计》的教学设计浅析
费慧华嘉兴五高
【摘要】：教学设计具有知识性和灵活性，而不具有规定性和刻板性，可以较好的发挥教学理论具体化和教学活动方式概括化的作用。

对于教学来说，没有任何单一的设计能够适用于所有的情况，有效的教学需要有可供选择的各种策略来达到不同的教学目标，最好的教学设计就是在一定情况下达到特定目标的最有效的方法论体系。

【关键词】：教学设计控制案例分析
华南师范大学的谢幼如教授在《教学设计原理与方法》的课程中讲到教学设计时指出：教学设计是对完成特定的教学目标而采用的教学活动的程序、方法、形式和媒体等因素的总体考虑，教学设计主要是解决教师“如何教”和学生“如何学”的问题。

也就是说确定了教学目标，还不能立即进行具体的教学活动，必须考虑教学的具体安排以及教学的指导思想、方法，例如：教学内容、学习者和班级特征、教学媒体和学习环境等。

考虑选择什么教学方法和手段，确定什么教学程序和组织形式来实现教学目标，这种选择的过程也就是教学设计的设计过程。

本人就对该课程学习的粗略感悟，结合控制与设计的教学，谈谈自己的一点做法。

《控制与设计》是《技术与设计2》的第四单元，不仅与第三单元紧密相联系，而且又有相对的对立性。

这一单元的教学设计注重从学生熟悉的生活实例入手，运用案例分析的方法，由浅入深、循序渐进地展开对控制的概念、控制的运用、开环和闭环控制系统的工作过程等内容的教学，以便学生掌握控制的基本知识并能对简单的控制系统进行设计。

不同的教学内容，有不同的教学目标，根据学生已有的知识水平和经验，选择不同的教学方法和教学活动。

1、控制的手段与应用是《控制与设计》第一节的内容，其内容在于了解控制。

学生在日常生活中，早就对控制有所了解，他们需要通过一个途径从中去真正的感受什么是控制，从而更加清楚的体会到控制普遍存在于社会的各个方面。

本节课内容多半以概念为主，理解控制的内涵的同时，着重介绍手动控制、自动控制，可能引起学生的兴趣不是很大，需要通过对事例的分析，让同学们明白，控制在设计中的重要性；并调动学生对控制及其设计的兴趣，引起他们的重视，激发他们的学习热情。

加里培林在智力技能五阶段理论中提到概念学习应从简单到复杂的教学顺序。

结合本节内容的特点，本人在教学过程中应用概念的学习方法：呈现概念实例——属性——发现概念和呈现概念——属性——举例，借助多媒体教学系统和投影设备以及加入一些身边的游戏活动，使学生在任务中学习，在游戏实践中探究。

例如控制概念的学习，我以呈现概念实例——属性——发现概念为指导，事先创设情景——投掷飞镖活动。

飞镖是自制的，制作的尾翼故意有偏差，请2-3名学生进行活动演示，结果都偏离靶位；然后组织同学进行小组讨论提出改进方案（有目的的干预活动），方案一修正尾翼，方案二根据偏离方向进行反向修正，再请2位同学分别演示，结果方案一能较好的解决问题，而方案二不够理想，分析活动过程，概况发现概念。

再回到课本，结合马上行动，让学生体会生活中的控制现象，总结控制现象的三要素。

对于自动控制和手动控制的提出则是根据呈现概念——属性——举例的方法展开的。

2、控制系统的工作过程与方式是《控制与设计》第二节的内容。

学生学习了第一节控制手段和应用，理解控制的含义，但对什么是开环控制什么是闭环控制是空白，这就需要通过一些案例进行对比才可以让学生掌握开环控制和闭环控制以及它们的组成和工作过程。

在本主题中，根据课程标准的要求，以及限于学时以及高中学生现有的知识水平，对控制系统中的控制器、执行器、传感机构和被控对象等环节只限定于一般性的理解，不作进一步的要求，不去探讨其内部的工作过程，只要求理解控制器、执行器的作用，以及了解其输入和输出之间的关系就可以。

于是本人采用凯洛夫六环节教学过程模式组织教学。

这是凯洛夫运用马克思主义认识论对赫尔巴特的五段教学（预备、提示、比较、概括、应用）加以改造，提出的一种新的六段教学方法论，即组织上课（激发学习动机）——复习旧课——提出上课目的、内容和要求——讲授新课——运用巩固——检查巩固。

在教学过程中：
组织上课——我先创设情景：如何准确注满一池水？学生积极参与讨论，最多的解决方式是注视水位的升高，到达或接近水位线时停止注水（受化学实验的影响，思维比较局限）。

