資源簡介

控制與設計
控制系統設計的一般思路
教材分析：
本節是第四單元控制與設計的最后一節，是對本單元知識的總結與應用，也是技術與設計1和2 兩冊書的集中應用。其中不單涉及控制的相關知識，設計的一般過程、原則，結構，流程，系統等也都有滲透。因此，本節課設計為兩冊書的系統總結課。
學情分析：
學生掌握了控制的基礎知識，也有設計實踐的經歷和經驗了，只需要選擇適合的案例將兩者結合起來即可。但需要重點講清控制設計的一般思路，以指導簡單的控制系統的方案設計，以及根據方案設計的要求，選擇材料和工具，制作一個控制系統裝置，學會調試運行，提出改進方案。
教學目標：
知識與能力：
1、能根據控制系統的控制要求，確定被控量、控制量，明確控制系統設計的一般思路，進行簡單開環控制系統的方案設計。
2、能根據方案設計要求，選擇材料和工具。
過程與方法：
1、通過電吹風控制系統的設計案例的分析， 總結歸納出控制系統設計的一般思路。
2、借助電吹風的反向應用——簡易吸塵器控制系統的設計討論，深入理解控制系統設計的一般思路，為依據設計方案進行操作做準備。
情感態度價值觀：
1、學生通過分析電吹風控制系統的設計，總結歸納出控制系統設計的一般思路，并踐行簡易吸塵器控制系統的設計，嚴謹的技術探究意識得到增強。
2、學生經歷依據簡易吸塵器控制系統的設計要求，選擇材料和工具的過程，物化能力和工程思維提高。
重難點：
重點：控制系統設計的一般思路
難點：掌握應用控制系統設計的一般思路
評價任務：借助電吹風的反向應用——簡易吸塵器控制系統的設計討論，檢測控制系統設計的一般思路的達成。
教學準備：課件、電吹風、簡易吸塵器的設計書
教學過程：
教學過程 教師活動 學生活動 設計意圖
一、情境導入 很多人有早晨洗頭的習慣，但是早上時間緊，自然風干頭發來不及，怎么辦？ 我們可以設定不同檔位，輸出不同風力和溫度的風。 回答：電吹風。 設置問題，迅速入題。
二、案例分析 電吹風控制系統的設計 提問：電吹風是控制系統嗎？ 你能簡述電吹風控制系統的工作過程嗎？（給出實物并主要部件圖） 該控制系統的控制方式是哪種？ 畫出控制過程的方框圖。 為了讓電吹風控制系統能穩定的工作，還需要考慮干擾因素。 上述內容就是電吹風控制系統的設計方案應考慮的。 在此基礎上畫出必要的電氣線路圖，然后選擇適當型號的元件和配件等，進行組裝、調試、改進就是制作實施階段了。 回答：是。 回答：接通電源，設定所需檔位，電熱絲加熱，電動機帶動風扇轉動，產生的風通過電熱絲，出風口吹出與設定溫度的風力相對應的風。 (
控制電路
)開環控制系統。 設定檔位 (
電機（風扇
）
或
電熱絲
) (
電風扇
)風的速度 和溫度 思考影響電吹風被控量（風的速度和溫度）的主要干擾因素。(房間溫度、電源電壓的波動) 引導學生分析熟悉的電吹風控制系統的設計案例，明了設計的一般思路，為控制系統的設計、實施做理論準備。
三、控制系統設計的一般思路 由此我們可以歸納控制系統設計的一般思路：首先確保控制功能的實現——實用 1、明確控制目的，被控量、控制量等 2、分析主要的干擾因素 3、選擇所需設備、元件 4、設計方案與實施、改進 其次還需進行創新、經濟（成本）、美觀、道德、技術規范（標準件）、可持續發展（環保）等的分析。 由特殊到一般，歸納出知識點，使學生形成知識系統，符合學生的認知規律。
