2、控制系统的设计与实施案例教学设计及课堂实录

4.1控制的手段与应用

章

节：第一单元

控制与设计 第一节 控制的手段与应用

课 时：第1课时

作 者：伊宁市三中 唐文彩

一、教学目标

1. 知识与技能目标

（1）理解控制的含义。

（2）理解生活中的控制现象，明确其控制对象，控制目的及控制手段。

（3）理解控制在生产和生活中的应用。

2. 过程与方法目标

通过学生分组实验、教师演示实验和案例分析体会控制在生活、生产中的应用，以及人在其过程中所起的作用。

3. 情感态度和价值观目标

通过介绍现在控制技术的发展,使同学们感受对控制技术对人类生活的影响，升华情感。

二、教学重点

理解控制的涵义、手动控制、自动控制。

三、教学难点

理解生活中的控制现象，明确其控制对象、控制目的及控制手段；学会控制系统的分类。

四、教学方法

教授、学生分组实验、教师演示实验、小组合作。

五、设计思想

1. 教材分析

“了解控制”是通用技术必修模块“技术与设计2”第四章第一节的内容。本意主要通过一定的事例让学生感受什么是控制，以及控制的概念和控制的分类，着重介绍手动控制、自动控制，它是学习控制与设计的一个导入与基础。通过对事例的分析，让同学们明白，控制在设计中的重要性。从一开始就让学生对控制产生一种好奇，想学习的念头。为我们的教学做下更好的铺垫。而控制本身就是一个充满新奇和挑战的话题。让学生通过身边的例子，了解控制的涵义，并对控制的一般性分类有一个基本认识，同时感受控制技术与生活、生产的密切关系。

教学以培养学生富有个性的发展为前提，根据本节课中各个知识点的联系，采用实验探究的教学模式。通过学生分组实验和教师演示实验提高学生的专注力和学习兴趣，在实验操作中探究。在探究中总结归纳知识规律和方法，加强知识的实际应用。

2. 教学思路

在本节的教学中，通过学生分组实验和教师演示实验，引导学生讨论、自主探究、自动构建知识，实现学生能力拓展，开阔学生视野，达到知识迁移目的。首先通过生活中的示例图片引出“控制”

，通过分组探究：设计简单的照明控制电路，体验控制的乐趣。让同学们亲身感受到控制在日常生活中的重要性。师生相互交流，老师进行总结并不断升华。对一些典型事例进行分析，提高学生的能力，总结出控制的涵义，控制的三个要素。最后结合书中内容和多媒体的展示，了解人工控制和自动控制。最后，对本节课进行小结。

3. 学情分析

学生在日常生活中，早就对控制有所了解，他们需要通过一个途径从中了解真正的原因，从而更加清楚的体会到控制普遍存在于当今社会的各个方面。并调动学生对控制及其设计的兴趣，引起他们的重视，激发他们的学习热情。本节课内容多半以概念为主，可能引起学生的兴趣不是很大，需要通过一定的事例讲解“概念”内涵，而不要只是单纯的进行传统的传授式教学，以免使学生对教学内容感到枯燥乏味。

六、教学准备

1. 相关学科知识：本单元要求学生具有初中物理学科电学基础知识。

2. 教学器材和材料：多媒体、相关图片资料、1号电池盒两个、1号电池两个，发光二极管一个，强磁铁，鳄鱼夹导线三根，干簧管，辉光管，静电高压发生器等。

七、教学过程

新课导入

幻灯片展示：

动画演示齿轮齿条组合，通过齿轮的转动，可以控制齿条的运动，如电脑的光驱。

这是我们学校的自动伸缩门，通过遥控器，可以轻松控制大门的开启关闭。

音乐喷泉，喷泉会随着音乐声音的大小，而上下起伏。

自动饮水机，水烧开后，会自动跳到保温状态。

同学们,可见在我们的生活当中,时时刻刻应用着控制技术,无论是你们提到的,还是老师为你们举到的一些例子,我们都感觉到它的重要性,既然它如此重要你们想不想去感受一下它的魅力呢? （引出控制技术在日常生活中的重要性。为下面的内容做个铺垫。）

