第1课控制技术概述
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《控制技术概述》教学设计
【教材分析】
《控制技术概述》是青岛出版社九年级(上册)中第2单元的第1课的内容,本课主要是让学生了解生活中的控制技术,发现生活中的控制技术,运用控制技术为学习、生活服务。同时也要求学生掌握控制技术的基本原理,为后面的学习打下基础。
【学情分析】
学生在生活中经常遇到控制技术应用的实例,但对其基本原理还了解很少,对控制技术的认识还不够。希望通过本节课的学习,让学生对控制技术有一个全面的了解。
【教学目标】
(1)了解控制技术的概念和分类;
(2)了解控制技术的作用及重要性;
(3)能够区分程序控制和反馈控制;
(4)感受控制技术的价值;
(5)培养主动利用控制技术的意识。
教学重点:控制技术的地位和作用。
教学难点:控制技术的基本原理。
【教学与学法】
主要通过自学探究法、任务驱动法,让学生在自主探究的基础上结合小组协作学习,来突破重、难知识点。
【教学环境和媒体设计】
多媒体网络教室、视频索材
【教学过程】
一、创设情境激发兴趣(3分钟)
播放遥控飞机的视频:
你知道遥控飞机是如何按照我们的要求进行飞行的吗?它是怎么被控制的吗?今天我们就来学习《控制技术概述》。
(设计意图:从学生喜欢玩的、想玩的遥控飞机引入,激发了学生学习的兴趣,从而很好地引入本课课题。)
二、启发探究学习新知(22分钟)
(一)控制与控制技术(7分钟)
控制技术的应用在我们的生活中非常普遍,极大的给我们的生活带来了便利。
例如恒温箱的使用:
恒温箱是一个简单的控制系统,构成这一系统的
基本部件是:电源、开关、加热电阻丝、箱体和执行动作
的人。在这个控制系统中,目标是保持恒温箱内的温度不
变,受控对象是箱内温度,控制方式是接通或断开电源开
关。
恒温箱的人工调节过程图如下:
(设计意图:让学生先自主探究,然后小组合作交流,从而更好地完成了任务,
学生自主探究、小组合作交流———完成任务———推选代表回答问题通过调节旋钮,改变连入电路的电阻,改变电路中的电流,从而改变灯泡的亮度。
(设计意图:本问题很好的把物理与信息技术结合在了一起;同时锻炼了学生运用所学知识解决实际问题的能力。)
(二)控制的分类(15分钟)
1.按控制系统的构成分类
如果按控制系统的构成进行分类,可将控制分为开环控制和闭环控制两大类。
【加油站】随着控制过程的进展,信号从左向右移动。在开环控制中不存在人右到左的逆向流动信号,随着时间的推移,信号只能赂右方流动。但在闭环控制中,还存在信号从右到左的反向流动的情况,从而形成闭合回路。环路开启(即控制系统中没有环路)的控制,称为开环控制;环路闭合(即控制系统中有环路)的控制,称为闭环控制。
(设计意图:通过开环控制方框图、闭环控制方框图及“加油站”,让学生全面、详细的了解了开环控制及闭环控制。)
【想一想】你能举出生活中开环控制及闭环控制的例子吗?
学生自主探究、小组合作交流———完成任务———推选代表回答问题开环控制:
1、打开灯的开关——按下开关后的一瞬间,控制活动已经结束,灯是否亮起以对按开关的这个活动没有影响。
2、投篮——篮球出手后就无法再继续对其控制,无论球进与否,球出手的一瞬间控制活动即结束。
闭环控制:
1、调节水龙头——首先在头脑中对水流有一个期望的流量,水龙头打开后由眼睛观察现有的流量大小与期望值进行比较,并不断的用手进行调节形成一个反馈闭环控制。
2、骑自行车——在行进的过程中,人通过不断的修正自行车行进的方向与速度形成闭环控制。
(设计意图:通过生活中的例子,加深了学生对开环控制及闭环控制的理解;通过生活中的实际问题,也让学生更加深入)
2.按控制对象的种类分类
如果按控制对象的种类进行分类,可将控制分为程序控制和反馈控制两大类。 (1)程序控制
很多宾馆或商场为了方便顾客出入都安装了自动门,当人走近门时,门会自
【想一想】程序控制是应该用开环控制来实现,还是闭环控制来实现? 学生自主探究、小组合作交流———完成任务———推选代表回答问题
程序控制是应该用闭环控制来实现
(设计意图:培养学生运用所学知识分析实际问题的能力。)
【加油站】让一个事件按照自己的意愿进行下去的过程就是一种流程控制,称为程序控制。程序控制包括顺序控制、条件控制和时间控制。
(2)反馈控制 视频欣赏:猎豹追赶羚羊
【想一想】在整个追踪过程中,猎豹借助眼睛不断地获得反馈信息(即羚羊的位置、速度和方向变化),据此及时调整自己的动作,直到抓住目标。整个过程就是一个反馈控制的过程。你能说出什么是反馈控制吗?
自动门
否
否
是
是
是 开始
人是否已走过门
打开门
门附近是否已没有人
人通过后是否已经过了X 秒
关闭门
否
自动门流程图
学生自主探究、小组合作交流———完成任务———推选代表回答问题反馈控制:是利用反馈的原理来进行管理控制的一种控制方式。所谓反馈原理,就是根据系统输出变化的信息来进行控制,即通过比较系统行为(输出)与期望行为之间的偏差,并消除偏差以获得预期的系统性能。在反馈控制系统中,既包含由输入到输出的信号前向通路,也包含从输出端到输入端的信号反馈通路,两者组成一个闭合的回路。因此,反馈控制系统又称为闭环控制系统。
(设计意图:通过猎豹追赶羚羊的案例,一点点的引入反馈控制的概念,有助于学生对新知识的理解;同时视频的播放也让学生在学习中得到了放松。)
(3)反馈控制的普遍应用
我们人体本身就是一个具有高速复杂控制能力的反馈控制系统。在正常状态下,无论春夏秋冬,环境如何变化,人体都能保持体温、血压、血糖浓度、呼吸和心跳率基本恒定。人体是如何实现这种自我调节的呢?关键还是反馈控制的功劳。
【想一想】反馈控制应用的领域很广泛,对于人们的各种社会实践活动也具有十分重要的意义。请举出几个反馈控制的生活实例。
学生自主探究、小组合作交流———完成任务———推选代表回答问题
1、自动调温空调,当环境温度高于设定温度时,空调制冷系统自动开启,调定室温到设定值。
2、我们在家里使用洗衣机时会设置一个注水量,启动机器后,水开始注入机桶,在未达到注水量前,机器会产生动力驱动水位上升,然而水位上升至设置量后,反馈调节便开始了,洗衣机停止注水工作。
3、开车时,司机会根据道路的情况,随时调整车的速度和方向,遇到紧急情况会立即刹车。
……
(设计意图:让学生先自主探究,然后小组合作交流,从而更好地完成了任务,同时也锻炼了学生学习能力及解决实际问题的能力。)
三、巩固知识应用提高(10分钟)
1、根据自动门的流程图思考:当有人一直站在门口时,自动门会怎样动作?为什么?
2、你能否用控制的思想来管理你的学习?请写出你的做法。
3、作为学校的主人,你能否运用控制技术的理念,给学校的管理及建设中提