控制系统的工作过程与方式
教 材：（凤凰国标教材）普通高中课程标准实验教科书 通用技术（必修2）
文档内容：控制系统的工作过程与方式
章 节：第四单元 控制与设计 第二节 控制系统的工作过程与方式
课 时：第1课时
一、教学目标
1. 知识与技能目标
(1)通过灯的开关、投影幕升降、婴儿尿湿报警器等控制系统案例分析，归纳控制系统的基本特征；
(2)通过对音乐贺卡和自动门等典型案例的分析，熟悉简单的开环控制系统的基本组成和工作过程，了解开环控制的基本特征；
2. 过程与方法目标
(1)学会用方框图来归纳控制系统实例的基本特征，学会用方框图把复杂问题简单化；
(2)借助老师搭建的支架，形成自己关于控制设计的创意，并学会用方框图表示自己的控制设计想法；
(3)通过动手制作简单控制玩偶，亲自体验开环控制系统的组成和工作过程和原理。
3. 情感态度和价值观目标
(1) 通过魔术及控制系统的实物形成和保持学生了解控制系统、探究控制系统的兴趣与热情。
(2) 借助老师搭建的支架，形成自己关于控制设计的创意，从而体会创新的快乐，培养创新的精神。
二、教学重点
分析和理解开环控制系统的基本组成和工作过程分析，学会用方框图描述开环控制系统的工作过程，学会用方框图来表达设计想法
三、教学难点
理解开环控制系统的基本组成和工作过程，形成开环控制思想
四、教学方法
教授、任务驱动、小组合作。
五、设计思想
1. 教材分析
本节是“控制与设计”第二节“控制系统的工作过程与方式”第１课时的内容，其内容包括“控制系统”与“开环控制系统”，是学生在学习控制在生活和生产中的应用后，进一步深入学习与探讨有关控制系统的组成和工作过程，并为下一课时进一步学习“闭环控制系统的基本组成和工作过程”打下基础。为此，我对教学内容进行了如下的处理：首先理解什么是控制，再到归纳出控制系统的一般特征，接着分析开环控制的系统的基本组成和工作过程，最后对开环控制系统进行设计和制作，其内容是逐渐的深入和深化。其中画方框图作为一种分析问题的方法和手段贯穿这些内容中。对于画方框图，重点不在于教学生怎样画方框，而是要教学生怎样利用方框图来分析和理解控制系统，怎样利用方框图把复杂问题简单化，怎样用方框图来表达自己的设计想法。
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，他们对进一步了解控制系统的知识是有探究的欲望的。而且学生都有很大的创造潜能，只要为他们搭好支架，他们往往会有让你惊喜的表现。
3. 教学策略设计
(1)魔术导入，激发学生兴趣，生动直观地引出控制的概念；
(2)引导学生分析教室内控制系统，让学生感受到控制就是我们身边，并归纳出控制系统的基本特征；
(3)借助精彩有趣的“超级连环机关”视频，进一步把学生带进精彩控制系统世界，同时引导学生用理性的思维来看待这些控制系统及其基本特征；
(4)从设计者的角度，采用逆推法来分析典型的控制系统的基本组成和工作方式，并引导学生把复杂的问题用简单的方式来表示（方框图）；
(5)搭建支架，设立台阶，引导学生从对控制系统的感兴趣，到开始从技术的角度来分析理解其组成和工作过程，再到以设计者的身份主动地进行控制系统的创新设计；
(6)把技术问题“实”化，从“视频”到实物、再到亲身制作体验，让学生从多种角度、多种形式来感受和体验控制系统；
(7)设置多处有挑战性且学生跳一跳能够完成的扩展性练习和实践项目，创设条件和机会，激发学生创造潜能，让学生有充分展示创造才能的机会和舞台；
(8)为学生准备多种实践材料，让学生进行真正的开放性创新设计成为可能。
六、教学准备
1. 课件（含《中学生设计的超级连环机关》视频资料）
2.实物：魔术道具、婴儿尿湿报警器、医疗点滴报警器、自制玩偶（Ｋitty猫）
3.学生动手实践工具：剪刀、裁纸刀、胶水
4.学生动手实践材料：硬纸板、细绳、小木棒、橡皮筋、弹簧
七、教学过程
序号
教学步骤
教师活动
学生活动
1
情景导入
变魔术：用手势（意念）控制矿泉水瓶中的番茄酱包的升降和停止（老师变魔术时可以让学生也参与到魔术中来，让他们用手势来控制番茄酱包的升降和停止）。
提问：番茄酱包为什么上升、下降和停止？（因为老师在控制）
提问：什么是控制？
提问：控制是需要一定手段的，那番茄酱包的升降是不是老师的手势（意念）在控制呢？
从变魔术开始
激发兴趣
