控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施
教 材：（鳳凰國標(biāo)教材）普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書 通用技術(shù)（必修2）
文檔內(nèi)容：控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施
章 節(jié)：第四單元 控制與設(shè)計(jì) 第四節(jié) 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施
課 時(shí)：共2課時(shí)
說課內(nèi)容：第1課時(shí)，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路
作 者：海南省?？谑械谝恢袑W(xué) 郭勇
一、 說教學(xué)依據(jù)
1、教材分析
“控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施”是《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》“控制與設(shè)計(jì)”全單元教學(xué)內(nèi)容的綜合與總結(jié)，它既是控制知識(shí)的實(shí)踐過程，又是控制思想方法集中體現(xiàn)，也是學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)的一種體現(xiàn)。
“控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施”由“控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路”和“控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施案例”兩部分組成，前者是后者的的基礎(chǔ)。“控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路”內(nèi)容關(guān)注學(xué)生的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析能力培養(yǎng)，通過學(xué)習(xí)明確所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的要達(dá)到的目的，被控對(duì)象的特征，被控量、控制量分別是什么等，能形成初步控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，掌握控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法和形成設(shè)計(jì)的一般思路?！翱刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施案例”則側(cè)重于控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、模擬實(shí)施，調(diào)試運(yùn)行，改進(jìn)方案等。
2、本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)
能完成對(duì)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，掌握控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的思想方法和形成控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路。
3、教學(xué)目標(biāo)
（1）知識(shí)與技能
①了解簡(jiǎn)單的被控對(duì)象的基本特性，能確定被控量、控制量等，能畫出控制系統(tǒng)的方框圖，并能形成初步的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案；
②掌握形成初步的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的思想方法和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路。
③能綜合考慮設(shè)計(jì)實(shí)施中的各種因素，能對(duì)方案進(jìn)行權(quán)衡比較，能根據(jù)設(shè)計(jì)方案制作原型或模型，并進(jìn)行調(diào)試與改進(jìn)（第二課時(shí)）。
（2）過程與方法
①參與課堂活動(dòng)，對(duì)課堂案例（“地震報(bào)警器”、“對(duì)花棚內(nèi)光照強(qiáng)度控制系統(tǒng)”）的分析、設(shè)計(jì)、權(quán)衡比較過程；
②學(xué)會(huì)從控制的角度分析問題，能綜合運(yùn)用所學(xué)的控制知識(shí)解決一些實(shí)際問題。
（3）情感、態(tài)度、價(jià)值觀
