資源簡介

教學內容 體驗控制系統 課時 第一課時
教學目標 1.理解人工控制與自動控制的基本概念。 2.輸入和輸出在不同控制方式下的不同形式。 3.通過簡易恒溫槽實驗掌握控制系統的關鍵環節（輸入、計算、輸出）。
教學重點 理解恒溫控制系統的組成、工作原理以及人工控制與自動控制的差異。 教學難點 運用簡易恒溫槽實驗分析溫度傳感器檢測、控制器計算及執行器輸出的過程，并解釋為何設置溫度區間進行控制的重要性。
教學準備 1.實驗器材：簡易恒溫槽裝置一套，包括溫度傳感器、加熱電阻、控制板顯示模塊等組件（或者模擬動畫）。 2.教學資料：恒溫槽實驗記錄表、相關視頻或動畫演示材料、預設不同溫度值的操作方案。
教學過程
教學版塊 教師活動 學生活動 設計意圖
情境導入 1.教師引導學生思考和討論（或觀看資源包視頻）： 日常生活中的很多情景都使用了恒溫控制，比如空調、冰箱、熱水器等，都可以抽象成簡單的恒溫控制系統。這些恒溫控制過程，能通過簡單的實驗進行模擬嗎？ 2.知識建構 在控制系統的輸入、計算、輸出環節，有些需要人工干預才能完成控制，有些可以自動控制。 學生思考生活中常見控制系統的恒溫控制過程 學生了解控制系統中控制類型。 以實際生活中的控制系統為例，引發學生探討現實生活中的恒溫控制實例及其背后的控制原理。
學習新知 一、人工控制與自動控制 1.教師講授人工控制： 生活中的有些控制系統需要人為干預才能實現控制。 （1）比如在聽音樂時，如果音量不合適，就需要人為操作來調節音量； （2）水壺燒水時，需要人為觀察到水燒開后關閉爐灶。這一類控制都需要人根據觀察或者感受來進行判斷并干預。 2.教師講授自動控制： 還有一些控制系統會測量輸出值，輸出值的變化影響到輸入端（將輸出結果作為輸入信號），再與預設的目標值（預期效果）進行比較，從而實現自動控制。 （1）有熱保溫控制系統的水壺會根據加水容量、水溫等信息自動控制燒水的時間； （2）空調系統通過溫度傳感器測量室內溫度，將室內溫度與預設溫度比較，調節出風口的風速和壓縮機的功率。 3.組織課堂活動： 讓學生對比分析人工控制（如調節音量、觀察水壺燒水狀態）與自動控制（如熱保溫水壺、空調系統）的特點和實際應用案例。分小組討論并填寫下表。 控制系統控制方式輸入計算輸出音響系統人工控制轉動調節旋鈕無音量增大、減小普通水壺燒水人工控制關閉爐灶無水停止沸騰熱保溫水壺自動控制檢測水溫<85℃檢測值（85-100)啟動加熱空調系統自動控制溫度<22℃檢測值 （22-27)啟動制熱
二、恒溫槽實驗 1.教師講解恒溫槽實驗： 可以通過簡易恒溫槽實驗，模擬恒溫控制過程，觀察輸入、計算、輸出三個環節，來分析這個控制系統的運行過程。 簡易恒溫槽控制系統的主要組成和功能 設定：預設恒溫溫度。 檢測：溫度傳感器檢測槽內溫度，并顯示在控制板顯示模塊上。 調節：檢測到的槽內溫度與預設的恒溫溫度進行比較，當槽內溫度低于預設溫度時，啟動加熱電阻進行加熱，當槽內溫度等于預設溫度時，關閉加熱電阻。 2.學生實踐：模擬恒溫槽控制系統的運行實驗 啟動恒溫槽控制系統（在電子資源包），設定一個恒溫溫度數值，如37℃，然后觀察系統運行的狀態，分析該系統的輸入、計算、輸出，完成恒溫槽實驗記錄表。 通過實驗數據，可以發現這個控制系統屬于自動控制系統。恒溫槽加熱電阻是否啟動，跟溫度傳感器的檢測溫度和預設恒溫溫度有關。 一般來說，在設計控制程序時，需要設置一個溫度區間來控制是否執行加熱。例如，把溫度控制在36~38℃的區間內，當溫度低于下限36℃時啟動加熱，當溫度達到上限38℃時停止加熱。 試一試： 修改恒溫槽設定的恒溫溫度數值，觀察恒溫槽的運行狀態。 學生學習兩種控制方式 學生討論填寫表格 組織學生分組操作簡易恒溫槽實驗，明確各組成部分的功能。 按照實驗步驟設定預設溫度、啟動控制系統、觀察并記錄數據。 分析實驗結果，闡述該恒溫槽控制系統是通過自動測量溫度并與預設值比較，進而決定是否啟動加熱電阻，實現溫度自動調節。 布置任務，要求學生改變恒溫槽的預設溫度數值，觀察并記錄新狀態下系統的運行情況。 通過講解和舉例，讓學生理解控制系統中的人工干預與自動反饋機制。 強調在控制系統中，無論是人工操作還是自動控制，都需要輸入信息、處理信息并據此產生輸出動作來達成控制目標。 描述并比較輸入和輸出在人工控制及自動控制方式下的表現形式 實踐活動，讓學生觀察和記錄生活中控制系統的控制方式、輸入與輸出情況，然后分享交流。 模擬恒溫控制系統的工作流程，通過簡易恒溫槽實驗掌握控制系統的關鍵環節（輸入、計算、輸出）。 引導學生關注生活中的信息技術應用場景，培養其對自動化控制技術的興趣，并體會其在日常生活中的重要性 進一步加深對控制系統動態響應的理解。
練習 根據實驗數據，分析恒溫槽實驗控制時為什么要設置溫度區間。
回顧總結 總結本節課學習的主要內容，回顧人工控制與自動控制的區別，以及恒溫槽實驗所揭示的自動控制系統工作原理。 學生交流分享 回顧所學，展望回來
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