資源簡介

普通高中粵教版通用技術教材
《技術與設計二》第四單元
《簡單控制系統的設計》說課稿
（開展項目學習 提升核心素養）
尊敬的各位評委、老師，大家好：
今天，我說課的內容是：簡單控制系統的設計。對于本節課，我將從教學分析、教法分
析 、單元整體設計、課時設計 幾個方面加以說明。
一、教學分析：
1、教材分析：
本節內容選自廣東科技出版社于 2020 年出版教材《技術與設計二》第四章。共包含設 計中的 4.1 了解控制、4.2 控制的組成和描述、4.3 簡單控制系統的設計、4.4 控制中的干
擾和綜合活動共 5 個子單元。
實際教學中主體項目活動將制作數碼管改為制作無接觸手部消毒控制系統。給大家用視
頻展示一下：
2、學業要求：
本節培養學生的核心素養有：技術意識、各種思維、圖樣表達、創新設計、物化能力。
最突出體現的核心素養是物化能力：
水平 1—— 能根據設計要求選擇合適的材料與工具， 了解常用材料的屬性及加工方
法；在材料及其加工過程中，具有基本的安全、環保和質量意識。
水平 2—— 能根據設計要求進行簡單的技術試驗，對材料進行性能測試，根據材料性 能列出用料表；在實施設計方案過程中，能從環境、經濟、社會、質量、美學等方面考慮材
料的使用，掌握基本的工具使用方法。
水平 5—— 能根據方案設計綜合選擇材料和工具，具有一定的材料規劃意識和工具思 維；能對模型或產品進行基本的技術測試，撰寫技術測試和方案試驗的報告，并能從效率、
形式、流程等方面進行方案的評價與優化，形成精益求精、追求卓越的良好品格。
3、學情分析
（1）思維特點
①較好的邏輯思維能力，較高的學習興趣，較強的探究精神，思維活躍，創意豐富。 ②思維缺乏條理性、綜合性，難以從環境、材料、質量、美學等多方面進行綜合考慮
來設計作品
③團隊合作意識和勞動安全意識有待提升。
（2）認知水平
①通過前兩節學習，對常見元器件有一定的了解。 普遍能區分開環和閉環，并繪制對
應的方框圖。
②有使用自動感應水龍頭和自動感應門的經驗和原理方面的思考，但缺乏相關電子控制
方面的知識
（3）實踐能力
部分同學平時喜歡拆裝玩具中的電子線路，但大多數缺乏對照電路圖動手接線的經驗。
4、目標分析
本章內容學習重要目標是提高學生的“物化能力 ”。整個單元圍繞“新冠疫情防控---
自動測溫消毒控制系統 ”這個項目開展教學。
1)能夠結合具體案例進行分析，養成撰寫簡單控制系統設計方案的意識和習慣。(
TA,ET ）
(2)通過本組控制系統設計案例的分析，理解簡單控制系統設計的基本流程，領悟控制 思想和方法在具體技術實踐活動中的運用。能基于控制原理和系統分析方法將案例中各部件
之間的關系通過控制系統框圖表達出來，形成實際的工程意識和思維。 (TA,ET,TD)
(3)能根據案例情境要求和現有條件限制，提出一個或多個設計方案，進行簡單的技術
實踐活動。 (TD,ET,ID)
(4)能閱讀常見的技術圖樣，繪制簡單的控制方框圖，表達與交流控制系統的組成和控
制過程。 (TD,ET)
(5)能根據方案設計要求，選擇合適的材料和工具，并將方案轉化為模型或原型，且根
據實際需要對已有模型或原型進行改進和優化。 (ET,CM,TD)
(6) 綜合分析設計方案，采用合適的材料及方法，正確安全制作出簡單的控制系統原型
或模型。 (TA,ET,TD,CM,ID)
(7) 理解“工匠精神”的基本內涵和重要意義，培養嚴謹務實、精益求
精、不畏艱難的優良品質。 (TA,CM)