学生用自己的话表达什么是控制（你让它怎样，它就怎样）
引导学生揭开魔术谜底：其实老师是通过拿瓶的手挤压瓶子，从而改变瓶内的压强，从而使番茄酱包上浮、下沉或悬停
２
控制举例
提问：在我们的教室里，有哪些控制装置（控制系统）？
实物演示：婴儿尿湿报警控制系统
引导学生找出教室里的控制系统：
灯的开关的控制
投影幕升降的控制
电风扇风速的控制
３
控制系统的基本特征
提问：这些控制系统有什么共同特征？
先引导学生归纳出控制系统的基本特征
再在此基本上并画出其简单框图：
马上行动
播放《中学生设计的超级连环机关》视频
认真观看视频，注意观察视频中有哪些控制装置（控制系统），其输入和输出各是什么？
归纳出控制系统的基本特征：
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）
讨论、交流：
找出连环机关中的控制系统及每个控制系统的输入和输出
分享结论：
（连环机关其实是是一个控制系统的输出是下一个控制系统的输入，从而形成连环控制。）
４
控制案例分析
１.播放宾馆门童为客人开门的视频
提问：如果没有门童怎么办？（设计自动门）
２.引导学生从设计者的角度分析自动门：
（１）自动门的动作过程及功能技术要求：
当门口没有人时，门是关着的；当有人来门口时，门打开；当人离开门口后一段时间，门又关闭。
（２）自动门如何实现门的开与关（引导学生用逆推法来分析）：
门靠什么力量实现门的开和关的？（电动机的转动）
电动机的转动谁来指挥？（控制电路）
控制电路怎样知道有人来了，从而指挥电动机转动？（红外传感器）
（３）怎样用简短的语言来描述这一控制过程？
（４）怎样用更简洁的方框图来描述这一控制过程？
→红外传感器→控制电路→电动机→自动门→
引导学生提出设计项目：设计一个自动门
学生从设计者的角度出发分析自动门的基本组成和工作过程
用逆推法找出自动门的基本组成和工作过程：
门的开关←电动机的转动←控制电路←红外传感器
用简短的语言描述这一控制过程：
有人来了，红外传感器检测到这一信号后，控制电路根据这一信号，控制电动机转动，把门打开。
用方框图来表示这一控制过程：
人体热辐射→红外传感器→控制电路→电动机→自动门→开与关
4
开环控制系统及开环控制系统的方框图
1. 开环控制系统：像这样信息只从输入端传递到输出端，没有信息反馈的控制系统，称为开环控制系统。
2. 引导学生归纳出开环控制系统的一般框图
学生归纳出开环控制系统的一般框图：
输入→传感器→控制器→执行器→ 被控对象→输出
5
对“自动门”的扩展思考
根据自动门控制系统控制过程和原理，通过稍加改动，你还可以设计出应用其他方面的控制系统吗？请用方框图表示你的设计想法。（支架式教学）
教师根据学生的回答做出评价，鼓励学生的创新精神
根据教师搭好的支架，发挥自己的创造力，并学会用方框图表达自己的设计想法。
6
对“婴儿尿湿报警器”分析与扩展思考
1.“婴儿尿湿报警器”控制系统是怎样工作的？如何用方框图表示？
2.根据婴儿尿湿报警器的控制原理，通过稍加改动，你还可以设计出应用在哪些方面的控制系统？请用方框图表示你的想法。与前面的“自动门”相结合，你又可以设计出一个怎样的控制系统？（为学生搭建支架）
3.实物展示“医疗点滴报警器”
再上一层台阶，用方框图表示“婴儿尿湿报警器”的组成和工作过程：
湿度→湿度传感器→控制电路→铃声发生器→扬声器→报警声
再根据老师搭建的支架，进行创造性思考，完成自已的创新设计
7
体验开环控制系统
1.展示自制玩偶（Ｋitty猫），拉动猫的尾巴，要求学生注意观察玩偶的动作的变化。
2.揭示玩偶动作控制过程，要求学生注意观察背后的机关，体会拉动尾巴（输入）与猫脚的舞动（输出）的对应关系。
3.学生动手设计制作：
（１）自己动手设计制作一个可以控制玩偶动作的控制装置；
提供的材料：硬纸板、细绳、小木棒、橡皮筋、弹簧
工具：剪刀、裁纸刀、胶水
4.扩展
（１）你能否设计制作一个可不仅可以控制玩偶动作，甚于可能控制玩偶表情的控制装置；
（２）能否实现动作表情的自动控制。
1.激发兴趣
2.观察理解控制机关，体验输出信号与输入信号之间对应关系。
3.动手制作简单控制玩偶，体会简单的开环控制
4.知识内化和升华
创新实践能力得到有效的锻炼
８
小结
教师引导、补充
学生归纳、整理本课内容，学习收获
八、教学反思
