1、干扰因素教案设计范例

《技术与设计2》第四单元第三节

闭环控制系统的干扰与反馈

（第一课时）

江苏省白塔高级中学 孙三元

一、教学内容分析

本节在《控制和设计》中起到举足轻重的作用，也是全书的重难点章节，还是控制系统的具体应用章节。本节不仅使学生对闭环控制系统的干扰与反馈有很深的认识，而且也为闭环控制系统的设计与实施打好基础。

二、教学对象分析

学生已经学习了前面三个单元内容，具有一定的基础；尤其是学习了开环闭环控制系统的控制过程之后，对控制的干扰的神秘面纱还没有揭开。本课通过对生活和科技案例的详细分析、延伸，充分调动学生的好奇心，激发学生的学习情趣，让他们的思维活跃，从而全面的、辨证的了解、分析和解决问题，让学生对闭环控制系统的干扰与反馈有了全面的认识。

三、教学目标

技术意识与工程思维：

1、能结合案例理解干扰因素的含义及性质，并对干扰因素作出分析,培养了学生的技术意识。

2、学生运用解干扰的概念，掌握克服干扰的基本方法；筹划不同控制系统克服干扰方法的优劣。

过程的创新设计：

1、学生运用知识找出简单控制系统中的干扰技术问题，并对的干扰技术问题提出符合设计原则且具有一定创造性的构思方案。

2、能综合各种社会文化因素评价系统干扰的设计方案并加以优化。激发学生对克服控制中的干扰的创新思维。

图样表达及物化能力

1、学生对干扰实验的体验加以描述和交流，绘制简易三视图、草图、框图等来表达对干扰的形象认识，实现了从抽象到具体的思维转换。

2、学生通过不断地内化干扰的知识，对干扰的感性认识上升到理性认识，完成系统干扰模型制作、装配及测试，培养学生的动手实践与创造能力。

四、教学重点和难点

重点：

1、认识干扰因素的含义，学会分析干扰在控制系统的影响。

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2、学生能够分析简单控制系统中的干扰，理解克服干扰的基本方法，激发创新思维。

难点：

1、对干扰系统的全面分析，找到克服干扰因素的合理方案。

2、会用简易三视图、草图、框图等来表达对干扰，完成系统干扰模型制作、装配及测试。

五、教学策略

用生活案例引入新课，采用启发式、讲述式、设疑、分析等多种教学方式，激发学生的学习兴趣，提高学生的注意力，让学生主动建构出本节课的知识体系。这个生活案例可以是生活中常见到的，也可以是前瞻性的。通过教师的引导，展现了控制技术的魅力，让学生对影响控制系统的因素，也就是干扰产生了浓厚的兴趣，学生的感性思考、自主探究、合作交流、成果展示水到渠成，让重点变得简单，让难点顺利通过。

