資源簡(jiǎn)介

閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋教學(xué)設(shè)計(jì)
一、教學(xué)分析
1、教材分析
本節(jié)是蘇教版《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》第四單元第三節(jié)的內(nèi)容，本節(jié)的內(nèi)容在對(duì)控制有所了解的基礎(chǔ)上具體闡述閉環(huán)控制系統(tǒng)干擾與反饋的關(guān)系，這一節(jié)是對(duì)控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用章節(jié)，也是全書的重點(diǎn)、難點(diǎn)，只有通過豐富的案例，學(xué)生才能逐漸理解本節(jié)的內(nèi)容。
2、學(xué)情分析
學(xué)生在前面的學(xué)習(xí)中，已經(jīng)知道了什么是開閉環(huán)控制系統(tǒng)，對(duì)于稍微簡(jiǎn)單一些的系統(tǒng)控制方框圖學(xué)生容易忽視，對(duì)于難一些的控制系統(tǒng)的方框圖，學(xué)生又有一定的畏難情緒。本節(jié)課內(nèi)容利用了豐富的技術(shù)手段，采用希沃課件，用一個(gè)個(gè)活動(dòng)循序漸進(jìn)讓學(xué)生理解本節(jié)課內(nèi)容，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)信心。
二、教學(xué)目標(biāo)
1、知識(shí)與技能
（1）了解什么是干擾因素；
（2）知道閉環(huán)控制系統(tǒng)中反饋的作用；
（3）能夠說出開閉環(huán)控制系統(tǒng)的區(qū)別。
2、過程與方法
（1）通過生活中的實(shí)例找出影響控制系統(tǒng)的干擾因素；
（2）通過分析具體實(shí)例畫出控制系統(tǒng)的方框圖。
3、情感與價(jià)值觀
（1）通過學(xué)習(xí)，讓同學(xué)們了解生活中控制的重要性；
（2）通過小組合作等方式，增強(qiáng)同學(xué)之間的團(tuán)隊(duì)凝聚力和活力；
（3）通過有趣的案例，讓同學(xué)們對(duì)控制產(chǎn)生好奇心，為更好的學(xué)習(xí)以后的內(nèi)容做準(zhǔn)備。
三、教學(xué)重難點(diǎn)
1、教學(xué)重點(diǎn)
（1）能根據(jù)實(shí)例找出影響控制系統(tǒng)的干擾因素；
（2）根據(jù)具體實(shí)例畫出閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖。
2、教學(xué)難點(diǎn)
（1）能根據(jù)實(shí)例分析出閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程。
四、教學(xué)方法
1、教法：通過一個(gè)個(gè)小活動(dòng)循序漸進(jìn)，讓學(xué)生理解并且會(huì)應(yīng)用本節(jié)課的內(nèi)容，綜合采用了講授法、問答法、小組探究法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。
2、學(xué)法：本節(jié)課教給學(xué)生的學(xué)法是：“自主探究、小組討論、合作學(xué)習(xí)”，培養(yǎng)學(xué)生的研究能力和創(chuàng)新能力。
五、教學(xué)準(zhǔn)備
多媒體教室，希沃課件，眼罩。
六、課時(shí)安排
1課時(shí)
七、教學(xué)過程
1、 情景導(dǎo)入（用小游戲?qū)耄?br/>教師內(nèi)容：請(qǐng)兩位同學(xué)到黑板上將人臉的五官補(bǔ)充完整。
教師內(nèi)容：提出要求：1、兩位同學(xué)站在講臺(tái)下方；2、一位同學(xué)睜開眼睛，一位同學(xué)閉上眼睛，戴上眼罩；3、兩位同學(xué)背過身去同時(shí)在原地轉(zhuǎn)三圈。
學(xué)生內(nèi)容：分別在人臉上將五官補(bǔ)充完整，并展示自己畫得結(jié)果。
教師內(nèi)容：原地轉(zhuǎn)三圈、走過一段路有沒有對(duì)他們產(chǎn)生影響呢？
學(xué)生內(nèi)容：對(duì)他們?cè)斐闪烁蓴_。
教師內(nèi)容：大家可以看到，睜開眼睛的同學(xué)畫的很好，閉上眼睛畫的同學(xué)五官畫得位置偏差較大，根據(jù)我們上節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，根據(jù)控制系統(tǒng)工作的的過程與方式，他們分別屬于什么控制系統(tǒng)？
學(xué)生內(nèi)容：睜開眼睛畫屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)，閉上眼睛畫屬于開環(huán)控制系統(tǒng)。
教師內(nèi)容：面對(duì)同樣的干擾，為什么閉環(huán)控制系統(tǒng)能夠克服干擾同樣畫得很好呢？學(xué)習(xí)了今天的內(nèi)容，同學(xué)們就會(huì)理解了。