上好一堂通用技术课，我认为有几点是需要我们努力去实现的：１.让学生感兴趣，有兴趣就会有一个良好的心理状态，就有利于学生创造潜能的激发。而让学生感兴趣，关键找到学生的兴奋点，例如，本节课中“变魔术”、“超级大连环机关” 、“自制玩偶”，都是学生非常感兴趣的。２.把技术课堂“实”化，让学生处于一个尽可能真实的情景下。我认为图片比语言文字更“真实”，视频比图片更“真实”，实物演示比视频更“真实”，亲身操作体验比实物演示更“真实”，所以在课堂上，我是尽可能产用操作体验、实物演示、频视播放这些更“真实”教学手段。３.让学生创造潜力的发挥有机会有可能，在课堂上设置一些有挑战、开放性的练习和实践项目，给学生发挥创造潜力的机会，同时为学生的创造搭建支架，让学生的创造成为可能。
控制系统的工作过程与方式
教 材：（凤凰国标教材）普通高中课程标准实验教科书 通用技术（必修2）
文档内容：控制系统的工作过程与方式
章 节：第四单元 控制与设计 第二节 控制系统的工作过程与方式
课 时：第1课时
一、教学目标
1.通过案例分析，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.学会用框图来归纳控制系统实例的基本特征，逐步形成理解和分析简单开环和闭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”是学生在学习控制在我们的生活和生产中的应用后，进一步学习有关控制系统的组成、工作方式以及两种重要的控制系统：开环控制和闭环控制，并熟悉它们工作原理和作用。
生活中不乏简单控制系统的应用，人们对此往往象看待日出日落一类自然景色般的习以为常。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存在，分析其道理，理解其基本的组成和工作过程。
本课教学内容，从学生生活经验出发，从实例分析入手，归纳出对控制系统的一般认识，以及根据控制系统方式分类的开环控制系统和闭环控制系统两类，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。
本课要解决的重点是：开环控制系统的工作过程分析，用方框图描述开环控制系统的工作过程。
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，他们对进一步了解控制系统的知识是有探究的欲望的。结合前面的应用案例分析，进一步分析案例中控制是如何工作的，以及有怎样的工作方式，是学生学习的最近发展区。
四、教学策略：
1. 教法：
本章的教学结合具体的教学内容和目标我们采用“案例情景—机理分析—总结归纳－认识提升”的模式展开。在教学中把知识点的教与学置于具体的案例情景当中，通过丰富而贴近生活的案例使学生从生活体验到理性分析的思维升华过程。同时关注学生能否用不同的语言表达、交流自己的体验和想法。通过富有吸引力的现实生活中的问题，使学生回想和体会控制系统的工作过程，激发学生的好奇心和主动学习的欲望。让学生本着“回想—分析—联想—猜想”的思维过程，对教学内容进行步步展开，使学生亲历自主探索和思维升华的过程。
2. 学法：
鼓励学生自主探究和合作交流，引导学生自主观察、总结，在与他人的交流中丰富自己的思维方式，获得不同的体验和不同的发展。注意引导学生体会控制系统的工作过程和方式，特别是引导学生会学用系统框图来抽象概括控制系统、帮助分析和理解控制系统的组成及其工作过程的方法
五、教学资源准备
多媒体设备、相关图片资料、技术试验工具、材料等
六、教学过程
序号
教学步骤
教师活动
学生活动
1
情景导入
设置情景：走进教室，开灯，关灯；
从最平常的事例开始
激发兴趣
2
控制系统的基本特征
提问：
才灯为什么亮了又灭了？电风扇为什么转得快了呢？
（2）老师是怎样控制灯和电风扇的？
（3）控制系统有什么共同特征？
先引导学生归纳出控制系统的基本特征
再在此基本上并画出其简单框图：
马上行动
指出下列事例是否是控制系统，如果是控制系统，请指出系统的输入、输出分别是什么？
自行车
打气筒
轳辘
回答：因为老师在控制的
回答：老师通过拔动开关控制灯的亮和灭，通过风扇的挡位控制风速
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）
讨论、交流，分享结论