四、視頻過渡——電吹風傷人事件 使用電吹風可以給我們帶來快捷，但是有時它也會給我們帶來麻煩。 播放電吹風傷人視頻。 提問：電吹風本來是吹干頭發的，為何視頻中理發店顧客的頭發纏進吹風機里了？ 過渡：電吹風的入風口前方會形成一片負壓區，就會產生吸物現象。一般的電吹風的入風口處都會設計成透風通道相對細小的結構。 有人也因這一點得到啟發設計出一款產品，是什么？ 觀看視頻。 回答：因為錯誤操作，頭發被吸進入風口。 聆聽。 回答;吸塵器。 了解風扇反轉的吸物原理，為簡易吸塵器的設計制作做理論準備。
五、簡易吸塵器控制系統的設計 給出設計主題：各小組設計針對某個區域（地面、桌面、黑板粉槽、玻璃槽等）的簡易吸塵器。 以項目設計書（附表格后）的形式討論完成。要點1.設計要求2.設計分析:控制對象、被控量、控制量、干擾因素3.所需設備及元件4.控制過程5.方案構思6.方框圖。 學生以組為單位研討設計。 依據控制系統設計的思路踐行設計，項目設計書規范動作，體驗設計的嚴謹性，培養學生的技術意識。 項目設計書可以有效指導、調控課堂活動。
六、方案交流，改進完善 每組代表展示設計書，介紹本組設計方案，其他小組可以提出質疑或給出意見和建議。 展示方案，答疑并改進設計方案。 學生在這個過程中逐漸強化比較權衡借鑒的工程思維的技術思想。
七、小結作業 好的設計方案是成功制作的重要前提，實踐是檢驗真理的標準，方案可行與否，讓我們期待理想與現實的互動。 為了保證組裝制作簡易吸塵器的成功，同學們課下可以繼續搜集資料，改進方案，同時準備耗材及工具。 感悟思考。 承上啟下，做到前后課堂的有機聯系。
課后反思：
設計簡易電吹風的初衷是學生培養學生發現問題的能力以及想辦法用技術解決問題的技術意識。
以項目設計書的形式討論呈現使得課堂內容充實，課堂節奏有條不紊，既完成了控制系統設計思路的知識點的落實，又通過相互討論交流培養了合作交流的能力。
板書設計：
(
電機（風扇
）
或
電熱絲
) (
控制電路
)電吹風控制系統
(
電風扇
)設定檔位 風的速度和溫度
控制系統設計的一般思路：實用
1、明確控制目的，被控量、控制量等 創新、經濟（成本）、
實用 2、分析主要的干擾因素 道德、美觀、
3、選擇所需設備、元件 技術規范（標準件）、
4、設計方案與實施、改進 可持續發展（環保）等
(
控制電路
)簡易吸塵器
(
吸塵器
) (
電機
)接通電源 吸塵
附：
簡易吸塵器項目設計書 年級： 班級：
設計要求 經濟環保， 牢固結實， 能有效吸收地面（ ）、桌面（ ）、黑板粉槽（ ）、玻璃窗槽（ ）的灰塵顆粒紙屑等。
小組成員及分工 組長：
組員：
耗材及工具 電機、導線、風扇、電池盒及五號電池2節、膠槍___________________________________________________________ ___________________________________________________________
設計分析 控制過程： 被控對象： 被控量： 控制量： 方框圖： 干擾因素：
設計草圖
制作中遇到的問題 各部件的連接問題： 粉塵紙屑的過濾問題： 其他問題： 如何解決的：
評價要素 評價標準 評價等級（自評、他評、師評）
準確達成 基本達成 不能達成
有效分析，合理分工。 分工是否合理，能否最大限度發揮各組員的能動性。
各司其職，積極行動。 能否根據分工積極討論發言，獻計獻策，給出行之有效的建議并積極實踐。
彼此配合，交流溝通。 能否在遇到問題時和小組成員積互動交流想法，進行有效的溝通。
簡易吸塵器 結構是否合理
材料是否恰當
尺寸是否恰當
做工是否精細
作品可否完成區域吸塵

展開更多......

收起↑