2、設(shè)定教學(xué)目標(biāo)（激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣）
教師：今天我們這節(jié)課要學(xué)習(xí)第四單元第三節(jié)的內(nèi)容，《閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋》，這節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)是：
知道什么是干擾因素，能根據(jù)實(shí)例找出影響控制系統(tǒng)的干擾因素；
知道閉環(huán)控制系統(tǒng)中反饋的作用；
能通過分析具體實(shí)例畫出控制系統(tǒng)的方框圖；
能夠說出開閉環(huán)控制系統(tǒng)的區(qū)別。
每完成一個(gè)目標(biāo)，我們就能給花盆里種一朵花，現(xiàn)在我們開始完成目標(biāo)吧！
活動(dòng)學(xué)習(xí)
活動(dòng)1：探究睜開眼睛與閉上眼睛給人臉畫五官的工作過程
畫出兩種控制的方框圖
學(xué)生內(nèi)容：兩位同學(xué)在白板上畫，其余學(xué)生在導(dǎo)學(xué)案上畫出兩種方框圖 ，了解其工作過程。
為什么閉上眼睛為人臉補(bǔ)齊五官不容易畫對(duì)位置？
教師內(nèi)容：閉上眼睛畫是開環(huán)控制系統(tǒng)，信號(hào)傳遞方向單一，輸入決定輸出，為什么還會(huì)畫錯(cuò)位置呢？
學(xué)生內(nèi)容：因?yàn)樗谠剞D(zhuǎn)了三圈，走過去一段路造成自身對(duì)位置控制的干擾。
教師內(nèi)容：是的，因?yàn)楦蓴_因素的存在，使他畫偏離了，干擾因素有沒有影響輸出量呢？
學(xué)生內(nèi)容：有，它改變了輸出量。
教師內(nèi)容：那么它是輸入量么？
學(xué)生內(nèi)容：不是的，輸入量是他戴眼罩前看見的給定位置。
教師內(nèi)容：干擾因素有兩個(gè)特征：1它不是輸入量；2它改變了輸出量，那么誰能總結(jié)出干擾因素的概念呢？
總結(jié)知識(shí)點(diǎn)一：干擾因素的概念
在控制系統(tǒng)中，除輸入量（給定值）以外，引起被控量變化的各種因素稱為干擾因素。
教師舉出案例
教師內(nèi)容：人在騎行自行車時(shí)，會(huì)受到哪些干擾因素的影響呢？同桌之間討論后回答。
學(xué)生內(nèi)容：風(fēng)、雪、坡路、泥濘道路。
教師內(nèi)容：是不是這些干擾都需要克服呢？
學(xué)生內(nèi)容：并不是所有的干擾都要克服，比如，我們順風(fēng)行車。
教師總結(jié)干擾得特點(diǎn)：
①干擾是普遍存在的；
②有些干擾可以被利用；
③大多數(shù)干擾需要克服。
設(shè)計(jì)理念：通過活動(dòng)和找出生活中干擾因素的案例讓同學(xué)們知道什么是干擾因素，并能夠通過實(shí)例找出影響控制的干擾因素，順利完成第一個(gè)教學(xué)目標(biāo)。
教師內(nèi)容：當(dāng)我們遇到需要克服的干擾時(shí)，我們?cè)撛趺崔k呢？
教師展示圖片：可以消除干擾、減弱干擾，如果都不可行怎么辦呢？
學(xué)生內(nèi)容：采用閉環(huán)控制系統(tǒng)提高控制系統(tǒng)精度。
教師內(nèi)容：回答的非常準(zhǔn)確，現(xiàn)在我們繼續(xù)看第三個(gè)問題。
面對(duì)同樣的環(huán)境，為什么睜開眼睛可以畫好人臉？
教師內(nèi)容：提出問題，為什么睜開眼睛可以畫好？
學(xué)生內(nèi)容：睜開眼睛是閉環(huán)控制系統(tǒng)，控制精度高，控制有回路。
教師內(nèi)容：非常正確，大家看這個(gè)控制方框圖，眼睛可以不斷去調(diào)整你畫的實(shí)際位的偏差，讓偏差保持在很小的范圍內(nèi)，我們把這樣一個(gè)工作過程就稱為反饋。
教師內(nèi)容：在方框圖中，演示閉環(huán)控制系統(tǒng)的反饋是怎樣工作的。
總結(jié)知識(shí)點(diǎn)二：反饋的概念
控制系統(tǒng)中，將輸出量通過適當(dāng)?shù)臋z測(cè)裝置返回到輸入端并與輸入量進(jìn)行比較的過程就是反饋。
總結(jié)知識(shí)點(diǎn)三：閉環(huán)控制系統(tǒng)的核心
是通過反饋來減少被控量（輸出量）的偏差。所以一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，能夠克服外界干擾，使被控量控制在給定值附近。
設(shè)計(jì)理念：通過教師的提問，演示閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程，使同學(xué)們理解什么是反饋，完成第2個(gè)教學(xué)目標(biāo)。
活動(dòng)2：根據(jù)教師講解及觀看動(dòng)畫寫出模擬水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)的方框圖
教師內(nèi)容：說明模擬水箱的組成部分，通過動(dòng)畫演示其工作過程。
學(xué)生內(nèi)容：同桌之間討論畫出其控制系統(tǒng)工作的方框圖。
教師內(nèi)容：通過希沃授課助手把學(xué)生答案上傳至白板共享講解。
