第二十四中学高中通用技术《技术与设计2》4.2《控制系统的工作过程和方式》第二课时教案 苏教版

二十四中教学案例纸

课题名称 课标 要求 考纲 要求 教学目标（知识与能力、过程与方法、情感态度价值观） 教学重点 教学难点 控制系统的工作过程和方式（第二课时） 1、 熟悉简单的闭环环控制系统的基本组成和工作过程。 2、 熟悉闭环控制系统的基本组成，理解其中的控制器、执行器的作用。 3、 掌握闭环控制过程的一般描述方法。 1、 熟悉简单的闭环环控制系统的基本组成和工作过程。 2、 熟悉闭环控制系统的基本组成，理解其中的控制器、执行器的作用。 3、 掌握闭环控制过程的一般描述方法。 （一）知识与技能 1）熟悉简单的闭环控制系统的基本组成和工作过程。 3）能画出一个简单的闭环控制系统的方框图。 （二）过程与方法经历“回想—分析—联想—猜想”的思维过程，同学和老师充分沟通和交流，将前面所学的结构、流程、系统的知识与控制的基本知识相结合并应用于具体问题的分析，培养创新 精神。 （三）情感、态度、价值观提高对生活中技术问题的敏感度，引发学生的探究欲望，并能保持积极审慎的态度。培养 学生爱技术，爱学技术，爱用技术的良好习惯。通过具体控制系统案例的分析，培养学生的分析控制系统的能力，能说清楚简单的闭环控制系统的基本组成，以及它们是如何实现控制的。 开环控制系统和闭环控制系统的分析和对比。 根据教学内容的特点及教学目标上的要求,我主要采用了教师讲授、学生阅读、实物演示、讨论交流等教学方法，运用多媒体展示等教学手段。让学生自主思考，教师充分引导，教法 运用 发挥学生的主体主动性。通过多媒体展示案例，实物案例，学生分析案例，教师点拨，让学生自主思考，以及分组讨论，然后形成结论，最后教师总结，并点明本节课的知识点。本节课主要是通过师生互动与交流来达成。 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，这就需要通过多个案例进行对比才可以让学生掌握开环控制和闭环控制以 教学背景分析（教材分析、学生分析） 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，只了解其输入和输出之间的关系就可以。 本节内容是本章的第二节，是本章的教学重点。教材从学生熟悉自行车行驶的速度控制和电风扇的风速控制开始，在根据学生的知识水平引入游泳池注水系统控制以及改进游泳池注水系统控制，从而达到对开环控制和闭环控制的分析和对比的目的。再者根据开环控制和闭环控制的工作过程分析，让学生掌握分析控制系统工作过程的方法。 课前准备 典型案例及图片的搜集，课件制作。 （一）导入 组织学生游戏： （1） 在墙上贴一张画有娃娃脸轮廓的头像，参加游戏的同学在画前3米的地方蒙 上眼睛，然后走向头像，并用手中的画笔给画添上鼻子或眼睛。 （2） 不蒙眼睛的情况下，画鼻子或眼睛。 点评：（1）画得东倒西歪，很有意思。（2）画得又准又好。 师：两种工作过程一样吗？ 生：不一样。 师生总结区别：不蒙眼睛时，我们可以调整自己前进的路线和画笔的落点，反之，由于看 不到目标，我们无法对前进的路线和画笔的落点进行调整。 师：我们这节课一起学习两种不同的控制系统以及它们的工作过程。 （二）进行新课 利用游泳池注水问题引入闭环控制系统 进水管的水压会在注水过程中发生变化，比如水压会变小，此时若还使用前一种注水系统， 会导致什么问题？ 教 学 （学生活动） 过 设定的时间到了，游泳池的水还没有达到预期的水位。 （引导分析） 程 如何解决这一问题？ 设计该控制系统的目的：在存在干扰因素的情况下，如何克服干扰，达到预期目标。 在存在干扰的情况下，我们可以想办法消除掉它对被控对象的影响，使事态的发展回归正 途。 我们可以借鉴如下的例子： 我们来分析一下人拿杯子这个动作完成的过程。人在打算拿桌子上的杯子时，首先要看一下，杯子的位置与自己手的距离有多少，然后人的大脑会命令自己的手做出动作，向减少这个距离的方向移动，同时不断的观察两者之间的距离还有多少，直到人的手碰到了杯子，大脑就命令手停止运动，杯子也就拿到了。这个过程可以用下边的图来表示。 人类行为控制系统举例 人就是通过这个过程来完成拿杯子这个动作的。 在这个例子中， ①杯子的位置作为人控制手要达到的位置（给定量）， ②人眼一方面感知该控制系统输出量即人手的位置命令另一方面得出它与给定量之间的差距，大脑相当于控制器， ③人手兼职执行机构和被控对象双重角色。 显然该系统具备较高的控制精度且抗干扰能力强，其原因就在于它将给定量与所检测的被控量进行比较，也就是说我们如果增加检测和比较环节，就能解决干扰的问题，做到高精度的控制。 在进行完这种思考后，我们回过头来解决注水的问题就有底气了。

把输入量设定为“预期中的游泳池的水位”，增加一个检测游泳池水位的装置，把测量到的游泳池当前水位返回到该控制系统的输入端，通过一个具有计算功能的装置（比较器），来与输入量相减，当实际水位比设定水位低时，控制器控制进水阀门继续注水；当实际水位达到设定水位时，控制器发出信号关闭进水阀门。 6、引入闭环控制系统的定义，并抽象出闭环控制系统的方框图 经过改进后的游泳池注水系统，增加了输出端到输入端的信息传递，即把输出量返回到输入端与给定值进行比较，构成了一条闭合回路。 我们把这种系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响的控制系统称为闭环控制系统。 （学生活动） 闭环控制系统的方框图： 7、初步从三个方面对比分析开环和闭环两种控制系统的特点 ①系统的组成和控制的过程 ②成本 ③控制的精度和抗干扰能力 8、举例分析生活中的控制系统 要求：判断出属于哪种控制系统，并以方框图的方式给出分析 对一种自动装置的设计和分析，通常都是从输入量给定开始，到输出量稳定为止来分析其工作过程的，一般不把人作为环节加入其中。 PPT 板书设计 课后反思 本节课通过对开环闭环控制系统的探讨，有助于学生将日常所见控制事例上升到运用技术思想和方法理解并分析，并学会应用相应的控制方法来解决现实生活中遇到的问题。 本课从回顾控制入手来引出控制系统，从实例的分析开始，与学生共同归纳、抽象实例的特征，引出开环和闭环控制系统的相关分析。 在分析开环游泳池注水控制系统的时候，一开始先笼统的针对整个控制系统来分析，然后再深入内部具体环节和部分，这样的认识过程便于降低分析的入门难度。 在引入闭环控制系统部分，我个人认为有必要在此就引入干扰的说法，然后针对如何消除干扰的影响达到预期目标来改进控制系统，这样即便于理解也为后续课程做好铺垫。