3
开环控制系统与闭环控制系统
1.从游泳池的注水控制引出开环控制与闭环控制
给游泳池注水，我们可以有哪些控制方式？这些控制方式有什么缺陷？
2.计时器控制虽然实现了自动控，但准确度不高，请同学们分析计时器控制为何出现控制不准确的情况，怎样使游泳池准确达到给定水位？
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
讨论，得出：
人工控制——费人力
计时器自动控制——控制准确度不高
分析，得出：
因为在注水过程中有水流大小变化等情况（干扰），应加一个水位检测装置（反馈），当水位达到了，就停止进水（闭环控制）
4
开环控制系统的基本组成和工作过程
引导学生归纳出用计时器注水控制系统的组成，并用简单框图表示其基本组成和工作过程：
引导学生分析自动门的的基本组成和工作过程，并画出方框图:
组成：门、电动机、控制器、传感器
方框图：（略）
3. 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
“希罗的自动门”控制的工作过程分析说明
1. 分析“希罗的自动门”的工作过程
2. 画出“希罗的自动门”控制方框图
6
体验开环控制系统
1. 说明纸猴的制作要求和制作步骤
2. 指导学生观察拉动线绳，纸猴表情的变化（图略）
1. 制作一纸猴，拉动背后的线（输入），纸猴的动作表情发生变化（输出）
2. 观察、体验输出信号与输入信号之间对应关系
7
小结
教师引导、补充
学生归纳、整理本课内容，学习收获
七、教学反思
社会生活中，开环控制系统应用具有十分重要的实践意义，本节课通过对开环控制系统中控制过程的理解，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。
本节课没有首先从概念入手，讲什么是开环控制系统，工作过程如何、框图如何画等，而是选择适当材料，从实例的分析开始，与学生共同归纳、抽象实例的特征，从而引出开环控制系统工作过程的分析，课堂教学一个重要特点是，淡化对概念或定义的描述，侧重机理的分析，我认为，这是技术课程教师需要引起重视，也是它有别于科学类课程的不同之处。
课堂上从材料分析，到开环控制系统特征和框图的归纳，到学生寻找生活中开环控制事例，到经典案例分析，到学生动手试验，再到讨论、练习、小结，环环相扣，设计流畅，学生始终参与全程教学活动，能吸引学生注意力，引导学生思维步步深入，从认识问题、分析问题到解决问题，符合高中学生认知规律，使学生体会到控制系统的学习并非深奥高不可攀。本节课教学为后续学习打下了良好基础。
控制系统的工作过程与方式
教 材：（凤凰国标教材）普通高中课程标准实验教科书 通用技术（必修2）
文档内容：控制系统的工作过程与方式
章 节：第四单元 控制与设计 第二节 控制系统的工作过程与方式
课 时：第1课时
一、教学目标
1. 知识与技能目标
(1) 通过实例分析，帮助学生理解控制系统的含义。
(2) 熟悉简单开环控制系统的基本组成和工作过程，学会画开环控制系统方框图。
(3) 利用电子积木进行开环控制系统的设计，提高学生的实践能力。
2. 过程与方法目标
(1) 通过电子积木进行开环控制系统的设计,学会用开环控制的思想来解决问题
(2)学会用开环控制的方框图理解控制系统的工作过程把复杂问题简单化及用方框图来表达设计想法。
3. 情感态度和价值观目标
(1) 利用电子积木形成和保持学生了解控制系统、探究控制系统的兴趣与热情。
(2) 借助老师搭建的支架，形成自己关于控制设计的创意，从而体会创新的快乐，培养创新的精神。
二、教学重点
对控制系统和开环控制系统的理解、会用方框图描述开环控制系统的工作过程、开环控制系统的技术试验能力培养。
三、教学难点
开环控制系统的工作过程分析及技术试验能力培养
四、教学方法
讲授法、任务驱动、分组试验法。
五、设计思想
1. 教材分析
本节课教学内容为苏教版《技术与设计2》第四单元“控制与设计”的第二节“控制系统的工作过程与方式”的第1课时。从总体上看,“控制与设计”这个单元按照控制的手段——控制系统——控制系统的设计与实施这样的思路来组织教材内容。上节课学生已对控制手段、控制应用及传感器功能演示仪的使用有初步了解,下节课将让学生进一步学习闭环控制系统的基本组成和简单的工作过程,因此，本课教学非常关键，是承上启下的核心内容。