①通過課堂活動(dòng)，掌握形成初步的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的思想方法和及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路，體驗(yàn)控制的樂趣。
②感受技術(shù)解決生活問題和獲得勞動(dòng)成果所帶來的喜悅。
③形成“問題來源于生活，設(shè)計(jì)服務(wù)于生活”的意識(shí)及價(jià)值觀。
4、學(xué)情分析
(1)、學(xué)生學(xué)習(xí)能力分析
在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容之前，學(xué)生已經(jīng)系統(tǒng)學(xué)習(xí)過控制設(shè)計(jì)有關(guān)的知識(shí)。了解、掌握簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的工作過程與方式，理解開環(huán)、閉環(huán)控制系統(tǒng)以及干擾、反饋等相關(guān)知識(shí)，對(duì)一些簡(jiǎn)單的控制已經(jīng)能畫出方框圖。同時(shí)在《技術(shù)與設(shè)計(jì)1》與《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》中經(jīng)歷了一些設(shè)計(jì)和制作的全過程，一定程度上了解設(shè)計(jì)過程的各個(gè)環(huán)節(jié)及制作的基本方法和手段，學(xué)生對(duì)日常生活中常見的電子、電路及機(jī)械控制有所了解，但專業(yè)性的知識(shí)有所欠缺，教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮，否則會(huì)給控制的設(shè)計(jì)和實(shí)施帶來一定的困難。
(2)、學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和興趣分析
心理學(xué)研究證明，學(xué)生對(duì)于感興趣的事物，他的意識(shí)，注意都傾向并集中到其上面，識(shí)記的能力、思維的效果也都好。而遠(yuǎn)離學(xué)生的生活，枯燥無味的理論難于激發(fā)起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。教師在課堂教學(xué)過程中，要緊密聯(lián)系生活實(shí)際，從學(xué)生現(xiàn)實(shí)生活所接觸的現(xiàn)象向技術(shù)內(nèi)容延伸，使學(xué)生從中得到感染并與之產(chǎn)生共鳴，從而獲得積極的情感體驗(yàn)。
(3)、學(xué)生學(xué)習(xí)資源分析
我校目前配備實(shí)驗(yàn)室2間，設(shè)備工具主要是木工和金工方面，缺乏電子控制方面資源，且學(xué)生獲取電子方面的資源也比較困難，但學(xué)生身邊生活資源（如礦泉水瓶、易拉罐、包裝箱、籃球、報(bào)警玩具車等）非常豐富，控制實(shí)施項(xiàng)目安排應(yīng)充分考慮。
5、本節(jié)教學(xué)難點(diǎn)
學(xué)生在課堂活動(dòng)中分析、歸納、推理，形成初步的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的思想方法和及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路。
二、說教學(xué)設(shè)計(jì)思想
1、說教學(xué)理念
“技術(shù)課程立足于學(xué)生的直接經(jīng)驗(yàn)和親身經(jīng)歷，立足于‘做中學(xué)’和‘學(xué)中做’”。課堂教學(xué)以控制系統(tǒng)項(xiàng)目分析、設(shè)計(jì)為主線，創(chuàng)設(shè)情境，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的全員參與和全程參與的教學(xué)理念，提倡學(xué)生的親手操作、演示、親歷情境、親身體驗(yàn)進(jìn)而獲得情感態(tài)度、價(jià)值觀以及技術(shù)能力的發(fā)展。
2、說教學(xué)方法與手段：
堅(jiān)持“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)”的原則，根據(jù)學(xué)生的心理發(fā)展規(guī)律，采用學(xué)生參與程度高的學(xué)導(dǎo)式討論教學(xué)法。以教具演示及情景教學(xué)為輔，根據(jù)學(xué)生學(xué)情，創(chuàng)設(shè)真實(shí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)情境，創(chuàng)學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，在學(xué)生參與活動(dòng)基礎(chǔ)上，在老師啟發(fā)引導(dǎo)下，運(yùn)用問題解決式教法，問答式，課堂討論法，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)交流、探究并分析、歸納、推理，逐步形成自己的控制設(shè)計(jì)方案，改變滿堂灌式教育及學(xué)生被動(dòng)接受的方式，將更多的時(shí)間留給學(xué)生，轉(zhuǎn)變學(xué)與教方式，努力體現(xiàn)學(xué)生的主體性。