從新冠疫情防控需求出發，帶領學生通過本組對如何避免交叉感染的手消毒方案的思考 , 理解簡單控制系統設計的基本流程，領悟控制思想和方法在具體技術實踐活動中的運用。 根據案例情境要求和現有條件限制，綜合運用所學知識和生活經驗，基于控制原理和系統分 析方法，提出一個或多個設計方案，根據方案設計要求，選擇合適的材料和工具，并將設計
方案轉化為模型或原型，且根據實際需要對作品進行改進和優化。在物化過程中，逐漸培養
關注細節、精益求精、不畏困難、勇于創新的“工匠精神 ”。本單元重點通過豐富多樣的實
踐活動，讓學生在“做中學”，在“學中做”，充分感受技術實踐活動的豐富內涵。
5、重難點分析：
(1) 教學重點：
① 掌握簡單控制系統設計的一般方法和步驟
②制訂控制系統的設計方案
③開環控制系統、閉環控制系統的模型搭建和系統測試
④使用控制系統設計的知識解決生活實際問題
(2) 教學難點：
① 模型中電路的理解和連接
② 使用控制系統設計的知識解決生活實際問題
二、教法分析:
1、課時安排：
本單元按課標建議為 6 課時:
(1) 4.1 了解控制
(2) 4.2 控制的組成和描述
(3) 4.3 簡單控制系統的設計
---無接觸手部消毒控制系統的設計和制作
(4) 4.4 控制中的干擾
(5) 綜合活動
2 課時
1 課時
1 課時
1 課時
1 課時
2、教學環境：多媒體教室，建議采用智慧課堂教學系統。
3、工具材料：
①紅外傳感器；②繼電器；③水泵；
④其他：電池、電池盒、導線、絕緣膠布、雙面泡沫膠、小型螺絲刀、空瓶子等。
4、教學策略：
（1）圍繞核心素養，開展項目教學
項目名稱：無接觸手部消毒控制系統的設計與制作
選題緣由 : 真實情境、真實問題、開放性強、涉及材料選擇，不同的材料和工具，緊
扣教學內容
無接觸手部消毒控制系統的設計與制作源自于生活中按壓式手部消毒易產生交叉感染這 一真實情境下的真實問題，活動具有很強的開放性，經過處理，難度適中。學生從作品制作 的總任務出發了解在作品設計制作過程中，綜合運用所學知識和經驗，遵循簡單控制系統設 計與制作的基本流程，分析設計出控制系統方案的必要性。該過程從分析到制作，由理論到
實踐，“學中做”、“做中學”，充分體現了對學生通用技術學科核心素養的培養。
（2）精選實物教具，提升教學效果
研究表明，在教學活動中可見可觸的實物教具比圖片更能激發學生的學習興趣，提高學 習效果。因此，在本章節教學中教師高度重視實物教具的使用，依據教學需求先后展示不同 類別的模型或原型實物十余件，其中包括教師自行設計制作的飛鏢、自動感應水龍頭模型兩 個（超聲波感應水龍頭和紅外感應水龍頭）、自動測溫消毒控制系統、無接觸手部消毒控制
系統一個，超聲波感應器、紅外傳感器、水泵等。
（3）巧設課堂活動，注重自主探究
教學中，教師充分發揮以學生為主體的學習方式。通過多個生動有趣的實踐活動讓學生 真實體驗、感知、比較各種控制方式的不同之處。在控制和組成和描述教學中，選用自動測 溫消毒控制系統，學生興趣很濃厚。在教學簡單控制系統的設計時，又充分鼓勵學生組內討
論以頭腦風暴的方式進行分析問題的解決方案權衡利弊選擇最常見最經濟實用的紅外傳感器
作為深入探究設計制作的方案。本單元最后為學生團隊合作開展作品的優化---“為無接觸 手部消毒控制系統自動補液 ”的綜合活動，設置 1 課時，供同學們發揮創意設計優化本組
作品，進一步通過實踐掌握本章節學習內容和操作技能。
（4）采用多元評價，提升教學效果
方式一
方式二
評。
自評：利用雷達圖進行自評。
互評：針對教學內容和教學目標，設置“學習任務單 ”、雷達圖和互評表進行互