本节课的教学除了继续加深对技术与设计的知识深度和技能程度外，更是培养技术思想和方法的很好的平台和载体。因此，应多贴近学生生活经验出发，从实例分析入手，逐步归纳出对控制系统的一般认识，并能对开环控制系统的工作过程、方框图进行分析。本课要突出的重点是：对控制系统和开环控制系统的理解、会用方框图描述开环控制系统的工作过程、开环控制系统的技术试验能力培养。 本课要突破的难点是开环控制系统的工作过程分析及技术试验能力培养。
2. 教学策略设计
（1）创设情境： 以精彩的控制录像片段、水箱进水控制演示实例吸引学生，引导学生能叙述开环控制系统工作过程、理解方框图作用。
（2）调动学生学习积极性：本课教学中以“芝麻开门”声控等实际控制系统问题解决为主线，激发学生的认知，引导学生自发地、主动地解决问题
（3）学案设计：帮助学生总结、整理重点，梳理教材内容，建构知识网络体系。
3. 学情分析
学生属于文科类班级，虽在物理课上学到了基本的电学基础知识，通过以前的通用技术课对技术与设计也有了一定的认识，通过前一节的学习又对控制等基本概念、传感器功能演示仪实验套件的使用方法有了理解。但毕竟没有电子技术方面的训练基础，也没有理科班学生扎实的逻辑思维与动手能力。故在教学中只能放低要求，对控制器的内核技术不作介绍，先安排教师的主导分析，即使在引导学生案例分析时，也应及时穿插老师的补充、归纳。在安排开环控制系统设计的模拟技术试验前应先安排老师的演示或讲解，尽量降低知识与技能提升的梯度。
六、教学准备
1. 教师：多媒体投影机、电脑、PPT课件、水箱定时进水控制电路、声控开门电路等 2. 学生: 电子积木（2人1套）
七、教学过程
1. 课前活动
播放几分钟描述控制过程的片段，让学生欣赏 开始静心观看，很快能进入学习状态。
2. 引导学生对“控制系统”有初步理解
由教材中控制例子、课前大家欣赏的汽车零部件动作控制例子介绍入手引导学生探究控制系统共同的特征。（显然它们都是由若干环节构成，为研究方便我们可以将这些环节组成的整体看成一个控制系统。每个系统必有输入与输出）
师生归纳、抽象出以上活动的特征：
一个输入信号必对应着一个输出信号
3. 分析“水箱定时进水”开环控制系统工作过程及控制框图
问题的提出：由无锡最近爆发的自来水“蓝藻”事件引出对于有井的农户设计水箱定时进水控制电路的需求。
分析“水箱定时进水”开环控制系统的工作过程及控制框图：实物整体展示、主要部件介绍、工作过程实物演示并介绍、控制框图产生、学生结合框图模仿描述控制工作过程
归纳控制特点：输出量不对控制产生任何影响（开环控制）
理解“水箱定时进水”开环控制系统的工作过程并画出控制框图
4. 分析“芝麻开门”控制案例
引出问题《一千零一夜》中的故事“芝麻开门”（给出图片）
引导学生自己分析并得出“芝麻开门”开环控制系统的工作过程及控制框图
由学生演示并描述“芝麻开门”模拟控制电路 猜想“芝麻开门”的奥秘（联系现有知识与经验）---有那几个控制环节
学习画“芝麻开门”控制框图
5. 归纳出开环控制系统的一般框图：
由两个实例控制框图导出一般框图
开环控制系统特征：系统的输出量仅受输入量控制，输入量到输出量之间的信号是单向传递
6. 开环控制系统制作体验
（１）提供问题情景，引出天亮告知器、近视预防台灯的设计需求，确定设计项目
（２）师生共同讨论“天亮告知器、近视预防台灯”控制的工作过程，并完成设计控制框图
（３）模拟实施：利用电子积木模拟实施，教师适当组织、引导 动手实践。
（４）测试并引导学生观察、体验输入信号（环境光线变化）与输出信号（灯自动点亮）之间对应关系
7. 小结
教师引导学生归纳、整理本课内容，交流学习收获。
八、教学反思
由于学生缺少生活生产的经验，教师如何去弥补这一缺憾很重要。我用了生活中常见的控制事例，学生听起来能接受，因而就有兴趣，接受的效果就好一些。有些控制案例我给学生进行了控制系统的组成分析，让学生知道组成系统的零部件，按功能分这些零部件的作用有什么不同，然后学生自己去分清控制器、执行器、被控对象是什么。
本节课的教学重点是开环控制系统方框图正确画法及工作原理，控制过程的工作原理学生基本会分析，控制方框图的画法还要加强训练。
控制系统的工作过程与方式
教 材：（凤凰国标教材）普通高中课程标准实验教科书 通用技术（必修2）
文档内容：控制系统的工作过程与方式
