苏教版高中通用技术 必修2 4.4 控制系统的工作过程和方法（教案）

控制系统的工作过程与方式（一）
开环工作系统
一、教学目标
1.通过小风扇的例子，归纳控制系统的基本特征；
2.了解开环控制和闭环控制的特点；
3.分析典型案例，熟悉简单的开环控制系统的基本组成和简单的工作过程
4、逐步形成理解和分析简单开环控制系统的一般方法
二、教学内容分析
本节是“控制与设计”第二节的内容，其内容包括“控制系统”、“开环控制系统与闭环控制系统的组成及其工作过程”。生活中处处有控制系统，但是学生对此类现象习以为常，很少会主动深入地去思考。本节课的主旨就是引导学生从技术的角度，用控制的思维去观察分析身边的控制案例。
本节课从学生身边的控制案例——小风扇入手，归纳出控制系统的基本特征。再从如何设计游泳池的自动控制系统这个问题入手，让学生了解开环控制系统和闭环控制系统，并侧重对开环控制系统的工作过程、方框图、重要参数进行分析。
三、学习者分析
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，获得了有关控制及其应用的初步感性认识和体验，但是对控制的基本工作方式和工作机理还缺乏了解。
四、教学资源准备
多媒体设备、相关图片资料、实物等
五、教学过程
序号 教学步骤 教师活动 学生活动
1 复习导入 在之前的课上，我们学习了什么是控制，控制系统的手段和应用。控制：人们按照自己的意愿或目的，通过一定的手段，使事物向期望的方向发展 复习控制的手段与应用等相关内容
2 控制系统的基本特征 现在天气很热，教室里的风扇已经不能满足大家的要求了，便携的小风扇成了随处可见的风景。那么小风扇的工作过程是怎么样的？（展示图片和实物，让学生思考）摇动手柄/拨动开关——控制电路——马达——扇叶——风速这些部件构成了一个控制系统，开关是输入，风速是输出。任何一种控制的实现，都要通过若干个环节共同实现，这些环节所涉及的装置就构成了一个系统，成为控制系统。控制系统的输入和输出有一定的对应关系。 夏天非常热，几乎每个学生都有准备一个小风扇，因此学生对小风扇非常熟悉。从身边熟悉的物品入手，引起学生思考。归纳： 一个输入信号（如手拔开关）对应着一个输出信号（如灯亮或不亮）
3 开环控制系统与闭环控制系统 控制案例分析--游泳池：游泳池注水系统如何实现对事物状态的控制？一般来说有两种实现方式：人工控制和自动控制。例如游泳池的注水系统；如果是人工来操作。 理解任何控制现象，都要明确：控制的对象是什么 游泳池控制的目的/要求：达到给定的水位控制手段：人工具体过程：给定水位——人眼观测实际水位——到达给定水位，手动控制关闭阀门。在这个例子中，人参与到了控制过程中，就叫人工控制，但是很辛苦并且效率较低。自动控制该如何实现？其关键就是用控制装置来代替人在上述过程中的直接作用。在控制系统中，如果单位时间的水流量是一定的，那么水位的高度和进水的时间就是一一对应的。我们就可以通过设定注水时间，使游泳池达到希望的高度。假设注水的时间是2小时，设定到定时器中，开启水阀注水，一旦时间到达，定时器就会通知水阀门关闭。怎样用更简洁的语言来描述这一控制过程 画出方框图。在这个控制系统中，其水位是根据水流量（水阀的开度）和进水时间来决定的。 开环的含义：控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响对各个量进行说明，并且简化为统一使用的框图。 如果输出量因各种原因发生了变化，而使实际水位达不到原先的标准。系统是无能为力的。其精度的保证，在输出不变的情况下，完全靠实现的校准。一切按时间顺序单向运行的系统都是开环系统。3.开环控制系统与闭环控制系统（1）开环控制系统：没有反馈，信息单向传递举例：电风扇速度控制、用计时器控制注水（2）闭环控制系统：有反馈，信息流向形成一个闭合环路 提出问题：如何实现游泳池的自动控制。通过分析游泳池的三种控制方式，让学生了解人工，开环，闭环三种控制的不同。列出开环系统的工作方框图。
4 开环控制系统的基本组成和工作过程 展示闭环控制系统，简略说明闭环控制系统与开环控制系统的区别。引导学生归纳出开环控制系统的一般框图 在老师引导下分析开环控制系统实例的组成和工作过程，并掌握用框图来表达控制系统的组成和工作过程的方法。
5 开环控制系统经典应用案例分析 那么我们生活中，有哪些控制系统是属于开环控制系统？红外水龙头/全自动洗衣机/光控灯（图片展示，让学生选择）让我们来具体研究下光控灯——光控灯是怎么工作的？路灯的人工控制流程：路灯的电子控制流程： 让学生思考生活中的开环和闭环控制案例。
6 体验开环控制系统 1. 说明电子积木的使用方法2. 利用电子积木搭接一个声控灯的模型。 让学生在操作中体验开环工作系统。
7 小结 教师引导、补充 学生归纳、整理本课内容，学习收获
六、教学反思
在生活中，控制系统无处不在。本节课旨在通过对生活中常见控制系统的案例分析，让学生发型并思考身边的控制现象，有助于学生将日常所见控制事例上升到运用技术思想和方法理解并分析，并学会应用简单的开环控制方法来解决现实生活中遇到的问题，有助于发展学生良好的逻辑思维品质。但是本节课的不足之处也很多，最后的电子积木试验内容安排较为简单，学生的感受不够深刻，应该再改进一些。