1、干扰因素第二课时教学设计

第三节

闭环控制系统的干扰与反馈（一）

“干扰因素”教学设计

教

材：（苏教版）普通高中课程标准实验教科书

通用技术（必修2）

章

节：第四单元

控制与设计

第三节

闭环控制系统的干扰与反馈

课

时：第1课时-干扰因素

教

师：杨荣良（绍兴市高级中学）

一、教学目标

1．知识与技能

理解干扰因素的概念；能结合案例找出影响简单控制系统运行的主要干扰因素，并作分析；

2．过程与方法

经历找出影响简单控制系统的主要干扰因素的过程，初步掌握分析影响控制的主要干扰因素的方法，并运用学知识分析和解决一些实际问题；

3．情感态度与价值观

培养富于想象、善于观察、分析和勇于创新的个性品质。体验技术问题解决过程的艰辛，感受解决技术难题的喜悦，发展创新精神和理论运用于实践的能力。

4．核心素养的培养：技术意识、工程思维和创新设计；

二、教学重点和难点

1．重点：结合案例找出影响简单控制系统运行的主要干扰因素；

2．难点：对案例中的主要干扰因素进行分析和辨析；

三、教学基本思路和流程

本节以“对讲机通联中的串台干扰案例”为主线，以学生熟悉的电冰箱温度控制中的干扰为例，把干扰因素的概念、分析方法、来源、以及干扰因素的克服和利用知识联系起来进行组织学习。

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小组活动1：电冰箱温度控制中的干扰克服

情景导入主题

实践活动：对讲机通联中的串台干扰

干扰因素的概念

分析活动中对讲机通联中干扰案例

干扰因素的判断

结合案例归纳分析方法

应用：分析电冰箱温度控制案例

分析上述电冰箱温度控制的干扰因素

干扰因素的来源

干扰因素的克服

小组活动2：对讲机通信干扰克服方法探究

总结干扰的克服方法

干扰因素的利用

举例、视频展示：干扰利用及注意点

小结和拓展

总结归纳、微课分享

四、教学准备

教学相关资料的视频、图片、微课视频及课件，教学课件，干扰的信号源和对讲机，《校园业余无线电通信》书若干；

学生活动所需的材料和工具：对讲机12台（每小组2台）、长天线若干等；

五、教学过程

（一）新课导入

师：同学们，在上节选修课中我们学习了对讲机的使用和通联方法，上课前我们来通联实践一下，请各小组编号为1的同学起立，前边同学呼叫，后边同学的应答。（如：呼叫方：A2、A2、A2收到请回话；接收方：收到、收到、收到！）