章 节：第四单元 控制与设计 第二节 控制系统的工作过程与方式
课 时：第２课时
一、教学目标
1. 知识与技能目标
(1) 通过案例的分析，理解闭环控制系统的含义。
(2) 掌握闭环控制系统的基本组成和工作过程，会画闭环控制系统方框图。
（3）熟悉闭环控制系统在日常生活中的应用。
2. 过程与方法目标
(1)体会闭环控制系统输入与输出的关系和工作过程。
(2)通过典型闭环控制系统的分析，熟悉闭环控制系统的基本组成及工作过程。
(3) 逐步形成理解和分析闭环控制系统的一般方法。
3. 情感态度和价值观目标
(1)提高对生活中技术问题的敏感度和引发出探究欲望。
(2)通过对闭环控制系统的探究，形成勇于探索，敢于创造的优良品质。
二、教学重点
对闭环控制系统反馈环节的作用的体会，及学会用系统框图来帮助分析和理解闭环控制系统。
三、教学难点
分析闭环控系统的基本组成及工作过程。
四、教学方法
讲授法、任务驱动法、演示法、逆推分析法、游戏法
五、设计思想
1. 教材分析
本课教学内容为苏教版《技术与设计2》第四单元“控制与设计”的第二节“控制系统的工作过程与方式”的第2课时。在学生学习了开环控制系统的基础上学习闭环控制系统的。上节课让学生对控制手段和控制应用有所了解,这节课主要让学生进一步学习闭环控制系统的基本组成和简单的工作过程。通过本节课学习，主要教育目标是培养和提高学生的技术素养。我们知道，生活中有许多简单控制系统的实例，因此，本课教学要从学生生活经验出发，从实例分析入手，主要对闭环控制系统的工作过程、方框图进行分析。
2. 教学策略设计
(1) 让学生自发地、主动地学习。本课教学中以生活中最常见的控制系统等问题解决闭环控制系统的工作控制流程，激发学生的认知，引导学生自发地把生活中碰到的闭环控制系统的问题解决。
(2) 通过同一个问题用开环控制和闭环控制两种不同的方式来实现，让学生体会开环控制与闭环控制的不同及反馈的作用。
(3) 对学生进行现代技术思想和高科技思想方法的指导，使学生获得新信息。
3. 学情分析
学生已学开环控制系统的基础知识和系统、控制等基本概念，具有观察和使用简单控制系统的生活体验，这些已知知识和经验为教学中提供了条件，同时也为本节顺利进行闭环控制系统的学习提供了可能。
六、教学准备
1. 教学资源的准备
多媒体教学设备、通用技术专用教室、教学课件PPT、各类工具、日常生活中常用的杆称
2. 教学课件的准备
教学课件比较简洁，多以直观的图片来说明，抓住关键知识点，突出中心。
七、教学过程
（一）开环与闭环控制系统工作过程的讲解
案例分析1：游泳池的注水控制系统
工作过程如下：在定时器上设定注水时间，开启进水阀注水，一旦时间到达，定时器就会通知进水阀门关闭，停止向游泳池注水，这一控制过程可用下图描述：
师：像这种，系统的输出量仅受输入量控制，输入量到输出量之间的信号是单向传递，我们称为开环控制系统。
问：
1. 定时器注水控制有什么缺陷？（在进水时间内，进水管的水压变小，进水量变小，或者进水管在进水时间内突然断水，都会影响输出水位）
2. 如何解决这一系统存在的问题，使输出的水位达到设定的水位呢？
案例分析2：游泳池的注水控制的改进
解决方案：增加一检测装置，检测实际水位
工作过程：首先设定水位，通过检测装置，检测水池内的实际水位，并把测量值返回到系统的输入端，与输入量比较，当实际水位比设定水位低时，控制器控制进水阀门继续注水，当实际水位达到设定水位时，控制器发出信号关闭进水阀门，用框图表示如下：
师：像这种，输出量到输入量之间的信号形成一个回路，我们说它是一个闭环控制系统（出示开环控制与闭环控制的定义）
（二）开环与闭环控制系统的区别
1. 出示开环与闭环控制系统两个系统方框图
师：从系统方框图上看，开环与闭环的区别是什么？
生：闭环比开环多了一个比较器和检测装置
师：闭环比开环多出的这一环节我们称为什么呢？
生：（表情疑惑）
师：我们称为反馈环节
师：所谓的反馈：将输出量通过适当的检测装置返回到输入端与输入量进行比较的过程。所以我们说开环与闭环的区别在于有没有反馈，而不是有没有检测装置。
2. 案例说明：有检测装置就是闭环控制系统这一误解
问题：红外感应水龙头是开环控制系统还是闭环控制系统？
生：闭环
生：开环
师：为什么说它是闭环控制呢？
生：有检测装置
师：为什么说它是开环控制？
