資源簡介

開環控制系統的組成和描述 教學設計
教材信息 《技術與設計2》、粵教版、高二、兩冊
單元名稱 第四章 控制及其設計
課時名稱 開環控制系統的組成和描述
1.教學內容分析
本節內容選自粵教版《技術與設計2》中的第四章—控制及其設計中的第二節—控制系統的組成與描述，該節內容包括“控制系統”“開環控制系統與閉環控制系統”。主要是讓學生在學習了有關控制、控制的分類以及控制在我們生活生產中應用之后，進一步學習有關控制系統的組成及描述。 開環控制系統在我們生活中的應用非常廣泛，本節內容主要是先學習開環控制系統的組成，引導學生學會分析其基本的組成和利用方框圖的形式表達其控制流程。
2.學情分析
學生在前面的學習當中已經學習控制和控制的分類及其在我們生活生產中的應用，獲得了有關控制的初步的認識和體驗，但是對控制的基本工作方式和工作過程好缺乏了解。他們認為控制系統是非常難以理解又抽象的，且對于一個具體的控制案例，他們還是很難的準確判斷出控制器，執行器和被控對象等環節。但是呢又有著一定的探究欲望。因此我選擇了利用同學們感興趣的無人機出發，在讓學生體驗聲控燈的搭建，以激發學生的探究欲望，引導學生逐步分析，以更好的掌握開環控制系統的組成方式。小組之間合作探究，培養學生的合作意識，創新能力，增強學生的自信心。
3.學習目標
1、技術意識 通過操控無人機，學生能形成對輸入和輸出之間關系理解，對控制系統概念有初步的感性認識;能理解開環控制系統中的控制器、執行器、控制量、被控對象的概念及其作用，領略控制的魅力，有自我探索欲望。 2、工程思維 結合具體的案例，分析開環控制系統的基本組成和工作過程。 3、創新設計 搭建控制系統，進行分組搭建，學生能加強實踐操作能力，在搭建聲控燈中遇到問題能尋找解決的方法。 4、圖樣表達 能識讀生活中常見開環控制現象的方框圖；能寫出常見開環控制系統方框圖，并能運用方框圖對開環控制系統加以描述，完成抽象到具體的思維轉換。 5、物化能力 從學生聲控燈是開環控制系統，到親手制作這個系統，完成從意念到成形物品之間的轉換，并學會剖析其工作過程并畫出開環控制系統方框圖。
4.學習重點難點
重點：了解什么是控制系統，理解開環控制系統的組成和控制過程，對簡單的控制系統可以使用框圖表示出其控制過程 難點：確定控制器、執行器、控制量、被控對象，理解開環控制系統的基本組成和工作過程，形成開環控制思想。
5.學習評價設計
1、過程評價：學生在完成搭建聲控燈系統及探究其控制過程時，分工是否明確，是否會利用現有資源完成搭建，若在規定時間內完成度高，則學習效果好。 2、終結性評價：學生是否在實踐中分析出聲控燈控制系統的工作方式，能分析出控制系統的控制流程及其歸納出開環控制系統的一般方框圖，則效果好。
6.學習活動設計 本節課的教學內容，主要是從學生感興趣的無人機出發，體驗搭建和分析聲控燈的控制框圖，從而歸納出開環控制系統由輸入量（給定量）、輸出量（被控量）、控制器、執行器、控制量、被控量等組成，且利用方框圖的形式表達出開環控制系統的一般方框圖。
教學環節與時間分配 教學活動 學生活動 設計意圖
情景導入 1、情景導入：播放“電子科技大學65年周慶無人機表演”及“無人機操作演示”。 2、提問：無人機這個控制系統是由什么組成的？又是怎么工作的呢？ 1、認真觀看視頻 2、思考 激發學生的興趣，調動學生的積極性。 同時為引出本節內容做鋪墊。
環節一： 剖解無人機控制系統組成 1、向學生展示無人機的內部結構圖，引導學生分析無人機的工作時信號流動方向，得出其控制方框圖。 控制系統的控制過程可以使用方框圖的形式表達出來 2、以無人機為例分析出控制系統的概念： 一個控制過程的實現，往往要經過若干環節，這些環節構成了一個系統，我們可以把它看作一個控制系統。 認真觀察，回答問題。 以無人機為例讓學生認識控制系統的工作流程，并且可以用方框圖的形式來描述，分析出控制系統的概念。
環節二： 體驗開環控制系統 1、展示聲控燈視頻，激發學生興趣。 2、學生分組動手搭建一個聲控燈系統。 提供材料：聲控燈配件。 要求:完成聲控燈系統的搭建，寫出聲控燈控制系統的方框圖。 1、觀看視頻。 2、動手操作并完成學案要求。 1、播放相關視頻，激發興趣，為搭建聲控燈做鋪墊。 2、讓學生體驗簡單的開環控制裝置的搭建 并學會根據信號的流動方向描述其工作過程。