3、說學(xué)法指導(dǎo)
學(xué)生學(xué)習(xí)的過程實(shí)際上就是學(xué)生主動(dòng)獲取、整理、貯存、運(yùn)用知識(shí)和獲得學(xué)習(xí)能力的過程，因此，我覺得在教學(xué)中，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)，應(yīng)盡量避免單純地、直接地向?qū)W生灌輸某種學(xué)習(xí)方法。有效的能被學(xué)生接受的學(xué)法指導(dǎo)應(yīng)是滲透在教學(xué)過程中進(jìn)行的，在本節(jié)課的教學(xué)中主要滲透以下幾個(gè)方面的學(xué)法指導(dǎo)。
（1）、創(chuàng)設(shè)解決問題情境，通過教具演示，讓學(xué)生親自經(jīng)歷對(duì)控制系統(tǒng)案例觀察、分析、推理、歸納的過程，引導(dǎo)學(xué)生以可靠的事實(shí)為基礎(chǔ)，經(jīng)過探究初步形成控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路，從而使學(xué)生領(lǐng)悟到把可靠的事實(shí)和深刻的理論思維結(jié)合起來的特點(diǎn)。
（2）、讓學(xué)生情境問題中探究觀察和分析現(xiàn)象，從而得到知識(shí)構(gòu)建，能力的培養(yǎng)。
（3）在指導(dǎo)學(xué)生解決問題時(shí)，老師要給學(xué)生多點(diǎn)撥、多啟發(fā)、多激勵(lì)，要不斷地尋找學(xué)生思維和操作上的閃光點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生通過猜測(cè)、嘗試、質(zhì)疑、比較、發(fā)現(xiàn)、推理總結(jié)等探究環(huán)節(jié)，從而克服畏難情緒消極影響，促進(jìn)能力的提升。
4、教學(xué)媒體：
自制“地震報(bào)警器”教具，玻璃球、小鑼、多媒體課件等。
三、說教學(xué)過程
教學(xué)過程第一部分（大概15分鐘）
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
設(shè)計(jì)目的
回顧知識(shí)
創(chuàng)設(shè)情境
提出問題
合作探究
知識(shí)構(gòu)建
情境設(shè)計(jì)：老劉的育苗大棚需要一定強(qiáng)度的光線照射，他采用手動(dòng)方式調(diào)節(jié)光線強(qiáng)弱。當(dāng)光線較弱時(shí)，拉動(dòng)拉線使棚頂?shù)冒偃~窗葉角度變大，增加入光量；當(dāng)光線較強(qiáng)時(shí)，拉動(dòng)拉線使百葉窗葉角度變小，減少入光量，是棚內(nèi)的光照保持在一定范圍，由于手動(dòng)調(diào)節(jié)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，你能幫助他設(shè)計(jì)一個(gè)能自動(dòng)調(diào)節(jié)棚內(nèi)光照強(qiáng)度的控制系統(tǒng)嗎？能說說設(shè)計(jì)的一般思路嗎？
學(xué)生思考、討論、交流
學(xué)生思考、討論、交流、互動(dòng)總結(jié)
選擇創(chuàng)設(shè)“光控花房”情境的目的：設(shè)計(jì)載體的選擇上既要符合教材內(nèi)容，又要適合學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)，能勾起學(xué)生興趣，引起設(shè)計(jì)研究的沖動(dòng)，能確保大部分學(xué)生能參與活動(dòng)探究，達(dá)到教學(xué)目的?！肮饪鼗ǚ俊笨刂葡到y(tǒng)對(duì)學(xué)生是非常具有吸引力的，且又為課程內(nèi)容控制系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)作好鋪墊
問題設(shè)置的目的：
1、問題設(shè)計(jì)遵循設(shè)計(jì)的一般思路，有利于技術(shù)思想方法的養(yǎng)成；
2、根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)，學(xué)生樂意與同伴交流，通過設(shè)置問題，既能將更多的時(shí)間留給學(xué)生思考、探究，進(jìn)行交流、討論，轉(zhuǎn)變學(xué)、教方式，既能體現(xiàn)學(xué)生的主體性，又能培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)合作能力。
3、其中問題（3）、（4）、（5）的設(shè)計(jì)，可以幫助通過思考猜測(cè)、嘗試、質(zhì)疑、發(fā)現(xiàn)、比較、總結(jié)等探究環(huán)節(jié)，從而促進(jìn)能力的提升。
