3、功能模拟方法ppt配套的教案及板书设计

高中通用技术《技术与设计2》（苏教版）

第4单元

控制与设计

第3节

闭环控制系统的干扰与反馈（第3课时）

4.3.3 《功能模拟方法》教学设计

南安市南星中学

郑伯韬

一、教材分析

《功能模拟方法》是苏教版教材的《技术与设计2》第四单元第三节的内容，本节课内容是该节《闭环控制系统的干扰与反馈》的第三课时，它是学生理解控制系统的难点。

功能模拟方法是控制论的主要方法，是以功能行为的相似为基础建立模型，它为仿生学、人工智能等提供了重要的方法。教材内容对功能模拟方法只做了简单的介绍，要求学生有一般的了解，但是研究研究功能模拟方法是在创新设计中常用到的重要方法，模拟的不一定是人的功能，也不一定是全部功能，这对于启迪学生的思维有很好的作用，可以加深学生对自动化控制的理解。

二、学情分析

学生已具有电学、力学的基础知识、系统的基本概念，具有信息传递的基本知识和体验，具有观察和使用简单控制系统的生活体验，所有这些知识和经验储备，一是为教学中师生共同寻找教材以外的案例进行分析归纳，提供了学习行为的保障，二是为升国旗控制系统的试验探究操作提供顺利进行的可能。

三、教学目标

1.

知识与技能目标

（1）了解功能模拟方法的含义及意义。

（2）能够举出功能模拟方法的应用实例。

（3）能够利用功能模拟方法分析升国旗控制系统的方框图。

2.

过程与方法目标

（1）通过案例分析使同学们理解功能模拟方法

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闭环控制系统的干扰与反馈（第3课时）

（2）通过小组试验探究功能模拟方法在升国旗控制系统中的应用。

3.

情感态度与价值观目标

（1）通过合作探究，培养学生技术探究精神和合作精神，形成和保持对技术问题的敏感性和探究欲望。

（2）让学生对自动化控制技术产生强烈的兴趣和好奇心，并把它转化为对后续知识学习的动力。

四、教学重难点

1.

重点：功能模拟方法的含义

2.

难点：功能模拟方法的试验探究

五、教学策略

以加热炉的温度控制系统为案例，通过自动控制和人工控制两种方式的对比，引入功能模拟方法的含义，使学生们了解到控制系统工作过程中的功能模拟环节。以人工智能、仿生学等各种案例介绍功能模拟方法在控制系统中的应用，引发学生思考功能模拟方法在技术创新设计中的意义，通过分析举例、思考和讨论，加强师生互动，充分调动学生们的主观能动性。另外，利用升国旗生活场景预设导入，在学生完成预习导学案的基础上，让学生分组进行升国旗控制系统的功能模拟方法试验探究，最后学生小组完成一份试验探究报告，引导学生养成观察日常生活中控制系统相关知识的好习惯。

六、教学资源准备

多媒体设备、相关图片资料、升国旗控制系统试验套件等

七、教学过程

教师环节

预设问题引教学环节

提问：生活中碰到过的同一个控制系统有媒体展示

PPT图片展学生活动

回答老师问题，

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入案例

自动控制和人工控制两种方式，其工作过程有什么区别呢？通过加热炉的温度控制系统工作过程环节的分析，研究其各个环节的功能实现。

通过加热炉温度控制系统的控制器、执行器、检测装置的功能实现，分析自动控制示和语句

聆听老师讲述

代替人工控制的功能模拟方法。总结含义：PPT知识点引入概念

功能模拟方法是以功能和行为的相似性为基础，用“模型”模仿“原型”的功能和行为的方法。

提问学生举例：生活或生产中有遇到过或所知道的控制系统应用了功能模拟方法？

思考讨论并回答师生互动

根据学生回答的案例，补充并分析其描述的案例中控制系统的功能模拟方法实现的模拟环节。

以计算机下棋博弈的人工智能案例和雷达应用原理的仿生学案例，分析出功能模拟案例分析

方法的应用不一定是模拟人的功能和行为，也不一定是全部功能。

提问学生举例：除了老师案例中的人工智思考讨论并回答师生互动

能和动物仿生的功能模拟法案例，再举例植物的仿生功能模拟法？

老师的问题

识点总结展老师的思路学习

示

PPT案例图观看老师提供的片展示和知图片素材，跟随

老师的问题

语句展示

聆听老师讲述

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根据学生回答的案例，补充并分析其描述的植物仿生学案例中的功能模拟方法实现的模拟环节。并再补充一个鲁班发明锯子（锯齿由来）的案例。

根据教师课堂案例和学生举例，总结出功能模拟方法对创新设计的意义：功能模拟PPT知识点总结意义

方法是控制论的主要方法，它以功能行为总结展示

的相似为基础建立模型，为仿生学、人工智能等创新设计提供了重要的方法。

1、讲述升国旗控制系统的试验要求：根据国歌播放时间确定升旗的时间，即国歌停止播放时，旗面刚好升到旗杆的顶部。

2、说明试验探究目的：探究功能模拟法在升国旗控制系统中的应用。（自动控制方式的实现）

试验探究

3、根据课前的预习导学案，提问学生升国旗控制系统的人工控制方式、及开环控制系统方框图的相关问题。

4、要求学生分组完成试验探究和试验报告。

5、巡视学生分组试验探究操作情况，对个别小组进行指导。

PPT展示试1、展示课前预习导学案；

2、跟随老师的思路，回答老师提出的问题；

学习，并作记录

跟随老师的思路验套件器材、3、分组进行试试验目的、试验要求和注意事项

验探究，利用功能模拟方法达到升国旗自动控制方式的实现；

4、分析功能模拟方法各个环节的实现，并小组

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完成试验探究报告。

1、阐述本节课的学习内容；

2、以试验报告展示回顾学生分组试验操作过程中，以及报告填写中出现的错误。课堂小结

最后要求学生完善试验报告并于下次课提交，同时预习黑箱方法，指引学生养成多观察、多思考自动化控制工作过程的实现。

验报告

知识体系，能够做到学以致用。

PPT展示试思考、回顾课堂内容，形成本课

八、教学反思

本节教学知识点比较单一，我在课前搜集了不同应用场景的案例，力求让学生能够更好理解功能模拟方法的意义。由于本节课增加了试验探究的分组操作环节，虽然学生对升国旗的人工控制方式都有了解，但是功能模拟实现自动化控制对学生来说还是一个相对薄弱的知识领域，所以精细设计一份课前预习导学案并让学生认真去提前讨论完成非常重要。

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