資源簡介

二 控制系統的工作過程和方式
一、教學目標分析
知識目標：
1、 熟悉簡單的開環控制系統的基本組成和簡單的工作過程。
2、 熟悉閉環控制系統的基本組成，理解其中的控制器、執行器的作用。
3、 掌握控制過程的一般描述方法。
行為目標：
　　通過分析和比較，了解開環控制與閉環控制系統各自的控制特征及其之間的差別。
情感目標：
使學生感覺、體驗控制設計的一般思想方法和技術方法，激起學生設計的欲望，培養學生富于想象、善于批判、勇于創新的個性品質。
能力目標：
　　學生學習本課后可以對簡單的開環控制系統和閉環控制系統的工作過程進行分析，并能對一些控制系統提出改進意見。
二、教學內容分析
本節內容是本章的第二節，第二、第三節是本章的第二教學單元，是本章的教學重點，應將本節視為重點中的重點。教材從學生熟悉自行車行駛的速度控制和電風扇的風速控制開始，在根據學生的知識水平引入游泳池注水系統控制以及改進游泳池注水系統控制，從而達到對開環控制和閉環控制的分析和對比的目的。再者根據開環控制和閉環控制的工作過程分析，讓學生掌握分析控制系統工作過程的方法。
重點難點：
重點：通過具體控制系統案例的分析，培養學生的分析控制系統的能力，能說清楚簡單的開環控制系統和閉環控制系統的基本組成，以及它們是如何實現控制的。
難點：開環控制系統和閉環控制系統的分析和對比。學生的學習狀態分析 學生學習了第一節控制手段和應用，理解控制的含義，但對什么是開環控制什么是閉環控制是空白，這就需要通過多個案例進行對比才可以讓學生掌握開環控制和閉環控制以及它們的組成和工作過程。在本主題中，根據課程標準的要求，以及限于學時以及高中學生現有的知識水平，對控制系統中的控制器、執行器、傳感機構和被控對象等環節只限定于一般性的理解，不作進一步的要求，不去探討其內部的工作過程，只了解其輸入和輸出之間的關系就可以。
三、教學策略
本節課根據教學內容的特點及教學目標上的要求,我主要采用了教師講授、學生閱讀、實物演示、討論交流等教學方法，運用多媒體展示等教學手段。讓學生自主思考，教師充分引導，發揮學生的主體主動性。通過多媒體展示案例，實物案例，學生分析案例，教師點撥，讓學生自主思考，以及分組討論，然后形成結論，最后教師總結，并點明本節課的知識點。本節課主要是通過師生互動與交流來達成。
四、教學過程
（一）導入新課
組織學生游戲：
（1） 在墻上貼一張畫有娃娃臉輪廓的頭像，參加游戲的同學在畫前3米的地方蒙上眼睛，然后走向頭像，并用手中的畫筆給畫添上鼻子或眼睛。
（2） 不蒙眼睛的情況下，畫鼻子或眼睛。
點評：（1）畫得東倒西歪，很有意思。（2）畫得又準又好。
師：兩種工作過程一樣嗎？
生：不一樣。
師生總結區別：不蒙眼睛時，我們可以調整自己前進的路線和畫筆的落點，反之，由于看不到目標，我們無法對前進的路線和畫筆的落點進行調整。
師：我們這節課一起學習兩種不同的控制系統以及它們的工作過程。
（二）進行新課
案例分析：
(1)電風扇的風速控制：（師生共同分析）
通過改變電機的轉速來控制實現，給電風扇設定風速檔位，電機就以一定的轉速帶動扇葉轉動，輸出預定的風速。
風速控制是該控制系統的輸入，扇葉轉速是該控制系統的輸出
（一個檔位對應著一個風速）
(2)自動門控制系統(P103) (教師講授)
工作過程：
1、 當有人到達門前某一距離時，傳感器感知，并發出“有人”的信號；
2、 控制器接到傳感器傳來的信號后，經變換放大后傳給電動機（這里的電動機叫做執行器，也稱為驅動器）
3、 電動機根據傳來的開門信號轉動,門被打開(這里的門叫做被控對象，也稱為被控對象)
4、控制器保持開門信號延時（如10S）后，自動發出關門信號，電動機反轉，門重新關閉。
(3)游泳池注水控制系統（師生共同分析）
如果進水管單位時間的水流量一定，那么游泳池水位的高度和進水時間是一一對應的，我們就可以通過設定注水時間，使游泳池的水位達到希望的高度。
小結：三個例子的共同點：控制系統的輸出量不對系統的控制產生任何影響，這種控制系統稱為開環控制系統。
例子：蒙上眼睛，用手中的畫筆給畫添上鼻子或眼睛
十字路口的紅綠燈定時控制系統
控制系統展示：自制的恒溫箱控制系統
觀察：
師：如何工作的？
生：給恒溫箱輸入設定溫度，通電后，日光燈發光，使恒溫箱的溫度達到設定溫度，當溫度超過設定溫度，恒溫箱的雙金屬片斷開，溫度下降，溫度低于設定溫度，恒溫箱雙金屬片連接，溫度上升。這樣，可以使恒溫箱保持設定的溫度。
師：該控制系統跟前面三個例子的工作過程是否一致？控制系統的輸出量是否對控制系統的工作過程產生影響？
老師引導，學生討論分析，恒溫箱的工作過程：
師：這種控制系統稱為閉環控制系統：我們把系統的輸出量返回到輸入端并對控制系統過程產生影響的控制系統稱為閉環控制系統。
分組討論交流：我們能否針對游泳池注水控制系統進行改進，改為閉環控制系統？
對個小組的改進給予點評及肯定，經過大家的權衡，選擇最好的方案：
例子：不蒙眼睛的情況下，畫鼻子或眼睛；投籃過程；馬桶水箱的工作過程等
師生總結開環控制系統和閉環控制系統的區別：
（1）工作原理的對比：
開環控制系統：控制系統的輸出量不對系統的控制產生任何影響。
閉環控制系統：系統的輸出量返回到輸入端并對控制系統過程產生影響。
（2）工作過程的區別：
開環控制系統：
閉環控制系統：多了比較環節和檢測裝置
（2） 信息傳遞過程：
開環控制系統：信息路徑一條：自輸入端傳至輸出端，不存在信息逆向流動。
閉環控制系統：信息路徑兩條：一條自輸入端傳至輸出端，另一條是輸出端信息經反饋環節返回到輸入端的比較環節，形成一個閉合的環路。
五、本節課小結：（師生共同完成）
1、 什么是開環控制系統以及開環控制系統的工作過程。
2、 什么是閉環控制系統以及閉環控制系統的工作過程。
3、 開環控制系統和閉環控制系統的區別。
六、作業
課本P-107頁第1、2、3題
七、教學反思
1、 在進行教學設計時我發現要設計好本節課有一定的難度，因為本課內容、案例都較為抽象，較難突破知識的重點、難點。
2、 在教學中我發現教材的重組、優化是順利、完滿達成教學目標的關鍵，課本中的教學內容、素材必須經過優化和重組，使之更貼近學生的實際，讓學生更易于理解、接受和運用。
3、 通過教學實踐我覺得本節課的設計，方向很正確，通過師生共同分析5個案例，盡量密切聯系學生的生活實際，在課堂中引入了本學校自制的恒溫箱，可以引起學生的創作興趣和意識。

注：本教案參考“普通高中通用技術課程網”的相應的教案。

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