方式三 師評：
①對于學習態度認真，有獨到見解，能夠規范操作的同學進行及時鼓勵和表揚。
②采用教材每張最后的“學習評價表”讓學生自我評價學科核心素養達成的情況。
③單元問卷測試：教師針對本章知識點組織書面試題或電子版問卷，讓學生作答，考察
對本章知識的掌握情況。
（5）課前巧用電子書和微課，注重課前自主探究
通過微課和電子書《電子控制技術》中的“第四章傳感器與繼電器 ”，課前自主探究學
習紅外傳感器和繼電器的工作原理和針腳連接方法，上課時匯報發言。
本章節中需要學生學習和掌握的電子控制元器件較多，有限的課堂時間無法滿足教學 需求因此教師將重點內容通過在網絡教學平臺上發布微課視頻， 日后發布于校本資源平臺，
供廣大師生學習參考、交流探討。
三、單元教學設計：
課時 教學內容 主要活動 核心素養及表現要點
第一 課時 第一節 了 解控制（1 課時 ) 一、控制 二 、 自動 控制 三 、 手 動 控制 四 、 智能 控制 開環控制和閉 環控制 設置情境，建立任 務——無接觸手部 消毒控制系統的設 計。 技術意識：通過對多種控制的學習，了解人類需求 是如何促進技術發展的，理解技術活動需要運用多種知 識。 工程思維:通過大量簡單實例的分析，感知控制系統和工 程現象，理解控制的基本特性。
第二 課時 第二節 控 制系統的組成 和描述 一 、 控制 系統的組成 二 、 控制 系統的框圖表 示 分析設計項目的控 制系統組成和工作 過程，為系統設計 制作做準備。 技術意識：了解人類社會中離不開各種控制，學會 從多元文化的角度評價技術產品，具有對技術文化進行 評價和選擇的能力。 創新設計：面對較復雜的技術情境，能運用人機理 論，發現用戶的多方面需求及關聯性，多角度分析需要 解決的技術問題。 工程思維：面對較為復雜的控制系統時，能運用系 統分析的方法將其組成簡化或具體化。 圖樣表達：面對復雜的控制情境，能通過分析控制系統 的組成要素，并運用方框圖表達，形成用技術語言進行 思維轉化的能力。
第三 課時 第三節 簡 單控制系統的 設計（2 課時） 一 、 控制 系統設計概論 二 、 設計 實例 設計與制作無接觸 手部消毒控制系統 。 工程思維：能根據系統的控制要求，綜合運用科學 、技術、數學、工程等方面的知識，進行系統分析和方 案設計，并對其進行優化和改進。 圖樣表達：通過對設計實例的學習，學會識讀電子 技術領域常見的技術圖樣。 創新設計：在進行系統設計時，面對較為復雜的技術情 境，能通過多種渠道搜集信息并進行處理，提高技術創 新能力。
第四 課時
第五 課時 第四節 控制中 的干擾（1 課時 ) 一 、 干擾 對控制功能的 影響 二 、 克服 干擾的基本方 法 分析制作的消毒控 制系統工作過程中 遇到的問題，分析 其中的干擾因素。 工程思維：能確定一個生活或生產中的簡單對象， 分析干擾對于控制系統的影響，并嘗試改變干擾等，對 控制系統進行優化。 圖樣表達：能用框圖分析和表達干擾對于控制功能 的影響。 物化能力：能根據設計要求進行簡單的控制系統設計， 從中了解克服干擾的基本方法。
第六 課時 綜合學習活動 （1 課時） 改進無接觸手部消 毒控制系統，進行 補液裝置的設計制 作。開環控制（感 應出液）與閉環控 制（液位控制）相 結合，使用更便利 工程思維：能基于控制原理和系統分析方法將案例中各 部件之間的關系通過控制系統框圖表達出來，形成實際 的工程意識和思維。物化能力：能根據方案設計要求， 選擇合適的材料和工具，并將方案轉化為模型或原型， 且根據實際需要對已有模型進行改進和優化。逐漸形成 物化過程中嚴謹細致、精益求精的工作態度。