六、教学准备

充分利用多媒体教学系统为课堂服务。准备一些影像资料及动手实践操作的材料。

七、教学流程

八、教学过程

1、创设情境，激发兴趣

【复习】比较开环控制系统与闭环控制系统。闭环控制系统主要有检测装置。

【操作】学生玩平衡走珠游戏，干扰与否产生的影响是不同的。

【学生的主体地位】学生玩平衡走珠游戏, 找出影响平衡走珠游戏的因素。

【教师的主导作用】引导学生思考，在日常生活中有没有影响事物正常运行的因素。

2、引出课题，指导学习

【操作】让学生进行自主学习和小组讨论方式，带着问题学习本节的知识体系。

【导学设计】快速阅览课本P108～P109，思考以下几个问题：

①日常生活中的干扰常见吗？ ②什么是干扰因素？

③干扰因素可能存在多少个？

④开环控制系统和闭环控制系统哪种受干扰的影响小，为什么？

⑤分组讨论：P108“马上行动”、P109“思考”。

【学生的主体地位】学生看投影, 明确了自学任务。

【教师的主导作用】引导学生自主学习，并把主要知识点以问题的形式呈现。

2 创设情境

引出课题

典型案例引导思考

分工合作

小组展示

能力拓展迁移应用

实践探究

3、典型案例,引导思考

【操作】学生通过观看幻灯片，了解重庆大巴坠江和西安智能交通信息灯这两则案例发生的原因，引起他们的重视，思考干扰对我们日常生活所带来的影响。

【学生的主体地位】学生主动思考，探究案例中所隐藏的知识。

【教师的主导作用】教师通过设疑，引导学生思考。

4、分工合作，小组展示

【操作】根据上述案例，分组完成任务并展示。

【学生的主体地位】

①学生主动起来回答问题。

②学生对其他学生的回答进行点评和补充。

【教师的主导作用】

①通过巡视, 观察每组学生参与情况，及时了解各小组存在哪些倾向性疑难问题。

②对学生回答进行方向性引导,帮助学生归纳, 并指导学生运用。

【问题设置】学生展示主要围绕以下内容：

①干扰全部是不好的吗？根据干扰现象主要分为哪几类？ ②根据闭环控制系统的工作过程图，影响干扰因素往往都会反映在哪个方面？

③克服干扰因素有哪些？例如：在飞机上有急事需联系家人，可以开手机打电话吗？

④西安智能交通信息灯系统采用闭环控制，为了进一步提高交通便利所采取的措施是？

附：【学生自学资料】

①闭环控制系统的工作过程

闭环控制系统的核心是通过反馈来减少被控量（输出量）的偏差。所以，一个闭环控制系统能够克服外界干扰，使被控量控制在给定值附近。

给定值

+

-

②开环控制系统与闭环控制系统的比较

Ⅰ、开环控制系统输入量到输出量之间的信号是单向传递的，它对输出量的控制精度较

低，但它具有结构简单、成本低、容易实现等优点。常见的有：电风扇、电吹风、电熨斗等。 Ⅱ、闭环控制系统的输入量和输出量之间还有一个反馈环节，它们形成了一条闭合回路。它对输出量的控制精度较高，但它结构复杂、成本高，主要用在要求较高精度和高可靠性的控制中。常见的有：手机、空调、电冰箱、饮水机、电热水器等。

5、能力拓展，迁移应用

3 干扰

控制器

执行器

被控对象

被控量

反馈环节（检测装置）

【操作】技术改变生活，让我们生活越来越好。通过学习培养学生的创新意识。

【学案设计】观看幻灯片投影，安全主要是通过提高系统性能来影响干扰因素：

①智慧零售，无人便利店，超市、餐厅、面馆、售货机等。 ②2017年来共享医院，是多家医疗机构“拼”起来、实行医疗共享的医疗新模式。

③ET工业大脑，将人工智能与大数据技术嫁接到生产线，提高良品率、降低能耗、提升生产效率。

④森林火灾预警系统，具有保护森林的作用，把火灾带来的危害降到最低。

⑤（科大）讯飞翻译机技术，采用了神经网络机器翻译、语音识别、语音合成、图像识别、离线翻译以及四麦克风阵列等多项全球领先的人工智能研究成果，实现中文与三十多种语言即时互译。

⑥自动驾驶新能源汽车，通过“网联化”：让车与车、车与路的实时互通，可进一步提高车辆安全性和行车效率，用手机一键约自动驾驶车、上车人脸识别、下车自动还车等功能。使用电力能源，实现无线、双向充电技术。

⑦5G时代的到来，我们给城市安装上眼睛、耳朵、和巨型大脑，可以收集各种数据和传递东西。让我们的传感城市变成了有机整体。

【学生的主体地位】学生通过自主学习、合作探究，懂得人类为了对抗干扰对系统的影响，在提高控制系统性能上面所作出的贡献。

【教师的主导作用】引导学生思考，激发学生对技术革新的欲望。

6、实践探究

【内容】通过电磁感应场实现铜线圈的运动，提升学生的图样表达及物化能力。

【分组操作】①构思并画出结构图。②制作并检验作品。③总结干扰因素的影响。

【学生的主体地位】学生合作完成活动任务, 形成发现问题、分析问题、解决问题的能力。

【教师的主导作用】检查学生的完成情况，针对学生的问题进行指导，表扬优胜组。

【小结】引导学生对本节课知识进行整理、归纳，写下自己的创造灵感。

九、课后巩固练习

1．通过对重庆大巴坠江重大事故的学习，对于影响司机正常行驶的干扰作用，说法正确的是（C）

A．干扰因素仅作用在方向盘上

B．干扰因素不会作用于其它正常行驶的汽车

C．司机受到干扰因素的作用都会反映在对汽车的掌控上

D．这起事故只是告诉我们，汽车正常行驶不要打扰司机

2．智慧零售，无人便利店，超市、餐厅、面馆、售货机等会遇到各种干扰因素，在研究干扰因素对控制系统的影响主要是观察（D）

A．对控制系统组成产生的影响

B．对控制系统控制量产生的影响

C．对控制系统输入量产生的影响

D．对控制系统输出量产生的影响

3．克服干扰的基本方法不包括（C）

A．减弱干扰

B．提高控制系统性能；

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C．增强对干扰的控制；

D．消除干扰

4．无人机送外卖更方便。下列不属于影响无人机送货控制系统中的干扰因素的是（C）

A．增加货物重量

B．外面起风下雨

C．送货距离的远近

D．

无人机不同的颜色

5．在“传感城市”里更好地方便管理，进一步提高其抗干扰的性能。设计中采取的措施是（A）

A．增加反馈环节

B．提高采集信息的清晰度

C．扩大城市的活动空间

D．组织宣传传感城市的生活技巧

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