开环控制系统的工作过程和方式[一]

4.2 .1 《开环控制系统的工作过程与方式》教学设计

【整体设计说明】

（一）本节在单元中的地位

本课教学内容为苏教版《技术与设计2》第四单元“控制与设计”的第二节“控制系统的工作过程与方式”的第1课时。从总体上看，“控制与设计”这个单元按照控制的手段——控制系统——控制系统的设计这样的思路来组织教材内容。上节课让学生对控制手段和控制应用有所了解，下节课要让学生进一步学习闭环控制系统的基本组成和简单的工作过程，因此，本课教学非常关键，是承上启下的核心内容。

（二）学生学情分析

学生对“控制”一词并不陌生，经常提到控制温度、控制时间、控制音量、控制亮度、控制电流等。在生活、学习中，学生对控制形成了或多或少的感性认识，这些认识仅限于表面现象，对控制系统的组成和工作过程并没有进行过深入思考和研究。但学生毕竟也经常进行控制操作，对控制有一些体会，在物理等学科中学习了电子、传感器基础知识，具有观察和使用简单控制系统的生活体验，这些知识和经验在教学中为学生寻找教材以外的案例提供了条件，为学生配合教师教学提供了可能。

（三）本节整体教学思路

开环控制系统的基本组成与工作过程对后面的闭环控制和控制方案的设计至关重要，所以这节的教学一定要落实到位，使学生真正吃透和理解。要达到这样的效果，教师必须引导学生对典型实例详细分析，使学生对实例中的控制过程和原理有一个清晰的认识，然后再引导学生从中抽取出控制系统的基本组成：传感器、控制器、执行器、被控对象，各个组成部分的功能和作用学生自然也明白了。

对于控制系统的基本组成的作用，学生一般不难理解，但对于它们的工作原理，学生可能会存在许多问题，也极有可能在课堂教学中提出这些疑问。对于疑问的学生，教师要给予表扬和鼓励，这是学生技术素养提高的一个具体表现，培养学生的质疑的教学的一个重要方面。教师要不失时机地进行正确引导，同时在备课过程中应注意相关内容的学习和准备。

在“技术与设计1”中曾提出“技术是综合知识的结晶”。笔者认为在本节内容的教学中可以予以回溯，因为作为控制系统的基本组成涉及的学科比较多，单就传感器来讲，就可能涉及光、声音、射线、压力、温度、化学成分等，回扣这一内容一是可以加深学生对“技术需要综合知识”的进一步理解，二是可以激发学生学习其他学科知识的积极性，强化通用技术课程和其他领域课程的联系。

本节课教学应当避免“纸上谈兵”。教师可以利用学校现有的实验器材、教学设施资源，或通过自制或改制教具，尽量创造条件，利用实物展开教学。比如：声控自动门、游泳池注水系统等。利用这些必能起到事半功倍的效果。

本节课内容也是培养学生动手能力、探究性学习能力、分析研究能力的较好载体，比如教学中可以让学生研究控制系统的工作情况。

（四）本节教学策略

1、让学生的自发地、主动地学习。本课教学中以案例分析为主线通过几个经典控制系统案例，激发学生的认知，引导学生自发地、主动地解决问题。

2、创设情境。引导学生分析生活中的开环控制系统工作过程和方式，加强学生工作过程的理解和应用能力。

3、通过“活动猴”等试验让学生体会开环控制系统输入与输出的关系和工作过程。

（五）教学目标

（一）知识与技能：

1、通过引导学生对周边实例的分析，理解控制系统的含义。

2、掌握开环控制系统的基本组成和工作过程，熟悉简单开环控制的工作原理和过程。

3、知道一般控制系统的描述方法，能绘制开环控制系统方框图。

（二）过程与方法

1、使学生体验控制系统的分析过程与分析方法，培养学生科学思维能力。

2、让学生从生活经验出发，从实例分析入手，能归纳出对控制系统的一般认识。

（三）态度与情感

1、通过自动控制与人工控制的对比，使学生体验技术发明与创新对造福人类的重大意义。

2、强化通用技术与其他课程的联系，激发学生学习其它学科知识的积极性。

（六）教学重难点：

1.教学重点：

（1）开环控制系统的构成与判断。

（2）开环控制系统在日常生活中的应用和系统方框图的书写。

2.教学难点：开环控制系统的构成与判断。

（七）教学时间：1课时

（八）教学准备：

自制游泳池注水系统，自制声控门，PPT课件

【教学过程与方法】

教学内容教师活动学生活动设计意图

情景引入：早上出发前时忘了关窗户，天有不测风云，

中午突然下起了雨，结果身在单位的上班族

只能眼睁睁等着雨水进入室内。此时束手无

策，恨不得插上翅膀飞回家去关窗户。同学

们，我们能不能从技术的角度帮上班族想想

办法，解决这个难题

思考回答。可以设计

一种自动关闭窗户的

装置

设计情境，吸引

学生注意力。

问题提出如果可以有这样的控制系统，这个控制系统是怎样组成它的工作过程是怎样的输

入输出之间的对应关系又是如何呢

这个也就是本节课的教学内容，下面我们来进行探究。

自动关闭窗户装置

解析：假设常态下窗户是打开的，有一个感湿器放在窗户的上部，当他感测到有雨点是，干时期发出一个先好接通电源使电机转动，带动窗户关闭；当不下雨时，感湿器没有输出信号，窗户处于打开状态；感湿器、电动机、窗户构成了一个控制系统。

问题：该控制系统的输入，输出是什么

学生听讲，思考，回答问题。

输入：雨水。

输出：窗户的关闭。

控制系统的概念

控制系统：任何一个控制系统的实现，都要通过若干个环节共同实现，这些环节所涉及的装置就构成了一个系统，称为控制系统。

控制系统的输入与输出之间有一定的对应关系。

教学反思：

在教学设计上，不是从概念入手，讲什么是控制系统，什么是开环控制系统，工作过程如何、框图如何画等，而是对学生进行技术思想和方法的指导，通过教具引导学生认识什么是开环控制系统，使学生获得智慧：由自动门控制系统到一般控制系统方框图由具体到抽象的一个重要的思想和方法。开环控制系统方框图是对开环控制系统工作过程的总结和概括，学生对书写控制的方框图较难掌握，因此用“逆推法”分析如何实现门的自动控制。所有，教学难点的突破，在于前面的铺垫，以充分的铺垫作为突破口，这是教学的原则和教学艺术的一个重要体现。

在学法指导上，从学生寻找生活中开环控制事例到学生动手试验再到开环控制系统特征和框图的归纳环环相扣，设计流畅，学生始终参与全程教学活动，能引导学生思维步步深入，从提出问题、分析问题到解决问题，符合高中学生认知规律。

本节课为下节课“闭环控制系统”的教学埋下了伏笔，为后续课程的学习打下了良好基础。

不足：学生是普高学生，所以在教学内容上紧扣教材没有太多的延伸，内容设计上较浅显，缺少延伸。