四、課時設計 ：
4.3 簡單控制系統的設計 第一課時：
序號 教學 環節 教師活動 學生活動 設計意圖
一 發 現 問 題 發現問題：從這組通用技術興趣小組收集 的圖片資料中，你能發現什么問題？ 易產生交叉感染 激發學生主動關心生 活， 發現社會熱點問 題， 為下一步創新設 計做鋪墊。
二 分 析 問 題 【項目活動 1】 金點子 PK 賽： 展示上節課所學到的一些常見電子元 器件圖片，請組內討論，利用上節課學到 的電子元器件，設計一種方案，實現無接 觸給手消毒。 1、提取關鍵詞，完成器材準備： 學生積極思考， 踴躍發言。 生 1： 由紅外感 應水龍頭得到啟示 …… 生 2：受腳踩沖 水馬桶啟發…… 生 3：使用超聲 波傳感器…… 生 4：使用壓力 傳感器…… 生 5：使用語音識別 傳感器……等等。 銜接上節課的內容， 引導學生主動發散思 維，深入思考， 充分 進行思維的碰撞， 綜 合運用所學知識和生 活經驗分析問題，初 步設計創新性解決方 案。
2、 玩火箭對接游戲，確定無接觸手部消 毒控制方框圖 學生積極思考，爭先 恐后地參與游戲 讓學生在玩游戲中分 析出控制方框圖， 使 孩子們享受學習， 逐 漸發現通用技術學科 的樂趣。
3、知識準備： （1）控制系統設計的基本流程（ 一 位同學利用智慧黑板拖動填空完成，一位 同學利用板貼完成流程圖） 【項目活動 2】請完善無接觸手部消毒控 制系統的設計方案表格對應的內容（第一 步---第三步），展示，評價各小組的設計 方案表格作品。 學生積極思考，主動 參與課堂活動 檢測學生對該知識點 的預習情況， 黑板板 貼也可以作為板書的 一部分， 方便課堂小 結。
（2）傳感器的工作原理： （課前通 學生積極思考，踴躍 讓學生用自己的語言
過微課和電子書自主探究學習，課堂上， 以自動感應水龍為例，匯報發言） （3）繼電器的工作原理： （課前通過微 課和電子書自主探究學習，課堂上兩次觀 看微課，并匯報發言） 發言 說一說紅外傳感器和 繼電器的工作原理， 加深印象， 為下一步 的動手實踐作鋪墊。
三 設 計 解 決 問 題 的 方 案 1、控制方框圖（分析階段已繪制） ：由方框圖分析傳感器、繼電器與水泵之 間的邏輯控制關系，從而得出串并聯關系 ,為繪制電路圖打基礎。 2、【項目活動 3】繪制電路圖。展示 ,交流評價。 學生積極思考，熱烈 討論群策群力完成電 路圖 學生在完成方案設計 過程中， 培養其技術 意識、工程思維和圖 樣表達的能力，激發 其創新設計的興趣。
四 小 結 今天，你學到了什么？ 教師適當補充。 學生積極思考，踴躍 發言 學生逐漸形成總結梳 理的習慣， 培養其工 程思維和圖樣表達的 能力。
五 課 堂 小 測 引導學生使用智慧課堂系統做題。 學生認真做題 鞏固本節所學知識， 為下一節課制作無接 觸手部消毒作品作鋪 墊
六 拓 展 請各小組討論 ，連線時的注意事項有哪 些？ 學生積極思考，踴躍 發言 讓學生在制作過程中 具有一定的安全意 識。為下節課制作無 接觸手部消毒作品作 鋪墊。
4.3 簡單控制系統的設計 第二課時 ：
序號 教學 環節 教師活動 學生活動 設計意圖
一 、 、 制 作 測 試 優 化 上節課我們設計了無接觸手部消毒 控制系統的方案和結構，這節課我 們來動力實踐一下，對接線之前， 回顧一下上節內容： 1、微調電路圖：若讓繼電器與其 它元器件共享電源，該怎么調整？ 一位同學利用智 慧黑板畫圖調整 電路 ，其余同學 討論在學習任務 單上完成電路圖 的調整。 上節課為了降低電路圖的繪 制難度 ，給繼電器單獨供 電，在動手制作時還需與其 它元器件共享電源，在制作 之前應把電路圖調整好。