生：相关学生进行通联，其他学生倾听。

师：下面请A2组收听同学谈谈接收情况，

生：听不清，收到的不光是A1的声音，还有别组呼叫声和音乐，好象是被他们干扰了。

师：这就是一种干扰现象（对讲机串台干扰），其实我们生活中受干扰的事例很多，今天我们有必要一起来学习和研究控制过程中的干扰知识；并运用所学知识设法解决刚才的问题。

请同学们把课本翻到P108。

（二）新课教学

1．干扰因素的概念

师：下面以A1和A2的通联的控制过程为例（如图1），其输入量和输出量分别是什么？

生：A1的呼叫声；A2对讲机发出的声音。

师：

刚才我们通联时受到了哪些信号的干扰，使A2对讲机发出的声音变化？

生：别组的对讲机信号、另外音乐信号（信号源发出）

师：因这些信号的影响，使得A2对讲机发出的声音产生变化，引起了被控量（输出量）变化，这些就是干扰因素。

那什么是干扰因素呢？

生：引起了被控量（输出量）变化的因素就是干扰因素；

师：当然若A1的呼叫声改为：“长江、长江，我是黄河”，显然A2对讲机发出的声音也变了，但它不是干扰因素；

归纳（结合上述案例）：

（1）在控制系统中，除输入量（给定值）以外，引起被控量变化的各种因素称为干扰因素；

（2）在控制系统中，干扰因素可能有一个，也可能有若干个。

2．干扰因素的分析（判断）

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A1的

呼叫声

A2对讲机

发出的声音

A1 A2 图1

A1和A2组成对讲机通联控制系统

师：（根据刚才的分析和定义）我们要分析和判断干扰因素，首先要明确好控制系统的什么？

生：输入量和输出量；

师：干扰因素分析和判断是本单元的一个难点，但明确了这两个量以后，我们来分析干扰因素就方便多了。我们可分以下几步轻松解决这类问题。

第一步：确定系统的被控量（输出量）、给定量（输入量）；

第二步：判定所指的因素能否引起被控量（输出量）的变化；

第三步：若能，且不是给定量（输入量）和被控量（输出量）的是干扰因素；若否，则不是干扰因素。

师：同学们家里都有电冰箱，我们就来应用分析电冰箱温度控制系统的干扰问题。

在电冰箱温度控制系统中（图2），以下情况是否属于影响其温度控制的干扰因素？

（1）开电冰箱门；

（2）把热菜或热饭放入电冰箱中；

（3）电冰箱所在房间的温度从20摄氏度变到32摄氏度；

（4）改变电冰箱设定温度；

（5）电冰箱制冷液泄漏；

生：（讨论回答）（1）（2）（3）（5）是，（4）不是；

3．干扰因素的来源

师：（刚才）电冰箱温度控制系统的干扰因素分别来自哪些方面？

生：（讨论问答）人、外界环境、冰箱故障；

师：归纳（1）有些来自人；（2）有些来自环境；（3）有些来自系统本身

4．干扰的克服

师：由于干扰使输出量变化，使我们的控制达不到预期目标，所以要想办法克服它；

那以上电冰箱温度控制系统的干扰我们如何来克服呢？

小组探究活动1：电冰箱温度控制系统中的干扰克服方法探究

生：（小组探讨后回答）（1）可避免和消除；

（2）和（3）设法减弱；（4）排除故障，提高系统性能。

师：接下去以小组探究活动

“对讲机通联中的克服干扰方法”为例，提出克服干扰的一些方法；

小组探究活动2：“对讲机通联中的克服干扰方法探究”（内容详见小组活动材料）

师：（结合图3指出）“对讲机通联中的干扰问题”是我3

图2

电冰箱温度控制系统

图3

全国青少年对讲机通信赛场景

带学生参加“全国青少年对讲机通信赛”，学生在比赛中必然遇到的问题，要设法克服才能取得好成绩，我们一起来帮他们想想办法。

生：学生们进行分组探究实践活动。

师：观察学生活动，并加以引导和调控。

大约8分钟后提问学生有哪些克服干扰的方法；

生：①降低灵敏度；②远离干扰源；③排除人为干扰；④增在频率间距；⑤提高对讲机性能；

师：归纳克服干扰方法；

（1）消除干扰：③排除人为干扰；

（2）减弱干扰：①降低灵敏度；②远离干扰源；④增大频率间距

（3）提高控制系统性能：⑤提高对讲机性能（换抗干扰好的对讲机）；第二节中由定时注水为设定水位注水；开环改为闭环；

5．干扰的利用

师：生活和生产等活动中，有没有利用干扰的例子呢？

生：军事上电波干扰敌方指挥部、考试屏蔽仪干扰作弊手机信号。

师：利用干扰我们要慎重，接下去我们来看一个利用干扰的视频。

生：观看利用干扰器盗窃被车主报警的视频。

师：视频中利用干扰进行违法犯罪活动。

因此，在生产生活中，我们需要以慎重、严谨的态度对待干扰因素的利用。

（三）小结：

师：同学们，本节课我们围绕“对讲机通联中的干扰”事例，以及分析电冰箱温度控制干扰事例，

学习了“干扰因素”相关知识，请一位同学帮我们总结一下这节课学了哪些内容。

生：学生回答，老师适当引导补充，归纳分如下。

（1）干扰因素的概念

（2）干扰因素的分析

（老师有录了一节“如何分析干扰因素”的微课，分享到时班级空间，便于同学们复习巩固）

（3）干扰因素的来源

（4）干扰的克服

（5）干扰的利用：

（四）作业设计

1．完成课本116页练习第1题；

2．在日常生活中，寻找克服（避免）干扰和利用干扰的事例；

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六、教学反思

本节课选择了学生感兴趣的“对讲机通信中存在的干扰问题”来展开教学，采用分析案例——合作探究——得出结论——思维扩展等教学策略，提高学生参与程度和热情，教学重点和难点掌握得也比较好。使干扰因素的教学内容得到了有机的整合。

教学过程中，运用了多种媒体，把学生作为学习的主体，采用了提出问题，小组合作探究及研讨来解决问题的方法，对学生的较好的回答进行充分肯定；对回答欠缺、不完整等的加以引导和鼓励。

总体教学效果可以，在提问学生技巧等方面有待提高。使教学相长，得到更好融合和发展。

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