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12:03:004.2控制系统的组成和描述濉溪县孙疃中学孙永恒2015年10月26日一、说教材1、本节课的地位和作用本节课是普通高中通用技术粤教版《技术与设计2》第四单元第二节的内容。安排在学生了解了控制的概念、控制系统的分类之后，是对控制概念的进一步学习。在本节课中，结合前节的内容，将控制过程中完成不同功能的各个部分看成一个个模块，以此为基础，引导学生发现各类控制系统中的共性，从而引入控制器、控制量、被控对象和被控量等概念。接着，用更一般性的方式将一个控制系统用控制器、控制量、被控对象和被控量等功能框来表示，即控制系统的框图表示法。框图表示法是分析控制系统的常用手段之一，它是各类控制系统的一种抽象。12:03:00濉溪县孙疃中学2一、说教材1、本节课的地位和作用从本节内容来说，它对系统组成的分析及使用框图描述系统内部实质，既对上一节开环和闭环控制系统相关概念的深化，也为下一节设计简单的控制系统奠定理论基础。我准备分两个课时完成本节的教学，本课时为第一课时。12:03:00濉溪县孙疃中学3一、说教材2.学情分析学生在前面的学习中已经学习和分析了控制在生活生产中的应用，获得了有关控制系统的概念及其应用的初步感性认识和体验，但是对控制系统的基本组成、相关概念及一般描述方法还缺乏更深的了解，他们对进一步了解控制系统的知识是有探究欲望的。结合生活中的具体控制系统的应用案例分析，进一步分析控制系统案例中控制是如何工作的，以及有怎样的工作方式，是学生学习的重难点。生活中不乏简单控制系统的应用，但学生不一定会从技术层面对其分析思考。本部分内容的学习，正是要引导学生从技术的角度、用控制的思维看周围的世界，分析其道理。12:03:00濉溪县孙疃中学4一、说教材3.教学目标知识与技能：熟悉简单的开环控制系统的基本组成和简单的工作过程；熟悉闭环控制系统的基本组成，能画出一个简单的控制系统的框图；理解控制系统中的控制器、执行器的作用；初步理解开环与闭环系统的区别。过程与方法：结合具体案例,分析各类系统的工作过程，并能画出开环或闭环控制系统方框图。情感态度与价值观：通过自主探究，培养学生科学探究精神，增强学生对控制技术的探究能力并应用于实际的生活。12:03:00濉溪县孙疃中学5一、说教材4.教学重点和难点教学重点：掌握控制器、控制器、被控对象和被控量等概念。教学难点：掌握具体实例分析方法，弄清楚控制器、控制器、被控对象和被控量等概念。12:03:00濉溪县孙疃中学6二、说教法游戏教学法：在教学中加入小魔术，激发兴趣，让学生建立起对控制系统的感性认识。在自制玩偶中体验控制的过程。案例分析法：对比不同的案例比较、分析，归纳出共同点，引出教学重点。逆推法：采用逆推法来分析控制系统的工作过程，突破教学中的难点。12:03:00濉溪县孙疃中学7三、说学法1.自主探究法：本节课内容抽象，理论性强。学生在教师设计的问题情境中进行自主探究，通过这种学习方式，充分调动学生的积极性，充分体现了学生的认知主体作用。在这一过程中，学生可以在老师启发、引导、提示下沿概念框架逐步攀升。2.小组合作法：学生以小组为单位共同完成任务，鼓励优秀学生帮助基础较差的学生，通过在具有团体性质的争论中，学生就更容易发现差异，在思维的碰撞中，学生对问题的认识将会更加深刻。从而完成从具体到抽象、从模糊到准确、从单一到系统的思维训练。12:03:00濉溪县孙疃中学8四、说教学过程（一）﹑演示魔术，导入新课演示魔术：用手势（意念）控制矿泉水瓶中的番茄包的升降和停止。设计意图：从小魔术开始，激发学生学习兴趣。