生：它虽有检测装置，但是没有比较的过程
师：是的，它是一个开环控制系统，系统的输出量仅受输入量控制，输入量到输出量之间的信号是单向传递，虽有检测装置，但是其输出量没有与输入端的输入量进行比较，根据反馈的定义，这一控制系统没有反馈的环节，所以我们说它是开环控制系统。
3. 巩固与练习：
（三）小结：
这节课，我们一起学习了开环与闭环控制系统的工作过程，以及闭环控制系统中的反馈环节，在这里大家要注意开环与闭环的区别在于有没有反馈，而不是在于有没有检测装置。在一个控制系统里，学会判断有没有反馈环节，就是学会判断开环与闭环控制系统，它是辨别开环与闭环控制系统的关键。
八、教学反思
本节课学习的是开环与闭环控制系统的工作过程，及闭环控制系统中的反馈，从之前上课的流程来看，即先用一个课时讲完开环，在用一个课时完讲闭环，学生不能很好的区分两者的区别，且印象不深，所以这节课我做了调整，在第一课时，将开环与闭环的工作过程用对比的方式给学生讲解，在从系统方框图上，让学生自主找出两者的区别，这样，学生印象深刻，且容易接受，在讲完之后我还附加练习强化，在练习中，发现有少量学生仍然会将有无检测装置作为判断开环与闭环控制系统的一个依据，在课上，我都及时给予纠正。设计这一附加练习的原因就是为了排除学生的这一误解。
控制系统的工作过程与方式
教 材：（凤凰国标教材）普通高中课程标准实验教科书 通用技术（必修2）
文档内容：控制系统的工作过程与方式
章 节：第四单元 控制与设计 第二节 控制系统的工作过程与方式
课 时：第２课时
一、教学目标
1. 知识与技能目标
(1)分析典型案例，熟悉闭环控制系统的基本组成。
(2)能画出一个简单的闭环控制系统的方框图。
(3)熟悉闭环控制系统在日常生活中的应用。
2. 过程与方法目标
(1)通过典型闭环控制系统的分析，熟悉闭环控制系统的基本组成及工作过程。
(2)逐步形成理解和分析闭环控制系统的一般方法。
3. 情感态度和价值观目标
(1)提高对生活中技术问题的敏感度和引发出探究欲望。
(2)通过对闭环控制系统的探究，形成勇于探索敢于创造优良品质。
二、教学重点
(1)闭环控制系统的构成与判断。
(2)闭环控制系统在日常生活中的应用。
三、教学难点
闭环控制系统与开环控制系统的判别。
四、教学方法
讲授法、任务驱动法、小组合作法、演示法、逆推分析法、游戏法
五、设计思想
1. 教材分析
“控制系统的工作过程与方式”这节的内容是有关“控制系统的工作过程与方式”的学习和掌握，包含“控制系统”、“开环控制”和“闭环控制”等三个内容。
本课从学生生活经验出发，从实例分析入手，归纳出对控制系统的一般认识，以及根据控制系统方式分类的开环控制系统和闭环控制系统两类，并侧重对闭环控制系统的工作过程、方框图、重要参数进行分析。
2. 教学策略设计
(1) 让学生自发地、主动地学习。本课教学中以生活中最常见的“杆称”控制系统等问题解决闭环控制系统的工作控制流程，激发学生的认知，引导学生自发地把生活中碰到的闭环控制系统的问题解决。
(2)创设情境。生活中闭环控制系统的例子很多，如电冰箱的温度控制系统、抽水马桶的水位控制系统等，引导学生分析生活中的闭环控制系统工作过程和方框，加强学生工作过程和方框图的理解和应用能力。
(3) 对学生进行现代技术思想和高科技思想方法的指导，使学生获得新信息。
3. 学情分析
学生已学开环控制系统的基础知识和系统、控制等基本概念，具有观察和使用简单控制系统的生活体验，这些已知知识和经验为教学中提供了条件，同时也为本节顺利进行闭环控制系统的学习提供了可能。
六、教学准备
电饭煲，台灯，多媒体等。
七、教学过程
1.复习：
（1）我们把控制系统分为：
开环控制制系统和闭环控制系统
（2）什么是开环控制系统？
控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响，称为开环控制系统。
(3) 开环控制系统方框图是:
2.引入新课
（1）案例分析：炮弹的控制系统
下面是一个故事
在解放战争时期,有一次战役中，有两个士兵，一个是老兵，一个是新兵，他们坐在防空洞外休息，突然有火炮攻击，那新士兵马上……
在这炮弹的控制系统中有两种情况:
一种是不进行调整只是按设定的距离开炮,没有因素影响可以打中对方,但要是有干扰或者有其它因素影响那就打不中对方了,达不到目的.
