1、控制系统设计的一般思路课时教学实录

《控制系统设计的一般思路》教学设计

江门市第一中学

冯慧芳

一、教学内容分析

《控制系统设计的一般思路》是通用技术必修模块“技术与设计2”（苏教版）第四章第四节《控制系统的设计与实施》第1课时内容，主要阐述了控制系统设计的一般思路。它是对本章前三节内容知识点的综合应用，它关注学生的控制系统设计分析能力培养，要求学生根据控制系统的设计方法，运用控制知识，形成初步控制系统设计的方案。

二、教学对象分析

本节课的教学对象是高一学生，学生之前已学习了设计的一般过程、系统与设计以及控制的相关知识等。同时在《技术与设计1》的学习中经历了技术设计的全过程，了解设计过程的各个环节及制作的基本方法和手段，学生对日常生活中常见的电子、电路及简单机械控制有所了解，为本节的学习奠定基础。学生对控制系统设计的一般思路的理解并不困难，主要是让学生运用控制系统设计的一般思路以及控制系统知识去设计简单的控制系统。

三、教学目标分析

1、知识与技能

理解控制系统设计的一般思路。

2、过程与方法

（1）了解简单的被控对象的基本特征，能确定被控量、控制量等，能画出控制系统方框图，形成初步的设计方案。

（2）能根据控制系统的设计分析选择所需元件，并能对简单控制电路进行设计。

3、情感态度与价值观

通过亲身体验，形成理解和分析简单控制系统设计一般思路的积极情感，激发学生设计控制系统的兴趣与热情。

4、教学重点

（1）理解控制系统设计的一般思路。

（2）了解简单的被控对象的基本特征，能确定被控量、控制量等，能画出控制系统方框图，并形成初步的设计方案。

5、教学难点

了解简单的被控对象的基本特征，能确定被控量、控制量等，能画出控制系统方框图，并形成初步的设计方案。

四、教学策略

在本节教学中，以“恒温箱”控制系统项目的分析、设计为主线，创设控制系统设计的情境，利用任务驱动，引导学生进行设计分析、交流、探究，逐步形成控制系统设计方案。从而改变满堂灌式教育及学生被动接受的方式，将更多的时间留给学生，努力体现学生的主体性。

五、教学准备

课件制作、小组探究活动材料和探究活动表。

六、教学过程

环节

教师活动

创设情境，提出问题：

设计一个恒温箱

设计要求：

创

１、箱内温度恒定在40°C左右；

内容学习

设

２、能自动控制；

情

境

３、能显示出恒温箱内电流的通断状态；

4、安全、节能、低成本。

如何设计一个控制系统呢？

学生活动及预期效果

学生思考，让他们带着问题进入“控制系统设计的一般思路”设计思路

通过具体的问题提出，引导学生进入本节内容的学习。

教

授

知

识

点

控制系统设计的一般思路：

明确系统的目的、控制的对象、被控对象的特性、被控量、控制量、外界干扰因素、设备和元件的选择、成本等

边听边理解

让学生对控制系统设计的一般思路有整体的认识和理解

恒温箱控制系统设计分析：

1、被控对象基本特性分析

2、确定被控量与控制量

3、确定控制系统构成方案

思考：在恒温箱自动控制系统中，被控量和控制量分别是什么？有哪些干扰因通过师生互动和生生互动，让学生参与具体项目的设计分析，让其亲身体验控制系统设计的过程，加深对知识的理解。

通过小组合作探究，亲身实践，培养学生的动手能力和处理实际问题的能力。

教师对学生的学习过程作出反馈，促进学生知识的内化。

4、绘制“恒温箱”控制系统框图

素？

布置探究活动1，小组展示成果，教师点评。

小组探究活动1：根据设计分析，画出“恒温箱”控制系统方框图，而后小组展示学习成果。

小组探究活动2：在给定的元器件中选择合适的组成控制系统，而后小组展示学习成果。

小组探究活动3：利用给定的电子元器件按要求设计电路并连接实物，而后小组展示学习成果。

方

案

设

计

方案构思：

1、

设备和元件的选择

布置探究活动2，小组展示成果，教师点评。

2、

确定恒温箱内部电路图

布置探究活动3，小组展示成果，教师点评。

小

结

控制系统设计的基本过程

帮助学生梳理知识点

化。

促进学生知识的内归

纳

恒温箱控制系统设计分析：

1、被控对象基本特征分析

恒温箱通过内部发热元件产生热量，当温度低于某一指定数值时，电路自动接通，箱内的温度升高；当内部温度达到指定数值时，电路自动切断，发热件停止发热。也就是说，恒温箱内温度的变化，是由电路的开关自动接通或切断来操控的。在控制系统中，指定温度时输入，实际温度时输出。

2、确定被控量与控制量

由上述分析可知，被控对象是恒温箱，被控量就是输出量，即实际温度。控制量是开关的接通或切断。

3、干扰因素分析

环境的温度、恒温箱内部与外部空气的对流等。