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《控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施》教學(xué)設(shè)計(jì)
1．教材分析及教學(xué)設(shè)計(jì)介紹
本節(jié)課內(nèi)容為本節(jié)的第四課時(shí)，是本節(jié)、本章、本書的最后一個(gè)課時(shí)。在前面的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)了解了結(jié)構(gòu)、流程、系統(tǒng)、控制與設(shè)計(jì)的關(guān)系。設(shè)計(jì)是技術(shù)的重要組成部分之一，而且《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》大部分都是圍繞著設(shè)計(jì)這個(gè)主題來展開的。
結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，流程是設(shè)計(jì)的方法，系統(tǒng)是設(shè)計(jì)的保障，控制是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。
本節(jié)課可使學(xué)生了解控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路和步驟，以電加熱器的設(shè)計(jì)為例，實(shí)現(xiàn)發(fā)熱、包層、控制、定時(shí)、過熱保護(hù)等，這電加熱器，大部分的學(xué)生都有一定的使用各損壞加熱器的經(jīng)驗(yàn)，作起來有一定的實(shí)踐性。
【學(xué)情分析】
學(xué)生對(duì)一些產(chǎn)品有一定的使用經(jīng)驗(yàn)，這些經(jīng)驗(yàn)有成功的，也有失敗的，通過控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)，使學(xué)生對(duì)一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的生活經(jīng)歷，上升到一定的理論認(rèn)識(shí)，對(duì)失敗的使用經(jīng)驗(yàn)，能從控制與設(shè)計(jì)的角度重新的認(rèn)識(shí)。
【教學(xué)目標(biāo)】
知識(shí)與技能：
（1） 了解簡(jiǎn)單被控制對(duì)象的基本特征。畫出系統(tǒng)方框圖，形成初步設(shè)計(jì)方案
�。�2） 能設(shè)計(jì)制作一個(gè)控制方法，能進(jìn)行模擬控制并調(diào)試。
過程與方法：通過案例式的探討和實(shí)踐改良的技術(shù)活動(dòng)，提高分析能力，培養(yǎng)探究精神。學(xué)習(xí)權(quán)衡的思想。
情感、態(tài)度和價(jià)值觀：
�。�1） 通過對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施的分析，體會(huì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中人性化的設(shè)計(jì)思想。
�。�2) 培養(yǎng)認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，進(jìn)而樹立“以人為本”的設(shè)計(jì)理念。
�。�3) 通過多種形式的教學(xué)活動(dòng)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)技術(shù)課的興趣。
【重點(diǎn)與難點(diǎn)】
重點(diǎn)：控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路。
難點(diǎn)：閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵：案例分析與方框圖的繪制。
【教法設(shè)計(jì)】
�。�1）通過教師的引導(dǎo)和實(shí)例，探究控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施的含義。
（2）通過體驗(yàn)活動(dòng)，結(jié)合學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)，歸納總結(jié)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施的方法。
�。�3）講解設(shè)計(jì)的一般思路，要有所側(cè)重，從眾多的因素中選出重點(diǎn)的，不必面面俱到。
�。�4）通過實(shí)踐改造活動(dòng)，讓學(xué)生感受和領(lǐng)悟，創(chuàng)新的設(shè)計(jì)思想，并引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)現(xiàn)合理的設(shè)計(jì)與控制還要考慮的因素。
【學(xué)法設(shè)計(jì)】
引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行“問題式學(xué)習(xí)”，通過嘗試——發(fā)現(xiàn)，探索——研究的過程來掌握本節(jié)課的知識(shí)，在老師的幫助下，把生活中的經(jīng)驗(yàn)逐步與控制系統(tǒng)聯(lián)系起來，通過動(dòng)手實(shí)踐、改造，親身體會(huì)這種控制實(shí)施方法，體驗(yàn)成就感！
【教學(xué)資源準(zhǔn)備】