4、問題（4）、（5）分析檢測(cè)裝置安裝在A點(diǎn)還是B點(diǎn)，有助于學(xué)生在設(shè)計(jì)中形成較好的思辨、判斷的能力，并加深對(duì)開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的理解；
5、通過案例傳遞“問題來源于生活，設(shè)計(jì)服務(wù)于生活”的意識(shí)及價(jià)值觀；
學(xué)生根據(jù)情境思考完成完成材料上問題。
問題設(shè)置（印發(fā)材料給學(xué)生）：
（1）該控制系統(tǒng)控制的目的是什么？
（2）若根據(jù)棚內(nèi)光亮度進(jìn)行自動(dòng)控制，則控制系統(tǒng)被控對(duì)象是什么？被控量是什么？
（3）百葉窗葉角度一般由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)來控制調(diào)整，電動(dòng)機(jī)與百葉窗如何連接？電動(dòng)機(jī)有誰來控制它運(yùn)轉(zhuǎn)？
（4）用怎么樣的裝置檢測(cè)光照強(qiáng)度，是檢測(cè)棚外光照強(qiáng)度(A點(diǎn))還是檢測(cè)棚內(nèi)光照強(qiáng)度（B點(diǎn)）？
（5）檢測(cè)裝置裝在A點(diǎn)和裝在B點(diǎn)工作效果一樣嗎？
（6）請(qǐng)根據(jù)分析思路用方框圖表示；
根據(jù)材料及學(xué)生的回答，教師引導(dǎo)并小結(jié)設(shè)計(jì)的一般思路。
控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般思路是：明確控制目的——了解被控對(duì)象的基本特性——分析被控量和控制量——確定執(zhí)行器和控制器——確定控制類型——選擇元器件——制作、安裝、調(diào)試、優(yōu)化、評(píng)價(jià)。
學(xué)生參與總結(jié)
理解、知識(shí)構(gòu)建，轉(zhuǎn)化為方法。
教學(xué)過程第二部分（大概20分鐘）
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
設(shè)計(jì)目的
創(chuàng)設(shè)情境
引發(fā)問題
能力拓展
圖片展示，創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)問題：
在“汶川地震”“ 玉樹地震”中給人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)造成巨大損失，或許地震我們難以做到提前預(yù)報(bào)，但我們能否設(shè)計(jì)一個(gè)地震報(bào)警控制系統(tǒng)？這樣，無論白天黑夜，只要地震發(fā)生報(bào)警器就報(bào)警，提醒人們第一時(shí)間逃離至安全區(qū)域，盡可能挽救更多的生命，減少人民群眾的財(cái)產(chǎn)損失。
學(xué)生討論
發(fā)表見解
教師引導(dǎo)
1、創(chuàng)設(shè)一個(gè)聯(lián)系生活，適合學(xué)生實(shí)際，易于引起學(xué)生興趣的控制設(shè)計(jì)問題，有利于由知識(shí)構(gòu)建向能力拓展延伸。
2、地震報(bào)警器項(xiàng)目適合學(xué)生能力特點(diǎn)，沒有較為復(fù)雜的電路控制，大部分學(xué)生能理解、完成；
運(yùn)用知識(shí)
分析設(shè)計(jì)
解決問題
問題設(shè)置（印發(fā)材料給學(xué)生）
根據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般的思路，思考并地回答下列問題。
1.明確控制的目的：該控制系統(tǒng)控制的目的是什么？
學(xué)生思考、討論、發(fā)表見解
問題設(shè)置及教具演示的目的：
1、問題設(shè)計(jì)遵循設(shè)計(jì)的一般思路，有利于技術(shù)思想方法的鞏固、養(yǎng)成；
2、安排設(shè)問能有效地在探究中將意識(shí)，注意力都傾向并集中到其上面，從而獲得積極的情感體驗(yàn)。
3、整個(gè)過程始終圍繞控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)進(jìn)行，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)交流、思辨，逐步形成控制設(shè)計(jì)方案，改變滿堂灌式教育及學(xué)生被動(dòng)接受的方式，將更多的時(shí)間留給學(xué)生，轉(zhuǎn)變學(xué)與教方式，努力體現(xiàn)學(xué)生的主體性。
4、以實(shí)物（一教具、二是玻璃球砸小鑼）為例，讓學(xué)生自主演示，參與技術(shù)活動(dòng)，探究其工作原理，更容易幫助學(xué)生分析被控對(duì)象，確定控制方式和控制量，了解控制系統(tǒng)的干擾因素，便于形成設(shè)計(jì)的思路，使技術(shù)教學(xué)不再乏味。
2.分析被控對(duì)象的主要特性，確定被控量、控制量；
提問：
（1）報(bào)警信號(hào)通常有哪幾種方式？采用哪種報(bào)警方式比較合理？
