控制系统的设计与实施
【教学目标】
一、知识与技能
1、能从设计的角度理解控制的一般概念和控制系统的工作过程与方式
2、了解简单的控制设计的基本知识
3、能从控制系统的设计过程中再次体验设计的一般过程
二、过程与方法
经历将控制的基本知识应用于技术实践的过程，初步掌握控制的基本思想和方法，形成清晰的控制系统设计的基本思路，发展创新精神和理论用于实践的能力。
经历控制系统的设计、制作、评价和优化改进的活动过程，初步掌握基本的技术学习方法和技术探究方法，具有初步的参与技术活动的能力，发展技术的决策能力、创新能力和终身学习能力。
三、情感、态度、价值观
熟悉从事技术活动必须具备的品质，能够安全而又负责任地参加技术活动，具有良好的合作和交流的态度，养成严谨、守信、负责、进取等良好品质
体验技术问题解决过程的艰辛与曲折，具有克服困难的勇气和决心，培养不怕困难、不屈不挠的意志，感受解决技术难题和获得劳动成果所带来的喜悦。
认识技术的创造性特征，形成实事求是、精益求精的态度，培养富于想象、善于批判、敢于表现个性，勇于创新的个性品质。
【教学内容分析】
本节课主要让学生亲历设计的过程，知道怎样通过分析被控对象的基本特性，确定被控量、控制量，从而形成控制系统的设计框图。本节课是控制系统设计的一部分，对上节课同学们设计的方案进行动手制作，在制作的过程中发现不足的地方，再进行评估和优化设计，在此过程中同时也可以让学生了解到设计是一个复杂的，循环反复的过程，好的设计作品也不是一次就可以完成的，需要多次的尝试、检验、优化才能得到。
在教学的设计中，还涉及到对教材其他章节内容的整合，例如：本章前两节的控制对象、目的、手段的分析，干扰因素的分析，以及必修一中设计的评价和交流，设计的一般原则，设计中的人际关系等内容。
【学情分析】
1.学生已经使用过设计的技术语言对设计的过程和方案进行描述；
2.经历了几个设计和制作的全过程，熟悉设计过程中的各个环节以及模型或原型制作的基本方法和手段；
3.设计制作中具体技术和专业知识（如电子、电路及机械控制知识等）有所欠缺，给控制的设计和实施带来了一定的困难；
【教学策略】
在课堂教学中，将采用“生本课堂”的教学理念。引导学生进行自主探究，小组讨论，动手实践。在小组活动中采用“小合作”与“大合作”结合的方式，引导学生进行简单的控制系统的实施、调试和再设计的过程。并让学生在设计的交流中，通过应用之前学习的设计的原则和人机关系的知识来评价自己的设计。通过学生动手实践让他们亲自体验技术试验往往是一个曲折的过程，提高学生动手实践能力，培养学生科学的精神和严谨的态度。
【教学资源】
小马达、扇叶、干电池、导线、太阳能电池板、手摇发电机（用玩具电动机、齿轮、手柄改造）
多媒体设备
【教学过程】
导入：演示自动升旗装置的运行
师：我们来分析一下这个控制系统的工作过程（通过分析自动升旗控制系统的工作原理，引导学生回答出控制系统工作过程的方框图）
师：你们觉得这个升旗装置有趣吗？那这个控制系统是怎么设计出来的呢？他的设计思路是什么，如果我们要设计一个控制系统应该怎样去设计呢？这就是我们这节课要探讨的问题。
（投影显示课题：控制系统的设计与实施）
师：同学们，你们今天热不热呀？
生：热！
师：对呀，随着春节过后气温渐渐回升，天气逐渐热起来了，这两天，很多同学反映说，天气很热，但是宿舍不允许学生自己使用插座，接220V电源，当然这也是为了同学们用电安全考虑，所以很多同学都在用小的便携简易风扇，那么很多同学都想到了运用自己在通用技术课堂上学到的知识，自己设计制作一台简易的，便携的小风扇。那么我们队这台小风扇有什么样的要求呢？
引导学生回答：①体积小，便于携带
②结构简单，易于制作
③成本低，材料易找
师：有了这样一个设计要求，我们就有了构思的方向，那在方案构思之前我们还应该进行设计分析
（课件显示设计分析）引导学生分析这个控制系统的控制目的、对象、控制量、被控量、干扰因素、开环闭环等问题。
师：经过了详细的设计分析，我们就可以进行方案的设计了，经过了方案的构思，同学们上节课已经设计了三种便携小风扇的方案，但是因为材料的限制，我们上节课没有进行模型的制作，那么现在老师也根据大家的设计帮助大家找到了相应的材料。
课件展示：方案A：1、通过控制开关，使扇叶转动
2、元器件：扇叶、小马达、干电池、开关、导线
方案B：1、太阳能小风扇
2、元器件：小马达、扇叶、导线、太阳能电池
方案C：1、手摇小风扇
2、元器件：手摇发电机、小马达、扇叶、导线
师：这是上节课一些同学的设计方案，因为没有材料，我们还没有来得及进行模型的制作，那么这节课，我们来帮助他们完成这三种小风扇的组装
学生进行控制系统的组装，在此过程中能更好的体验控制系统的工作过程和方式，并体验把方框图的理论过程落实在一个个的控制元件上。