設(shè)計(jì)理念：通過動(dòng)畫演示出模擬水箱的工作過程，使學(xué)生理解其工作過程并畫出其工作過程的方框圖，通過希沃授課助手講解的方式提高授課效率。
活動(dòng)3：風(fēng)力發(fā)電機(jī)跟蹤風(fēng)向控制系統(tǒng)（學(xué)生分組回答，4人為一組）
風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，風(fēng)輪對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向才能獲得最大風(fēng)能。下圖是風(fēng)力發(fā)電機(jī)跟蹤風(fēng)向的控制系統(tǒng)示意圖，風(fēng)向測(cè)定裝置將檢測(cè)到的“風(fēng)向信號(hào)和風(fēng)輪實(shí)際朝向”與“設(shè)定風(fēng)輪對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向”進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果送給迎風(fēng)控制裝置。迎風(fēng)控制裝置根據(jù)比較結(jié)果控制偏航電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，調(diào)整風(fēng)輪角度，使風(fēng)輪始終對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向。
（1）該控制系統(tǒng)屬于什么控制系統(tǒng)
學(xué)生內(nèi)容：學(xué)生經(jīng)過研究討論，說出閉環(huán)控制系統(tǒng)。
（2）該控制系統(tǒng)的方框圖是怎樣的
學(xué)生內(nèi)容：討論2分鐘后，教師通過班級(jí)優(yōu)化大師隨機(jī)抽取一組同學(xué)在白板上書寫，其余同學(xué)在導(dǎo)學(xué)案上書寫。
（3）風(fēng)向測(cè)定裝置將檢測(cè)到的“風(fēng)向信號(hào)和風(fēng)輪實(shí)際朝向”與“設(shè)定風(fēng)輪對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向”進(jìn)行比較的過程稱為_________。
設(shè)計(jì)理念：本題有3問，第2問稍難，通過小組合作提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和集體凝聚力。通過本題，學(xué)生可以根據(jù)具體實(shí)例畫出閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖，完成第3個(gè)教學(xué)目標(biāo)。
活動(dòng)4：閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)的比較
教師內(nèi)容：通過集體提問的方式，講授開閉環(huán)控制系統(tǒng)的區(qū)別。
教師內(nèi)容：通過班級(jí)授課大師尋找2位同學(xué)做游戲，以下屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)特點(diǎn)的是哪一項(xiàng)。
學(xué)生內(nèi)容：兩位同學(xué)通過小游戲pk。
總結(jié)知識(shí)點(diǎn)4：開閉環(huán)控制系統(tǒng)的區(qū)別
控制系統(tǒng) 開環(huán)控制系統(tǒng) 閉環(huán)控制系統(tǒng)
能否自動(dòng)調(diào)節(jié)補(bǔ)償 否 能
控制精度 低 高
結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單 復(fù)雜
適用 精度要求低，系統(tǒng)本身穩(wěn)定 精度要求高，可靠性要求高
設(shè)計(jì)理念：通過游戲，學(xué)生了解并掌握了開閉環(huán)控制系統(tǒng)的區(qū)別，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，完成第4個(gè)教學(xué)目標(biāo)。
4、課堂總結(jié)
（1）什么是干擾因素
（2）反饋的定義
（3）閉環(huán)控制系統(tǒng)的核心
（4）開閉環(huán)控制系統(tǒng)的比較
八、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)
本節(jié)課的教學(xué)評(píng)價(jià)以教學(xué)目標(biāo)為基礎(chǔ)，用活動(dòng)促進(jìn)教學(xué)目標(biāo)的完成，大大提高了學(xué)生對(duì)本節(jié)課的興趣，學(xué)生在課堂中表現(xiàn)積極。這一節(jié)內(nèi)容不僅是本章的難點(diǎn)，更是全書的難點(diǎn)，采用希沃課件，用游戲的方式解決了本節(jié)課的重難點(diǎn)，課堂授課效率較高。這節(jié)課學(xué)生不僅理解了概念，也能夠?qū)⑵溥\(yùn)用到具體的實(shí)例當(dāng)中去，效果比較好。

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