（2）該控制系統(tǒng)被控對(duì)象是什么？被控量是什么？
3.采用逆推法畫方框圖
（1）地震報(bào)警器系統(tǒng)報(bào)警信號(hào)由什么來實(shí)現(xiàn)？
（2） 報(bào)警部件由什么來控制它工作？
（3）用什么樣的裝置檢測(cè)是否有地震震動(dòng)？
（4）是否能將我們分析的思路用畫出方框圖標(biāo)出出來？
（5）干擾地震報(bào)警器系統(tǒng)工作的因素可能有哪些？能否優(yōu)化、改進(jìn)？
（6）用草圖呈現(xiàn)設(shè)計(jì)方案。
根據(jù)學(xué)生的見解情況，引導(dǎo)學(xué)生參與教具“地震報(bào)警器”演示，觀察并闡述“地震報(bào)警器”系統(tǒng)工作過程。
課程小結(jié)
控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般思路是：明確控制目的——了解被控對(duì)象的基本特性——分析被控量和控制量——確定執(zhí)行器和控制器——確定控制類型——選擇元器件——制作、安裝、調(diào)試、優(yōu)化、評(píng)價(jià)。
學(xué)生參與總結(jié)
鞏固知識(shí)
教學(xué)過程第三部分（大概5分鐘）
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
設(shè)計(jì)目的
課后任務(wù)安排
1、根據(jù)課堂上分析、設(shè)計(jì)的制作地震報(bào)警器控制系統(tǒng)。
2、根據(jù)課本案例“抽水馬桶水箱的自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)”，課后利用課余時(shí)間用廢飲料瓶設(shè)計(jì)小雞自動(dòng)飲水器，下節(jié)課課堂演示、交流小雞自動(dòng)飲水器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
（點(diǎn)明下節(jié)課演示效果最好的小組作品有獎(jiǎng)勵(lì)）
1、課堂知識(shí)的延伸與鞏固，既能為下節(jié)課“控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施案例”服務(wù)，又能鍛煉學(xué)生能力；；
2、設(shè)計(jì)制作要求不高，采用塑料瓶、軟管等，材料易得，符合學(xué)生學(xué)情，安排獎(jiǎng)勵(lì)有助于學(xué)生參與興趣。
四、教學(xué)反思
1、本節(jié)課通過情境設(shè)計(jì)活動(dòng)導(dǎo)入新課，激起了學(xué)生興趣，提高了學(xué)生上好課的熱情。教學(xué)過程采取“情景導(dǎo)入--合作探究--知識(shí)構(gòu)建--能力拓展--總結(jié)提高”這一模式，體現(xiàn)了新課程的理念，積極倡導(dǎo)學(xué)生“主動(dòng)參與、樂于探究、勤于思考”，以培養(yǎng)學(xué)生“獲取新知識(shí)”“運(yùn)用新知，分析和解決問題”等能力，比較好地實(shí)現(xiàn)了知識(shí)與技能，過程與方法，情感態(tài)度與價(jià)值觀三維目標(biāo)。
2、本節(jié)課采用“創(chuàng)設(shè)情境”和在啟發(fā)學(xué)生思維的基礎(chǔ)上，發(fā)揮學(xué)生自我掌握和自我完善知識(shí)的本領(lǐng)，強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)為主的“學(xué)導(dǎo)式”教學(xué)教學(xué)策略，使學(xué)生參與到課堂中，活躍了課堂氣氛，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率。
3、關(guān)于課堂情景活動(dòng)及課后任務(wù)的設(shè)計(jì)的反思：
（1）課堂情景活動(dòng)中的問題應(yīng)一要貼近學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，二要符合學(xué)生學(xué)情，要著眼于學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，考慮學(xué)生的現(xiàn)有水平，又要考慮學(xué)生可能的發(fā)展水平，通過教學(xué)調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，發(fā)揮其潛能，超越其最近發(fā)展區(qū)而達(dá)到其困難發(fā)展到的水平，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行下一個(gè)發(fā)展區(qū)的發(fā)展。有利于學(xué)習(xí)活動(dòng)的進(jìn)行。
（2）課堂情境活動(dòng)輔導(dǎo)要及時(shí)、課堂掌握要得當(dāng)，盡可能做到要求學(xué)生能夠合作學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)、主動(dòng)研究并運(yùn)用新知識(shí)解決問題。