师：请大家的动手组装的过程中同时动脑去思考：你手上拿的这个元件是控制系统的哪个部分，在组装好之后请大家把你组装的控制的方框图画出来，同时对你手上的这个控制系统进行简单的评价
学生思考并组装
组装好了之后请几个小组的同学上来展示，在展示的过程中会发现一些问题，例如：导线的连接不稳定，干电池开关的方案中连接点太多，容易接触不良。太阳能小风扇因为阳光不够无法工作，手摇小风扇太辛苦等
师：你们在组装的过程中遇到了哪些问题？这些问题应该怎么样改进和优化？
请同学们对控制系统进行方案的改进和优化，并画出草图
讨论5min，请几个小组的同学上来实践，展示
课堂小结：今天我们把之前设计的控制系统的方案进行了组装，调试和再次设计优化，那么我们在课后还需要找材料对我们今天的设计进行实施。现在我们来小结一下控制系统的设计思路。（课件展示控制系统设计的一般思路）。那么如果我们以后进行其他控制系统的设计，比如，设计一个手电筒，一个电吹风，一个水池蓄水装置，都可以按照这样的思路进行设计。
【教学反思】
公开课真的是让人成长的一个很好的平台，不管结果怎么样，在这个过程中，我已经收获了，成长了，满足了！
对于这节《控制系统的设计与实施》，我原本的教学设计是让学生做两个课堂活动，一个是手电筒的设计，一个是饲养房的光控灯的设计，前一个是开环，后者是闭环，而且两者可以有所联系，让学生把手电筒的三种设计方案应用到饲养房的光控系统中，但是在实施的过程中才发现很多问题，首先，一节课如果做两个课堂活动，每个都是蜻蜓点水，学生跟着老师“跑马观花”，看着很热闹，其实很多学生一节课下来不知所以然，其次，对于光控灯的设计，让学生自己操作有困难，如果老师去做，学生参与度又不高。于是我反复考虑后，舍弃了这个方案，同时也明白了，课堂，不追求“难”，不追求“全”，不用开环闭环都涉及，一节课中，完成一个任务，解决一个问题，就好！
后来换了一个“小风扇的控制系统的设计与实施”，我的课程设计是从发现问题——明确设计要求——设计分析——方案的构思——呈现——筛选——制作模型——调试成功。多么完美的过程，我似乎已经看到了这个课程的完满结局。可是走上课堂，又给了我沉重一击：学生的设计方案五花八门，想象力非常丰富，可是到了制作模型的环节，我能提供的材料只有三种，学生丰富的想象力找不到实现的平台，我与学生同时感受到了“理想很丰满，显示很骨感”。我又舍弃了这个教案，同时也明白：课堂不是电影，不必从开幕演到闭幕，更不必为了追求过程的完满，去牵强附会，让不同的设计方案都制作出同样的作品。
最后有了现在这样一个教案。工作这几年，也上过一些公开课，从来没有感觉这样艰难。以前的公开课，基本上是前25分钟老师讲，十分钟学生活动，五分钟课堂小结。我可以有25分钟show的时间，可以把自己的语言组织的很完美，每一句话应该怎么表达，两个问题之间应该怎样过渡，都可以做到尽善尽美，胸有成竹。可是这次的课堂，完全是学生掌握，开头讲不到五分钟，后面总结五分钟，中间的时间都是给学生的，我有一种完全hold不住的感觉。从来没有这么不安，甚至每一次走上讲台的前一分钟，心里都是忐忑的，因为不知道这节课会是什么效果。这也让我明白，作为老师，难的不在于“讲课”，而在与“不讲”，对于一个课堂，难的不在于“老师show”，而在于“学生show”，而对于这个目标，我还有很长的路要走。
不管怎样，我愿意尝试，愿意努力，把课堂交给学生，把时间交给学生，把主动权交给学生，It’s up to you!
海口实验中学 吴莉莉
课件11张PPT。自动升旗装置自动升旗控制系统的控制过程可以用下面的方框图来描述:手按开关CD唱机电动机滑轮国旗电机转速升旗速度第四单元 控制与设计第四节 控制系统的设计与实施海口实验中学 吴莉莉 春节过后，气温回升，天气渐渐炎热起来，很多同学反映说，宿舍不允许使用插座，没法自己接小风扇，那么我们能不能运用所学的知识，自己设计一个便携的简易小风扇呢？明确设计要求体积小，便于携带材料易找，成本低结构简单，易于制作①②③一、系统要达到的目的是什么？设计分析二、所要控制的对象是什么？四、可能的干扰因素有哪些？五、选择开环还是选择闭环？三、控制量和被控量是什么？设备、元件、成本、环境……方案的构思与呈现 方案A:干电池小风扇
材料：干电池、开关、小马达、扇叶、导线若干方案B:太阳能小风扇
材料：太阳能电池板、小马达、扇叶 方案C：自发电小风扇
材料：手柄、齿轮组、小马达、扇叶探究活动 依照上述方案，分组进行电风扇的组装、调试，并画出该控制系统工作过程的方框图评估 优化小风扇控制系统主要的干扰因素控制系统的方案选择实施控制系统所需的设备元件等系统的成本分析调试、运行、评价控制对象控制的目的控制的手段执行器扇叶扇叶转动摇动手柄、拨动开关等小马达阳光的强弱等手摇、太阳能电池、干电池扇叶、马达、开关、手摇发电机、导线改进优化课堂小结