根据学生的回答，提出问题1：人的活动是否受限？问题2：如果水池的水位线的位置与进水阀门有一定距离，会有什么结果？
复习旧课——复习上一课知识：控制、控制三要素、自动和手动控制等。

进
一步提出问题：在自动控制的基础上如何实现注水？
提出上课目的、内容和要求——了解开环控制，熟悉开环的基本组成和简单的工作过程；
讲授新课——组织并进行新课教学。

以水池注水为例，通过定时控制来实现对注水的控制引出开环控制系统的组成及工作过程，画出方框图。

运用巩固——通过介绍常见的开环控制系统的工作过程，如音乐喷泉、电子门铃等加深开环控制在生活中的体会和感受；
检查巩固——通过书本中马上行动单元和探究单元，实现对新知识的检查和巩固。

对于第二课时的闭环控制系统的学习，同样通过创设问题情景：应用开环控制系统实现水池注水的目的，是否能保证水位能达到设定高度？存在哪些影响因素？进行组织上课，应用六环节教学模式完成新课教学，重点突出闭环的特点：反馈；并结合水池注水的案例，简单概括开环、闭环的差异。

从而使开环、闭环控制系统的工作过程非常清晰的呈现在我们面前。

值得注意的是本节内容没有首先从概念入手，讲什么是开环控制系统，工作过程如何、框图如何画等，而是选择适当材料，从实例的分析开始，与学生共同归纳、抽象实例的特征，从而引出开环控制系统工作过程的分析，是课堂教学一个重要特点。

3、闭环控制系统的干扰与反馈是《控制与设计》第三节的内容，其内容包括“干扰因素”、“反馈”、“功能模拟方法”和“黑箱方法”。

其中干扰因素和反馈是闭环控制系统中的两个重要的核心概念，同时学生刚刚对控制系统有了初步的了解，对控制的干扰还蒙着一层神秘的面纱。

好奇心较强，思维活跃，虽然他们的生活经验不是很丰富，但根据他们现有的认知水平和认知风格还是很容易接受本节课的内容。

所以在教学设计时，根据教学目标，采用任务驱动法组织教学，以“分析案例—合作探究—得出结论—思维扩展”为学生学习流程。

例如反馈的教学，先以学生熟悉的投篮过程进行分析、探究，得出结论，总结反馈的运用，然后扩展到安全驾驶的应用。

又如功能模拟法，教材首先以“加热炉温度的手工控制与自动控制”的比对案例来说明功能模拟方法。

温度能自动控制的加热炉系统在上一课时是已经分析探讨过的案例。

在这里重提就可以很好的与“手
工控制加热炉”配对比较。

同时考虑到“加热炉”对学生来说还是比较陌生，所以在上课时扩展到“人工驾驶与自动驾驶汽车”的案例做比对。

教材中又举了根据模型与人脑在功能行为上相似而实现对人脑的模拟的“国际象棋人机对弈”案例，从而使功能模拟方法更清晰的展现出来。

4、控制系统的设计与实施是《控制与设计》的第四节内容，是一个教学难点，本节分别通过开环控制系统和简单的闭环控制系统的设计案例，使学生了解控制系统设计的一般思路和步骤，通过自动升旗控制装置的设计，强化学生对设计的多方案的理解。

控制系统的设计是本单元教学内容的综合和总结，也是控制思想方法的集中体现。

这一节的教学不仅需要学生对开环控制系统和闭环控制系统的工作过程和工作原理有较好的了解，还需要熟悉控制系统的组成和各环节的作用，因此采用“做中学”的设计教学法进行教学。

在教学过程中，首先利用学生已有的经验和现成的环境，去引起学生进行设计的动机——视力保护器；其次师生共同讨论，决定进行设计的要达到目的，分析系统设计的一般思路；然后依据目的和设计思路，由学生确定达到目的所需的设计方案及行动计划；接下来学生根据计划自己组织实行；最后学生对实行的结果进行试验和评价。

应用这种教学方法，不仅可以提高学习者学习能力，使每个学生都能最大限度地获得学习效益，减少差生；还能培养学习者负责任的好习惯；同时允许教师花更多时间去关注个别学生和各小组间的相互作用。

以上是本人在教学实践中，针对《控制与设计》不同教学内容采用不同教学设计的总结，用谢教授的话来说：在可达到教学目标的诸方法和方案中针对不同的教学情况，选择和确定被认为是相对最合适的教学途径，决定实施的教学方案应是根据具体实际情况确定的结果。

这种选择的过程也就是教学策略的设计过程。

【参考文献】《教学系统设计》何克抗郑永柏谢幼如编著。