体验：学生自己参与体验，并说出是什么控制着番茄包，如何控制的？引导学生揭开魔术谜底。并复习控制的概念。12:03:00濉溪县孙疃中学9四、说教学过程（二）、控制系统的组成1、开环控制系统分析例1：教室的电灯开关控制过程。12:03:00濉溪县孙疃中学10四、说教学过程例1：教室的电灯开关控制过程。分析：一个输入信号（如手拔动开关），对应着一个输出信号（如灯亮或灯熄）。如果用框图来表示这个控制过程就是：输入信号（手的动作）→开关→灯→输出信号（灯亮或灭）。开环控制系统的特征：系统的输出量仅受输入量的控制，输入量到输出量之间的信号是单向传递。12:03:00濉溪县孙疃中学11四、说教学过程例2：投飞镖的控制过程。分析过程：设计意图：通过两个不同控制系统，分析其基本特征和工作过程，为下节课的开环控制系统的一般控制框图的理解作好铺垫。12:03:00濉溪县孙疃中学12四、说教学过程2、闭环控制例3：骑自行车的控制过程：分析过程：正是有了眼睛这个反馈环节，我们才能够使自行车始终行驶在正确的道路上。12:03:00濉溪县孙疃中学13四、说教学过程骑自行车这个控制系统由以下部分组成：（1）期望值（基准值）——道路的方向（2）比较器——大脑（3）控制器——大脑（4）执行器——肢体（5）控制量——力（6）被控对象——自行车（主要是车头）（7）被控量——行驶方向（8）反馈环节——眼睛（包括神经系统）12:03:00濉溪县孙疃中学14四、说教学过程闭环控制系统具有多样性，但他们的一般结构形式如下图所示：12:03:00濉溪县孙疃中学15四、说教学过程3、控制系统的组成(以骑自行车为例)：（1）输入量——即控制系统的给定量。（2）控制器——控制命令的发出者，即对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件。（大脑）（3）执行器——将控制器发出的信号转换成能影响被控对象的信号的装置，即直接对被控对象进行控制的装置或元件。（人的肢体）12:03:00濉溪县孙疃中学16四、说教学过程3、控制系统的组成(以骑自行车为例)：（4）控制量——能对被控对象产生作用，从而使被控量发生变化的量，即被控对象的输入，也即执行器的输出信号。（力）（5）被控对象——对被控量进行调整时所操作的对象，即控制系统中所要求控制的装置和生产过程。（自行车）（6）被控量——系统的控制目的，即被控对象的输出，也即控制系统所要控制的量。（自行车的行驶方向）12:03:00濉溪县孙疃中学17四、说教学过程例4：可调光台灯的控制中（不包括人），请指出控制器、执行器、控制量、被控对象、被控量分别是什么？控制器：调光电路执行器：调光电路控制量：旋钮的旋转角度被控对象：台灯（主要是旋钮）被控量：台灯的亮度12:03:00濉溪县孙疃中学18四、说教学过程（三）﹑小结12:03:00濉溪县孙疃中学19四、说教学过程（四）﹑课堂练习1、家用缝纫机的缝纫速度控制系统。2、电冰箱的温度控制系统。3、抽水马桶自动控制系统。4、交通路口红绿灯自动控制系统12:03:00濉溪县孙疃中学20四、说教学过程（四）﹑课堂练习1、家用缝纫机的缝纫速度控制系统。回答：属于开环控制系统。分析，框图表示：12:03:00濉溪县孙疃中学21四、说教学过程（四）﹑课堂练习2、电冰箱的温度控制系统。回答：属于闭环控制系统。分析，框图表示：12:03:00濉溪县孙疃中学22四、说教学过程（四）﹑课堂练习3、抽水马桶自动控制系统。分析，回答：属于开环控制系统。12:03:00濉溪县孙疃中学23四、说教学过程（四）﹑课堂练习4、交通路口红绿灯自动控制系统分析，回答：属于闭环控制系统。12:03:00濉溪县孙疃中学24