2、接線時的注意事項(一邊玩火箭 對接游戲， 一邊梳理)： 一位同學到前面 玩游戲 ，其余同 學組內討論 ，在 學習任務單上完 成連線。 回顧上節課總結的接線注意 事項，在制作過程中，讓學 生具有一定的安全意識。
3、動手實踐： 4、測試與優化： 學生分工明確 ， 積極配合 ，動手 制作 、測試與優 化 豐富了學生對作品進行技術 測試和撰寫測試報告的經 驗，在此過程中，學生逐漸 形成工作嚴謹、精益求精的 物化能力。
二 、 、 展 示 交 流 評 價 各組展示作品，先自評，再進行群 眾評價，然后教師補充評價。 1、自評（各組從以下幾個方面進 行自評）： 學生按學習任務 單展示 、交流和 評價。 依照雷達圖，加上自己補充 的評價標準 ，在展示 、交 流、評價過程中，不知不覺 地便培養了學生基本的安 全、環保和質量意識，培養 學生從環保、經濟、質量、 美學等方面評價和優化作品 的能力。
2、他評： 自評之后，找另外一個 小組進行評價，可以在學習任務單 上打分，同時從雷達圖幾個指標展 開互評。 3、師評：總結梳理，補充評價。 學生積極開展互 評 培養學生的合作意識和多角 度查納雅言的習慣。學生將 逐漸形成工程思維和圖樣表 達的素養，進而內化為分析 問題、解決問題的能力。
三 構 思 說 明 書 組內討論，參照樣例，說一說需要 將從哪幾方面撰寫使用說明書？ 通力合作 ，討論 交流 ，構思說明 書 ，填寫學習任 務單。 培養學生從形式和流程方面 進行優化的習慣，形成精益 求精 、追求卓越 的 良好 品 格。
四 小 結 今天，你學到了什么？你有什么感 想和打算？ 學生從本節所學 知識 、 能力和未 來的打算層面進 行梳理本節課的 所獲 、所想 、所 悟。 學生逐漸形成總結梳理的習 慣，愿通過本節學習培養其 工程思維、創新設計能力和 物化能力。
五 拓 展 陽光下測試，無接觸手部消毒設備 一直出液，調靈敏度無用，檢查接 線沒問題，如何解決？若已解決， 原理是什么？（視頻） 學 生 觀 看 短 視 頻 ，積極主動思 考可能造成問題 的原因 ，展開組 內討論 提高學生發現問題、分析問 題、解決問題的能力，并與 下一節“控制中的干擾 ”銜 接。
教學環節展示：
學案展示：
板書展示：
【教后反思】
1、本節課思路清晰，兩條主線貫穿始終：（1）控制系統設計的基本流程；（2）解決
問題的一般過程：發現問題---分析問題---解決問題。
2、本節圍繞按壓式手部消毒容易產生交叉感染的真實問題作為切入點，展開本節動手
實踐的教學活動，培養學生關心生活實際、社會熱點問題的社會責任感和使命感。
3、以展示交流評價的方式，培養學生自評互評的習慣和能力，逐步形成工程思維和圖
樣表達的能力，進而內化為學生的物化能力。
4、本節教學設計以人本主義理論和 STEM 教育理論為支撐，以項目式學習開展教學，以 學生為主體，把課堂還給學生，引導學生獨立思考、深度學習，喚醒學生的社會責任感和使 命感、提升學以致用的意識和知識的綜合應用能力，培養學生的自主探究學習能力和小組協
作共克難關的意識。
5、教學效果良好，只是因課堂時間、學生知識水平和教師能力所限，沒能讓每個小組
全部展開按照自己的思路進行深入設計和制作，感覺有些美中不足。

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