以學(xué)生動(dòng)手做與設(shè)計(jì)方框圖為主，制作電吹風(fēng)控制系統(tǒng)的視頻，容納一些視頻和例子說明及方框圖的展示。
【教學(xué)策略】
本節(jié)書從理論上講內(nèi)容較難，學(xué)生理解起來比較困難，為了能有較好的課堂效果，設(shè)計(jì)如下：
（1）通過一些具體的生活中例子對(duì)比來導(dǎo)入有關(guān)控制的設(shè)計(jì)方法，從而引入課題。
（2）教師根據(jù)課本中的案例，引導(dǎo)學(xué)生解決問題，提高學(xué)習(xí)的自主能力。
（3）尋找一些貼近學(xué)生生活實(shí)際和典型的《電吹風(fēng)》《電曖氣》（有開環(huán)與閉環(huán)兩種）等案例，利用媒體教學(xué)手段增加課堂氣氛，幫助學(xué)生在快樂、輕松的氛圍中掌握知識(shí)。抽水馬桶水箱不適合農(nóng)村的學(xué)生，自動(dòng)升旗控制的設(shè)計(jì)，難度相對(duì)高些，但比較實(shí)用，但要結(jié)合學(xué)生玩電動(dòng)車的經(jīng)驗(yàn)。
（4）老師起到引導(dǎo)的作用，學(xué)生為主體，在學(xué)生掌握的基礎(chǔ)上，課堂交給學(xué)生。讓學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)個(gè)改進(jìn)身邊的一些控制系統(tǒng)，從而使得學(xué)生完成本課堂的內(nèi)容。
2．教案
【新課教學(xué)】
1、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路
選擇開環(huán)還是閉環(huán)：依據(jù)控制精度與條件。
被控對(duì)象特性的獲取方法：往往難以直接得到，從輸入與輸出之間的關(guān)系，
若干個(gè)干擾因素的分析：找了影響最大的。
簡(jiǎn)單系統(tǒng)的控制：
執(zhí)行器與檢測(cè)器的選擇：
設(shè)計(jì)圖樣等：
開環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
電風(fēng)扇，電吹風(fēng)的設(shè)計(jì)：
電風(fēng)扇控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：被控對(duì)象是電風(fēng)扇，被控制量是電風(fēng)扇輸出的風(fēng)速，控制量是電機(jī)的轉(zhuǎn)速。設(shè)計(jì)的目的有：一是有定時(shí)關(guān)閉電風(fēng)扇。二是有不同的風(fēng)速。三是又定時(shí)，又有不同的風(fēng)速。
案例分析：電吹風(fēng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（要先介紹一下電吹風(fēng)的工作原理）
與學(xué)生一起分析，這個(gè)系統(tǒng)要達(dá)到的目的是什么？控制的對(duì)象是什么？被控對(duì)象有哪些特性？被控量的控制量分別是什么？外界的干擾因素是什么？經(jīng)濟(jì)實(shí)用？安全教育與設(shè)計(jì)。
可以選擇熨斗，電加熱棒，電褥子等進(jìn)行分析，這些設(shè)備，學(xué)生有一些使用的經(jīng)驗(yàn)，拿出來加以分析，還可以增加學(xué)生的安全意識(shí)。
2、 閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
對(duì)于簡(jiǎn)單的閉環(huán)控制系統(tǒng)有如下的要求：
�、� 必須是穩(wěn)定的。一是工作時(shí)要穩(wěn)定，二是干擾出現(xiàn)時(shí)要穩(wěn)定，這個(gè)穩(wěn)定是通過調(diào)節(jié)而出現(xiàn)的穩(wěn)定。
�、� 控制精度要符合要求系統(tǒng)的輸出值與給定值要變化，而且在變化的范圍內(nèi)。
�、塾休^好的抗干擾性能。
�、� 幾項(xiàng)要求有時(shí)產(chǎn)生矛盾，要平衡有側(cè)重點(diǎn)的解決。
案例分析：抽水馬桶水箱的自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)目的與節(jié)水：
設(shè)計(jì)項(xiàng)目：
設(shè)計(jì)要求：
設(shè)計(jì)分析：
被控量，控制量，干擾量。分析設(shè)計(jì)思路。
繪制方框圖：
知識(shí)與技能：
讓學(xué)生了解在設(shè)計(jì)的一般思路，應(yīng)注意目的，控制量與被控量干擾因素。選擇輸入與輸出的關(guān)系檢測(cè)，執(zhí)行器，檢測(cè)器的選擇。
讓學(xué)生自行畫出與設(shè)計(jì)方框圖。
綜合實(shí)踐：近幾年的冬天，總一些報(bào)道說，太陽(yáng)能熱水器出現(xiàn)凍壞的住戶，請(qǐng)利用控制系統(tǒng)的知識(shí)，分析一下原因，并提出修改設(shè)計(jì)方案。
【課外拓展】
為了加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的記憶、理解，鼓勵(lì)學(xué)生全面的、辨證的分析問題。對(duì)生活中的一些個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分析，思考，并能收集一些設(shè)備的工作原理，只有在掌握了大量的系統(tǒng)的工作原理，占有大量的資料的前提下，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，畫出方框圖，才能對(duì)其設(shè)計(jì)有一定的了解。
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