資源簡介

《控制系統的基本組成與工作過程》教學設計
海南省文昌中學 楊 柳

一、教材分析
本課教學內容為蘇教版《技術與設計2》第四單元“控制與設計”的第二節“控制系統的工作過程與方式”的第1課時，其內容包括“控制系統的含義及其特點”與“開環控制系統的基本組成與工作過程”，是學生在學習控制在生活和生產中的應用后，進一步深入學習與探討有關控制系統的組成和工作過程，并為下一課時進一步學習“閉環控制系統的基本組成和工作過程”打下基礎，因此，本課教學非常關鍵，是承上啟下的核心內容。
二、教學目標
（一）知識與技能
1、理解控制系統的含義及特點
2、掌握開環控制系統的基本組成和工作過程
3、學會開環控制系統方框圖的畫法
（二）過程與方法
1、經歷電風扇控制系統基本組成和工作過程的探究
2．體會“具體—抽象—具體”的科學思想方法
（三）情感態度與價值觀
1、通過對控制系統的設計，培養學生的創新意識和創新能力
2、通過光控電燈的應用，讓學生樹立節能意識
四、教學的重點和難點
重點：掌握開環控制系統的基本組成和工作過程，開環控制系統方框圖的畫法
難點：開環控制系統的基本組成和工作過程
五、教學過程
（一）情景渲染，引入課題
演示實驗：在一個電路板上連接好一個簡單的照明電路，在電路中事先連上一個光控開關，然后閉合電鍵后，發現燈泡并沒有亮。
提問：燈泡怎么不亮呢？（設疑）
學生活動：思考（可以讓一位同學上臺來檢查電路是否連接正確）
接著找一塊黑布把電路板罩起來，然后把黑布撤去，發現燈泡亮起來了。
提問：燈泡為什么又亮呢？
引導學生揭開謎底：其實老師是事先在電路中裝了一個光控制開關，當有光照射時，燈泡不亮，
當沒光照射時，燈泡就亮起來了。
這就是我們上節課所學的控制，那么這節課我們繼續探究有關控制的問題，
（二）控制系統的含義和特點
1、 提問：除了剛才實驗中的那個控制裝置外，你還能舉出哪些控制裝置？
引導學生找出生活中常見的控制裝置（如燈的開關控制，電風扇的風速控制，自動門的控制等等）
2．控制系統：用以完成一定控制任務的元、部件的組合。
這些控制系統有什么共同特點？
引導學生歸納出控制系統的基本特點：控制系統的輸入輸出之間有一定的對應關系
3．畫出簡單的方框圖

4．馬上行動：完成課本P102的練習
（三）探究電風扇控制系統的基本組成和工作過程
1．引導學生從設計者的角度分析電風扇
（１）電風扇的動作過程及功能技術要求：
給電風扇輸入一個擋位，電風扇的扇葉就轉動起來，形成風。擋位越大，扇葉轉動速度越快，風速越大。
（２）電風扇如何實現風速的大小變化：
①風是怎么形成的？（扇葉的轉動）
②扇葉是怎么轉動的？（電動機的轉動）
③電動機的轉動誰來指揮？（控制電路）
④控制電路怎樣指揮電動機轉動轉動快慢的？（輸入的擋位）
2．怎樣用簡短的語言來描述這一控制過程？
3．怎樣用更簡潔的方框圖來描述這一控制過程？

（ 四）開環控制系統及其方框圖
提問：電風扇控制系統輸出量對系統的控制產生影響嗎？（沒有）
1、 開環控制系統：像這樣信息只從輸入端傳遞到輸出端，沒有信息反饋的控制系統，稱為開環控制系統。
２、引導學生歸納出開環控制系統的一般框圖

（五）知識遷移：對光控電燈控制系統的分析
下圖為前面演示實驗中光控電燈系統的控制過程和原理，請結合該圖，思考以下幾個問題：

（1）請說出該控制系統的輸入量，輸出量，控制器，執行器和被控對象？
（2）我們生產和生活中的哪些地方可用到該控制系統？
（3）在我們的走廊里，能否用該控制系統來控制燈泡的工作？你認為應該做哪些改動就更好？

（六）小試驗：
活動：讓兩位同學上黑板寫“開環控制系統”六個字，一個閉上眼睛用粉筆寫，另一個則睜開眼睛寫？
1．要求體驗輸出、輸入、控制器、執行器、被控對象分別是什么。
（輸入量：老師的指令 輸出量：所寫的字）
2．引導：請你寫出“閉上眼睛寫字”的控制過程方框圖。

3．對比開環控制系統的方框圖
分析：大腦——控制器，手——執行器，筆——被控對象
4．我們說閉上眼睛寫字就是開環控制。
5．思考：閉上眼睛寫字與睜開眼睛寫字的區別在哪里？為什么？
6．睜開眼睛寫字是否具備自動修正的能力？
從而提出新問題：在控制系統中如何才能具備自動修正的能力？這就是我們下節課程要學習的閉環控制系統

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