資源簡介

通用技術必修《技術與設計2》
第四章 控制及其設計 一、單元基本信息
學科 通用技術 實施年級 高二 設計者
課程標準模塊 必修 技術與設計 2
使用教材 廣東教育出版社 廣東科技出版社
單元名稱 控制及其設計
單元課時 6 課時
二、單元教學整體規劃
1、主題名稱
控制及其設計——無接觸手部消毒控制系統的設計
2、主題概述
控制是一門綜合性學科， 控制和控制系統在人們的生活和生產中有廣泛應用， 疫情背景 下本單元以無接觸手部消毒控制系統的設計為載體， 學習控制及其設計的知識， 了解不同種 類的控制， 理解控制系統中控制的目標、控制的過程和控制的機制等的含義， 有助于發展良
好的邏輯思維及運用控制方法解決問題的能力。
3、單元教學設計意圖
兼顧理論學習與實踐應用， 應用所學的控制知識設計制作無接觸手部消毒控制系統， 并 結合所學知識進行優化，培養通用技術學科核心素養：技術意識、工程思維、創新設計、圖
樣表達、物化能力。
三、單元內容分析
1.單元內容
本單元作為《技術與設計 2》的結束單元， 是在《技術與設計 1》中學習設計的相關知
識， 經歷了完整的設計過程后， 再結合結構及其設計、流程及其設計、系統及其設計的相關
知識，升級設計理念，運用控制方法解決實際問題。
單元內容 核心素養及表現要點 課標要求 項目實施
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 五、開環控制和 閉環控制 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。 理 解 控 制、控制系統 的含義及在生 產和生活中的 應用，通過案 例分析了解手 動控制、自動 控制、智能控 制的特點。 設置 情境， 建立 任務—— 無接觸手 部消毒控 制系統的 設計。
第二節 控制系統 的組成和描述 （1 課時） 一、控制系統的 組成 二、控制系統的 框圖表示 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。 熟悉簡單 的開環控制系 統和閉環控制 系統的基本組 成 與 工 作 過 程，理解其中 的控制、執行 器等的作用， 了解干擾現象 和反饋原理， 并用方框圖表 達控制系統的 工作過程。 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。
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 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。 根據控制 系統的控制要 求，確定被控 量、控制量， 進行簡單的控 制系統的方案 設計，并搭建 個簡易的控制 系統裝置，進 行調試運行和 綜合評價。 設計 與制作無 接觸手部 消毒控制 系統。
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 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。 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。
綜合學習活動 （1 課時） 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。 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。
2.單元項目實施
《無接觸手部消毒控制系統的設計》在《控制及其設計》的第一節課《了解控制》即可 創設情境， 拋出設計任務， 了解其中的控制現象；然后分析其控制的實現需要哪些組成部分、 控制如何一步步實現；接下來讓學生嘗試進行設計；設計、制作中難免遇到問題，設法去解 決；設計制作完成進行測試，發現干擾因素并嘗試消除。整個項目活動過程串連了《了解控 制》、《控制系統的組成和描述》、《簡單控制系統的設計》、《控制中的干擾》， 學生得
到的不再是“點”狀、“碎片式”的知識，他們的眼中不再是一棵棵樹木，而是整片森林。
四、學習者分析
控制是生活中常見的技術現象， 在此之前學生沒有從技術理論層面分析和理解。在學習
了《技術與設計 1》和《技術語設計 2》前三章的內容， 學生對結構、流程、系統的相關知
識有一定的儲備， 學生學習控制的不同類型、控制系統的組成和描述相對較容易， 但學會用
控制方法解決實際問題存在一定困難。
五、單元學習目標
1.理解控制、控制系統的含義及其在生活和生產中的應用。
2.了解手動控制、自動控制和智能控制的特點。
3.熟悉簡單開環控制、閉環控制的基本組成和工作過程，了解反饋的基本原理。
4.理解控制系統中控制器、執行器和被控對象等的作用， 能用方框圖對一個控制系統進
行表達。
5.能夠分析簡單的被控對象的基本特征，確定被控量、控制量。
6.能進行簡單的控制系統的設計，并制作個簡單的控制裝置， 能夠對設計方案進行優
化。
7.了解簡單的干擾現象及其對控制功能的影響，了解克服干擾的基本方法。
六、單元教學重點及難點
教學重點：
1.控制的分類。
2.控制系統組成和描述。
3.控制系統的設計。
教學難點：
1.開環控制系統、閉環控制系統的辨別。
2.控制系統的設計。
七、教學資源
1.課件：每課時一組。
2.圖片：
3.視頻：
4.實物： 一系列標準件、元器件及教具。
八、建議反思
本單元關于辨別開環控制系統、閉環控制系統， 控制的組成與描述， 學生不易理解， 為 增加學生學習興趣和便于理解， 應從學生熟悉的簡單案例出發， 引導學生學習和分析。學生 對于控制系統的設計， 用到陌生的標準件及元器件需要要補充相關知識， 設計之初應注重引
導，打開思路，設計制作過程了注重引導發現問題，尋找解決問題的辦法。
九、教學評價
1.學生對控制相關知識的掌握情況。
2.學生學習和實踐活動參與的積極性。
3.小組合作中，學生的生生合作情況。
4.學生在設計制作活動中是否能提出自己的看法和見解。
5.學生設計制作產品的完成情況。

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