資源簡介

高中通用技術(shù) 技術(shù)與設(shè)計2 (蘇教版)
第四單元 控制與設(shè)計
第三節(jié) 閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾和反饋（第三課時)
教 學(xué) 案 例
天津大學(xué)附屬中學(xué) 劉歡
天津市第109中學(xué) 張金龍
一、教學(xué)設(shè)計：
（一）教學(xué)目標(biāo)：
1．知識與技能：
（1）了解功能模擬方法和黑箱方法的含義
（2）了解功能模擬方法和黑箱方法的應(yīng)用。
2．過程與方法：
運用所學(xué)知識，激發(fā)出學(xué)生對于克服控制中的干擾的創(chuàng)新思維；能綜合各種控制系統(tǒng)的有關(guān)知識，獨立分析簡單的克服干擾的方法。
3．情感、態(tài)度與價值觀：
通過對干擾實驗的體驗和觀察，獲得對干擾的感性認(rèn)識。
（二）教學(xué)重點、難點：
1．教學(xué)重點：
（1）了解實際控制系統(tǒng)中會存在干擾影響控制；
　　（2）讓學(xué)生能夠分析簡單控制系統(tǒng)中的干擾，理解克服干擾的基本原則，分析克服干擾的具體方法，并結(jié)合開環(huán)和閉環(huán)控制進(jìn)行對比；
2．教學(xué)難點：
功能模擬方法、黑箱方法
（三）教學(xué)策略：
1．教法：
本節(jié)課教師通過對有針對性的典型實例，進(jìn)行引導(dǎo)、講述、分析等多種教學(xué)方式，以課標(biāo)為依據(jù)，結(jié)合學(xué)生生活經(jīng)驗，努力提高教學(xué)的生動性和邏輯性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的注意力，是學(xué)生能夠建構(gòu)課本的知識點。
2．學(xué)法：
本課程的教學(xué)對象是剛剛對控制系統(tǒng)有初步了解的學(xué)生，對控制的干擾和反饋都還很模糊，因此要以學(xué)生為主體，從學(xué)生身邊的實例出發(fā)，讓學(xué)生主動參與到課堂活動中，從而理解本節(jié)內(nèi)容。
本課給學(xué)生的學(xué)法是“分析案例—合作探究—得出結(jié)論—思維擴(kuò)展”。
（四）學(xué)情分析：
學(xué)習(xí)過前幾節(jié)的內(nèi)容的學(xué)生已經(jīng)對控制系統(tǒng)有了初步的了解，但是對影響閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾因素和閉環(huán)系統(tǒng)中的反饋的作用還很神秘。學(xué)生此時的好奇心較強(qiáng)、思維也較活躍，因此在實例的選擇上要貼近學(xué)生的認(rèn)知水品和風(fēng)格，這樣才能讓學(xué)生更好的理解本節(jié)的內(nèi)容。
（五）課前準(zhǔn)備：
相關(guān)資料的準(zhǔn)備（文本、圖片），多媒體課件。
（六）教學(xué)過程：
教學(xué)環(huán)節(jié) 師生活動 設(shè)計意圖
導(dǎo)入新課 復(fù)習(xí)：閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程 1．閉環(huán)控制系統(tǒng)就是系統(tǒng)的輸出端與輸入端之間存在反饋回路，輸出量對控制過程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)。 2．核心：通過反饋來減少被控量(輸出量)的偏差。 3．在加熱鍋爐的溫度控制系統(tǒng)中，可能有干擾因素：加熱爐外的環(huán)境溫度變化、加熱器的電壓波動等 4．系統(tǒng)如何克服干擾使?fàn)t溫穩(wěn)定在給定范圍內(nèi)？通過熱電偶檢測爐內(nèi)的溫度值，并與給定的溫度值進(jìn)行比較，將偏差傳給控制器進(jìn)行控制。 鞏固前面內(nèi)容，為本節(jié)內(nèi)容做鋪墊。
三、常見控制 系統(tǒng)的分 析方法 1. 功能模型法 以功能和行為的相似性為基礎(chǔ)，用“模型”模擬原型的功能和行為的方法 。2.黑箱方法通過對系統(tǒng)的輸入與輸出的關(guān)系的研究推斷系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能的方法，通過觀測黑箱外部的輸入信息(外界對黑箱的影響)和輸出信息(黑箱對外界的反應(yīng))研究和認(rèn)識其功能、特性、結(jié)構(gòu)、機(jī)理。黑箱方法應(yīng)用的例子輸入輸出需要了解的情況觀察計算機(jī)的基本性能運行應(yīng)用程序計算機(jī)的反應(yīng)計算機(jī)的基本性能測定鋼材的硬度技術(shù)試驗鋼的性能情況鋼的硬度選購電視機(jī)圖像、聲音、外殼清晰度、散熱的情況電視好壞黑箱方法最典型的應(yīng)用是中醫(yī)看病。中醫(yī)看病，主要是通過“望、聞、問、切”等外部觀察作出診斷，開方抓藥。有時遇到疑難雜癥沒有把握時，可以先投以試探性的藥物，觀察病人的反應(yīng)，并隨時增減藥物，觀其療效，一旦抓住病癥就大膽對癥下藥。這種從人體的輸入特征入手，實施“辯證論治”的方法正是黑箱方法的精髓所在。教師提問：你能舉出黑箱方法在生活中應(yīng)用的案例嗎？學(xué)生活動：列舉黑箱方法的案例，領(lǐng)會黑箱方法的含義及應(yīng)用。 通過典型案例，學(xué)生掌握黑箱方法的特點和分析問題的方法舉一反三，知識內(nèi)化
小結(jié) 1、功能模擬方法2、黑箱方法 總結(jié)本節(jié)課知識點。
課堂反饋 書后練習(xí)題 鼓勵學(xué)生全面、辯證的分析問題。
作業(yè) 復(fù)習(xí)，預(yù)習(xí)下一節(jié)
（七）板書設(shè)計
§4.3閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋
三、常見控制系統(tǒng)的分析方法：
1、功能模擬方法：
2、黑箱方法：
二、教學(xué)反思：
這節(jié)內(nèi)容與實際生活聯(lián)系比較緊密，所以在教學(xué)中要多舉例，讓學(xué)生感覺知識就在身邊。這樣理解起來比較容易，有親切感。
三、專家點評：
新時代的科學(xué)技術(shù)革命構(gòu)筑了那一高聳入云的摩天大廈，而支撐這片大廈的擎天柱就是系統(tǒng)論、信息論和控制論。功能模擬方法、黑箱方法以及上節(jié)課學(xué)習(xí)的反饋方法都是控制論的主要方法，教師通過課堂的師生互動和生生互動把教師和學(xué)生緊緊聯(lián)系在一起，深入淺出的引領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)了上述控制的思想方法，并且貫穿在教學(xué)的整個過程。案例貼近學(xué)生生活，讓學(xué)生分析討論，學(xué)生嘗試用自己的眼睛認(rèn)識控制方法，感受控制方法帶來的新變化。
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