1、控制系统设计的一般思路优质公开课教案

《控制系统与开环控制系统》教学设计

泉州市培元中学 何炜娟

一、教学背景

1、本节课的地位和作用

本节课是普通高中通用技术苏教版《技术与设计2》第四单元第二节第一部分的内容。安排在学生学习了《控制的手段与应用》之后，循序渐进，认识控制系统及其组成，包括开环控制系统与闭环控制系统，学会设计简单的控制系统。分2个课时。

本节课是第1课时，熟悉开环控制系统的基本组成，设计一个开环控制系统装置，画出流程方框图，并通过实验实现设计方案。

2.实验器材与实验原理

使用声控灯控制系统实验器材，通过按压开关、声控、光控、触控及人体感应来控制灯、蜂鸣器、电机的实验设计。左图为实验器材，右图为实验电路原理图。

3.教学目标

①熟悉简单的开环控制系统基本组成和简单的工作过程；

②熟读电路图，掌握电路图的连接方法，能够根据问题需求，设计开环控制系统，并画出对应的控制系统方框图，培养学生图样表达能力；

③领悟控制的基本思想，用控制流程方框图设计控制方案解决问题，增强对控制技术的探究能力并应用于实际的生活，培养工程思维。

4.教学重点和难点

教学重点：

熟悉简单的开环控制系统的基本组成，画出控制流程图；

学会识读电路图，设计开环控制系统解决实际的生活问题。

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教学难点：

根据问题需求，设计一个开环控制系统解决问题。

二、教学方法

1.演示法：使用演示法演示声控灯，引导学生用黑箱法分析控制的组成，知道开环控制系统并画出控制流程图，抓好重点；

2.任务驱动法：使用任务驱动法引导学生用控制流程方框图DIY设计控制系统方案解决问题，掌握电路图，实现由“图”变“现”，培养学生工程思维及图样表达能力，突破难点。

三、教学过程

根据本课教学内容特点，结合学生的知识水平，设计教学流程如下：

（一）问题导入（3min）

问题1：日常生活中，控制灯亮的方式有哪些？

总结：开关控制、声控、光控、触控和人体感应。

设计意图：复习开关控制（人工控制）到声控、光控等（自动控制），为实验埋下伏笔。

（二）知识新授——控制系统及其组成（10min）

上节课我们已经了解，控制是人们按照自己的意愿，通过一定的手段，是事物向我希望的方向发展。

问题2：那么什么是控制系统？

引导：通过若干环节共同实现，发挥一定功能的系统成为控制系统。

问题3：那么它由哪些环节组成呢？以光控灯的控制过程为例。

分析：引导学生使用黑箱法分析控制系统，把中间的控制系统看成黑箱，判断一个输入信号（光线强弱），对应着一个输出信号（如灯亮或灯熄），然后再来分析黑箱里面的组成。

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如果用框图来表示这个控制过程就是：

总结：系统的输出量仅受输入量的控制，输入量到输出量之间的信号是单向传递称为开环控制系统。

（1）输入量——即控制系统的给定量。

（2）控制器——控制命令的发出者，即对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件。

（3）执行器——将控制器发出的信号转换成能影响被控对象的信号的装置，即直接对被控对象进行控制的装置或元件。

（4）控制量——能对被控对象产生作用，从而使被控量发生变化的量，即被控对象的输入，也即执行器的输出信号。

（5）被控对象——对被控量进行调整时所操作的对象，即控制系统中所要求控制的装置和生产过程。

（6）被控量——系统的控制目的，即被控对象的输出，也即控制系统所要控制的量。

设计意图：循序渐进，从控制到控制系统，引导学生分析控制系统中的每个环节，画出控制系统流程图。

（三）演示操作（10min）

介绍实验的工具，电路图与实物图一一对应。识读电路图，连接实物。

演示：开关控制灯和声音控制灯。

设计意图：培养学生识读技术图样的能力，并能够物化。

（四）任务驱动（15min）

任务：请同学们，DIY 5种控制系统，画出流程图并通过演示仪实现设计方案。并思考你的设计可以用于哪些场所。

设计意图：培养学生创新设计意识和形成设计的工程思维，学会用控制的思想解决生活中的问题。

（五）小结拓展（2min）

学生自己总结本节课所学的内容，并谈谈学习本节课后的感受。

问题：交通路口红绿灯根据人流量自动控制系统，如何实现呢？画出控制流程图。

设计意图：由学生自己总结，谈感受，可以培养学生归纳问题，表达思想的能力。为闭

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环控制的学习铺垫。

四、教学评价

1、形成性评价。从学生随堂完成的diy控制系统设计流程图及动手实践情况进行评价。

2、实验效果好。任务驱动由浅入深、由易到难，生动形象、明显直观。

3、迁移价值高。在日常生活中，学会用控制思维解决问题，方案的构思可能呈现多种，所以可以发散思维，培养学生创新意识。

五、教学反思

1、实验以学生自主发现问题，交流合作解决问题的方式，让学生主动参与学习，收获成功的喜悦。

2、实验的设计使枯燥的控制设计的思想理论通过项目练习，降低了教学难度，提高了学生的学习兴趣和效率。 3、可以举更多生活中关于控制的例子，让学生分析实如何控制的，发散学生思维，让学生学会用控制的思想解决生活难题。

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