另一种是加了一个(侦察兵)把控制系统的输出量(炮弹落的位置)返回到输入端(大炮到对方距离)进行比较,并对控制进行调整的环节,使能准确打中对方.
（2）案例分析
请同学们来试一试这两台台灯在控制中有什么不同?
①可充电台灯的控制系统
可充电台灯只是开灯就亮 ,非常简单,但是亮度不能调节。
②可调台灯的控制系统
可调台灯亮度可调,(它经过人的眼睛不断检测灯的亮度与人眼睛感觉舒适的亮度进行对比而进行调整,使达到人想要的亮度).
（3）案例分析
请问同学们在前面所学的游泳池的定时注水控制系统中有没有不足地方?
有,当多人用水时进水管水压小,进水流量变小,时间到了还没有加到设定的水位。
解决办法是: 增加一个检测游泳池水位的装置，把测量到的游泳池当前水位返回到该控制系统的输入端，通过与输入量对比，当实际水位比设定水位低时，控制器控制进水阀门继续注水；当实际水位达到设定水位时，控制器发出信号关闭进水阀门。
从以上控制系统案例可以看出，在系统的输入端和输出端之间,除了输入到输出传递信息外,还有从输出端返回到输入端的传递信息,(即控制系统把输出量返回到输入端与给定值进行比较,构成一条闭合回路。)
3.闭环控制系统
（1）闭环控制系统是：把控制系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响的控制系统称为闭环控制系统。
（2）闭环控制系统的方框图:
（3）扩展思考(可调台灯的控制系统)
可调台灯亮度是经过人的眼睛不断检测灯的亮度与人眼睛感觉舒适的亮度进行对比而进行调整,使达到人想要的亮度,但不方便,一定要有人调节才行。
思考：能不能设计出不用人调节就能达到目的的控制？
（4）体验闭环控制在日常生活中应用
例如：家用电饭煲的做饭和保温的控制系统
①电饭煲的做饭工作过程
普通电饭煲的做饭控制中，首先输入“做饭指令”，按下开关按钮,电热盘工作,煮饭开始,当内锅温度上升到限制温度（103℃）时,感温磁体失去了磁性, (感温磁铁在常温下具有铁磁性，但温度升高到103℃时便失去了铁磁性，这个温度称为这种材料的“居里温度”或“居里点”)感温磁体和永磁体在弹簧作用下分开,触点开关分离,电热盘停止工作,电饭煲的做饭工作过程结束,电饭煲进入保温控制。
思考与讨论：
●若用电饭煲烧水，水在沸腾以后是否会自动断电？
●若是电饭煲内，感温磁体和永磁体之间的弹簧断了,做饭过程中会是怎么样?
②电饭煲的保温工作过程
当内锅温度下降到保温点（65℃）时，实施保温控制,内锅温度继续下降时,双金片发生变形,触点开关接通,电热盘工作,内锅温度上升,当内锅温度到升保温点（65℃）时,双金片又发生变形,触点又分离,电热盘停止工作,这样电饭煲就达到了保温的目的。
思考与讨论：
●常温下两触点是接触还是分离？
●电饭煲的做饭控制系统和保温控制系统分别是开环控制还是闭环控制?
●写出它们的控制系统方框图?
闭环控制在日常生活中应用还有很多:
例如：(1)电热水壶的温度控制
(2)电热器的温度控制
(3)饮水机的温度控制
(4)马桶水位控制
(5)空调器的温度控制
(6)太阳能热水器的温度控制
(7)电冰箱的温度控制
八、小结：
1. 什么是闭环控制系统？
2. 闭环控制系统的方框图
3. 体验闭环控制在日常生活中应用
九、作业：
请同学们观察日常生活各找出一个开环控制和闭环控制的系统、并写出它们的方框图。