分组探究：

设计简单的照明控制电路，体验控制的乐趣？

先介绍分组实验器材：

1号电池盒两个，可以串联，也可以并联；

1号电池两个，与电池盒配合使用；

发光二极管一个，大家了解发光二极管吗？（发光二极管两个引脚的长度不同，长接正，短接负，接反了不工作，这叫单向导电性。它的启动电压是2.8V--3.5V）；在这里我们把发光二极管看作照明电路的灯泡。

强磁铁（大家觉得这是什么？拿起来看看？）

鳄鱼夹导线三根。

干簧管（这个元件大家自己探究，干簧管接入电路时，用鳄鱼夹夹住我焊接的铜丝，不要夹在硬金属丝上，那样容易把玻璃管折碎，伤手）。

探究内容：

1、用这些器材设计简单的照明控制电路？

2、发光二极管和干簧管在电路中的作用？

（设计简单的照明控制电路，体验控制的乐趣。让同学们亲身感受到控制在日常生活中的重要性）

学生探究实验完成后，教师用示教板展示，师生探讨交流，总结出发光二极管是照明控制电路控制的对象，我通过干簧管，来控制灯泡的亮与灭。单簧管是我们控制的手段。这种利用单簧管来控制灯泡亮灭的现象，就是一种控制现象。

活动：找出自行车中存在的各种控制现象？

学生讨论后回答：

通过转动车把，控制自行车的行驶方向，这是方向控制。

通过手闸、刹车片等，实现对自行车的刹车控制。

通过变速器等，控制自行车的行驶速度，这是速度控制。

那什么是控制呢？教材上P97是怎么说的？

板书：一、控制的含义

控制：人们按照自己的意愿或目的，通过一定的手段，使事物向期望的目标发展。

我们如何来理解控制呢？

1、

理解任何控制现象，都要明确控制的三个要素：控制的对象是什么、控制要达到什么目的、采取什么控制手段。

问：我们的分组实验照明控制电路，控制的三个要素各是什么？

学生思考回答。

看定义，使事物向期望的目标发展，事物的发展与变化具有多样性。比如天上降落的雨水。

使雨水像期望的目标发展，需要通过一定的手段才能实现。

同学们见过气体发光吗？向学生展示辉光管，玻璃管中的气体没有发光，想看到它们发光吗？这是我们采取的手段-----高压发生器，能产生5千伏---3.5万伏的高压。来，让我们感受一下。（教师演示）

把高压接在气体两端，教师演示气体发光实验。

2、控制的实现需要通过一定的手段

•

在理解控制含义的基础上，我们来学习控制的分类，阅读教材P98页，思考控制是如何分类的？

•

板书：二、控制的分类

•

控制有两种分类方式：第一类，从控制过程中人工干预的情形来分，控制有人工控制（手动控制）和自动控制。 •

提问：人工控制（手动控制）和自动控制概念？总结特点？举例？ 学生阅读教材后回答。

幻灯片展示：

问：这些属于什么控制方式？为什么？

学生思考讨论后回答。

•

春天来了，夏天还会远吗？在炎热的夏天，有这三种消暑的方式，分析这三种方式的控制类型？

•

•

手摇扇：全程需要手动。

•

电风扇：天气很热，低档位不能满足需要时，需要手动调节档位，电风扇在控制的过程中还需要人的直接参与。属于手动控制或人工控制。

•

空调：设定好适宜的温度后，空调会自动探测室内的温度，当室温与设定的温度不相符时，空调会自动工作，使室内的温度达到设定的温度。在控制的过程中不需要人的直接参与。

•

按照执行机构的不同，控制分为：机械控制、气动控制、液压控制、电子控制等。

学生分组讨论， 举例说明？

思考：自动控制技术在各行各业的应用，一方面减轻了人的劳动强度，解放了劳动生产力，另一方面也可能造成失业人数增加。对此，你有什么看法？

教学反思

优点：根据目标对教学内容进行筛选，尽量去掉教材中易使学生厌烦的信息，留下学生能够参与和感兴趣的信息，激发学生的学习热情。如果有可能，就尽量减少教师的课堂讲解，要给学生充足的时间和空间来思考和发展，使学生有时间和空间进行自我调控、自主学习、自我分析、互相评价、促进学生学会学习。对本节课中学生分组实验和教师演示实验设定，把学生们的兴趣给激发了起来。使得整个课堂很轻松，并且也发挥了学生的主动性。