環節三： 成果分享 3、成果分享展示。 教師投屏，學生上臺分享。 分享、聽講、思考。 分享自己的成果，體驗成就感。
環節四： 開環控制系統的框圖表示 1、引導學生比較無人機的控制方框圖和聲控燈的控制方框圖，得出其區別以及相似的地方。 2、教師引導學生一起探究出輸入量，輸出量，控制器，執行器，被控對象，控制量的概念： 輸入量（給定值）——控制的第一步 輸出量（被控量）——控制目的/結果 控制器——命令發出者（大腦） 執行器——命令執行者（手腳） 被控對象——被命令控制的對象 控制量——執行器輸出的量 3、讓學生依據無人機和聲控燈兩個方框圖，嘗試寫出出控制系統的一般方框圖。 4、教師投屏展示學生的成果。 5、教師與學生一起歸納出開環控制系統的一般方框圖： 聽講、思考、討論。 1、引導學生理解輸入量，輸出量，控制器，執行器，被控對象，控制量的概念。 2、歸納出開環控制系統的一般特征及描述其工作過程。 理解開環控制系統可用一般的方框圖描述。
環節五： 練習鞏固 合作探究：教室的電風扇這個控制系統是如何實現對風速的大小變化的控制？請畫出電風扇這個控制系統實現對風速的大小變化的控制方框圖。 教師通過提問一步步引導學生： ①風速的大小是怎么形成的？（（扇葉的轉動快慢） ②扇葉是怎么轉動的？（電動機的帶動） ③電動機的轉動誰來指揮？（控制電路） ④控制電路怎樣指揮電動機轉動轉動快慢的？（輸入的擋位） 然后讓學生自己畫出風扇控制系統的方框圖： 緊隨著老師的提問認真回答問題，并動手畫出相應的方框圖 加深學生對本課知識的理解
課堂小結及布置作業 （2min） 1、控制系統； 2、開環控制系統的方框圖。 教師引導學生總結、歸納本課知識，并做補充，并讓學生預習閉環控制系統的組成與描述。 學生歸納、整理本課內容。 學生回顧本課知識點，教師可以了解學生掌握知識的實際情況，查漏補缺。
知識升華環節 （1min） 引導學生學會從個人的角度去“控制”自己，心懷夢想（給定量），努力奔跑（控制系統），擁有一個美好的未來（被控量）。 聽講、思考。 利用“控制”對學生進行德育教育，升華知識點。
7.板書設計
開環控制系統系統的組成 1、控制系統： 2、開環控制系統的一般方框圖：
8.作業設計
預習閉環控制系統的組成與描述。
9.特色學習資源分析
通過分析典型的開環控制系統：無人機控制系統和聲控燈控制系統,使學生熟悉并了解具體的開環控制系統的組成和描述。從而總結出一般的開環控制系統的組成和框圖表示。
10.教學反思和改進
本節課要求學生掌握開環控制系統的組成，說出其控制的流程，并能繪制控制系統的方框圖。對于本次課，我有如下的收獲： 1、本次課對于一些學生來說是相對抽象，難理解和掌握的。因此，首先一定要讓學生感興趣，激發學生的積極性。本節課中我就使用了無人機讓學生感受高科技的新鮮體驗，以激發學生的探索欲望。 2、在上課過程中，教師要學會引導學生去理解和總結知識點，而不是簡單的先講完知識點，再讓學生鞏固練習。我選擇了學生去探索，最后引導學生歸納出控制系統的一般方框圖，以此突破重難點，讓學生更好的理解控制系統方框圖的原理。 3、相比較于圖片、文字案例，視頻播放，實物演示而言，學生更喜歡親自動手操作，在實踐中體驗。于是我讓學生搭建聲控燈系統，給他們動手動腦，自己去體驗。 4、上完一節課，教師最好能夠由該節的內容升華到德育環節，讓學生去體驗該學科內容當中隱藏的道德教育，人文氣息等等 本節課當中也有不足之處需要改進的地方： 1、在讓學分享歸納出開環控制系統的一般方框圖的過程中，可以讓學生上講臺來講解，進一步發揮學生的主動性，教師在旁邊做補充引導作用即可，效果應該會更佳。 2、學生在設計的過程當中，學生遇到困難了，教師最好能暗示引導學生主動的進行小組間互幫互助。 3、輸入量對應給定值，輸出量對應被控量，教師應當要向學生明確的講解一下給定值和被控量是什么。 4、學生在突破了重難點之后，教師可以設計一些實際案例題讓學生在課堂上或課后完成，比如說自動門的控制，飛鏢的控制等等，讓學生學以致用，培養學生的知識遷移能力。 總之，要在40min內上好一節通用技術課，我們一定要多思考，多準備，尋找合適的方法，以提高學生的學習效率，提升教學質量。針對不足之處，我也將會不斷提高自己的業務水平和能力，以更好的服務學生。

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