2、控制系统的设计与实施案例教学内容概述

控制系统的基本组成和工作过程

一、教学目标：

1、分析典型控制案例，熟悉开环控制系统的基本组成和简单的工作过程；

2、分析典型控制案例，熟悉闭环控制系统的基本组成和简单的工作过程；

3、能绘制简单的开环控制系统和闭环控制系统的系统框图；

4、知道开环控制系统和闭环控制系统的区别；

5、理解闭环控制系统中的控制器、执行器的作用。

二、教学重点：

1、开环控制系统的基本组成和工作过程；

2、闭环控制系统的基本组成和工作过程；

3、开环控制系统和闭环控制系统的比较和区别。

三、教学难点：

1、闭环控制系统的基本组成和工作过程；

2、开环控制系统和闭环控制系统的比较和区别。

四、教学内容：

本节课教学内容是地质版《技术与设计2》第四单元第二节“控制系统的基本组成和工作过程”。

这节课包含“控制系统基本组成”、“开环控制”和“闭环控制”等三个内容。它是学生在学习控制在我们的生活和生产中的应用后，进一步学习有关控制系统的基本组成、工作过程以及两种重要的控制系统：开环控制和闭环控制，并熟悉它们工作原理和作用。

本节课的教学除了继续加深对技术与设计的知识深度和技能程度外，更是培养技术思想和方法的很好的平台和载体。因此，应多贴近学生生活经验出发，从实例分析入手，让学生通过对相关典型控制应用案例的深入分析，引导学生对控制系统的生活生产应用分析，进而熟悉控制系统的基本组成和工作过程，通过对开环和闭环控制基本组成和其工作机理的学习，进而掌握和理解这两种控制方式的重要作用，并能绘制简单开环控制系统和闭环控制系统的方框图。

五、学习对象：

学生在前面的学习中已经学习和分析了控制在生活生产中的应用，获得了有关控制及其应用的初步感性认识和体验，但是对控制系统的基本组成和工作过程还缺乏了解，对控制系统的简单分类还一知半解，他们对进一步了解控制系统的知识是有探究的欲望的。结合具体生活中的控制系统的应用案例分析，进一步分析控制系统案例中控制是如何工作的，以及有怎样的工作方式，是学生学习的最近发展区。

六、教学策略：

本节课的教学采用“案例情景—过程分析—总结归纳－认识提升”的模式展开。在教学中把知识点的教与学置于具体的案例情景当中，通过让学生完成简单而贴近生活的技术试验案例，使学生的思维从生活体验升华到理性分析。同时关注学生能否用不同的语言表达、交流自己的体验和想法。通过富有吸引力的现实生活中的问题，使学生观察和体会控制系统的工作过程，激发学生的好奇心和主动学习的欲望。通过具体的技术试验案例，使教学内容进行步步展开，使学生亲历自主探索和思维升华的过程。

七、教学过程：

（一） 复习回顾

复习回顾上一节课我们学过的控制的含义以及控制在生产生活中的应用，如：农业生产中的控制技术：大棚温室中的温度、湿度和光照控制等。

（二） 提出教学目标

多媒体投影展示2007年山东省基本能力高考真题第二卷第19题：

某办公楼大厅采用自然光照明，控制系统如图，大阳光经过反光镜反射到反光球面镜上，反光球面镜再将光线反射到大厅，从而达到采集自然光的目的。当大阳移动后，光线到达反光球面镜的位置也随之发生偏移，相应的传感器就会受到光照产生电信号，控制器根据不同传感器送进来的信号控制反光镜作相应的调整。

问题：（1）该系统是开环控制系统还是闭环控制系统？

（2）该系统中的被控对象是

；

（3）控制器类似于人体的哪个器官？

通过问题的提出，引入本节课的教学目标：

1

（1）了解控制系统的简单分类，并能够比较两类控制系统的异同；

（2）分析典型控制案例，熟悉开环控制系统和闭环控制系统的基本组成和简单的工作过程；

（3）能绘制简单的开环控制系统和闭环控制系统的系统框图。

（三） 导入新课

师生共同做试验：

技术试验1——初步体验控制系统

（1）试验条件：一名同学、老师、一本课本；

（2）试验做法：

老师发出指令（如请将课桌上的课本举过头顶），学生接受指令并按照指令的要求去执行动作；其他同学认真观察、思考，分析整个试验过程中信号的流向，并以小组为单位完成《技术学习活动卡1》

（3）填写《技术活动卡1》

（四） 进行新课

试验2： 技术试验2——观察自动门的工作过程

自动门的工作过程：

1、当有人到达门前某一距离时，传感器感知，并发出“有人”的信号；

2、控制器接到传感器传来的信号后，经变换放大后传给电动机；

（这里的电动机叫做执行器，也称为驱动器）

3、电动机根据传来的开门信号转动,门被打开；(这里的门叫做被控对象，也称为被控对象) 4、控制器保持开门信号延时（如10S）后，自动发出关门信号，电动机反转，门重新关闭。

无人时：处于常关状态 有人时：门自动打开

试验3：技术试验3——观察水箱水位自动控制系统的工作过程

问题提出：

（1）该控制系统由哪几部分组成？

（2）作为该系统的一部分，浮子起怎样的作用？

（3）该系统与自动门系统的对比，有什么不同之处？

比较自动门控制系统和水箱水位自动控制系统的系统框图：

（图略）

结论：

开环控制系统：

信息总是自输入端单向传至输出端，不存在信息逆向流动，没有反馈环节，也不存在闭合回路，这类系统称之为开环控制系统。

闭环控制系统：

信息在自输入端传至输出端的同时，还将输出信息通过反馈环节传给输入端，即信息流向形 成闭合回路，这类系统称之为闭环控制系统。

试验4：技术试验4——开环控制系统和闭环控制系统的简单体验

试验条件： 多本课本

试验步骤：

1、一位同学发出指令（如将课本翻至第70页）

，另有两位同学接收指令；

2、接收指令的两位同学中，一位同学睁着眼睛执行指令所要求的动作，另一位同学闭着眼睛执行动作；

3、小组内其余同学仔细观察，并认真做好记录，填写《技术学习活动卡》；

4、小组内同学之间角色互换，重复以上步骤。

2

睁着眼睛翻书的系统框图：

（图略）

闭着眼睛眼睛翻书的系统框图：

（图略）

比较：开环控制系统和闭环控制系统

开环控制系统

闭环控制系统

从构成形式上

无反馈环节

有反馈环节

从本质上

信息的流向是单向、开放的

信息的流向是闭合、回路的

（五） 课堂练习

判断以下控制系统是属于开环控制系统还是闭环控制系统，并绘制出相应系统框图。

（1）红绿灯定时控制系统； （2）声控灯控制系统；

（3）智能电冰箱温度控制系统； （4）自动水位控制系统。

八、教学反思

控制系统在生产、生活中具有重要意义，本节课通过四个技术试验对开环控制系统和闭环控制系统的基本组成和工作过程进行了分析，帮助学生理解开环控制系统和闭环控制系统，使学生的逻辑思维品质得到了发展。

本节课不是从概念入手，讲什么是开环控制系统，什么是闭环控制系统，工作过程如何、框图如何画等，而是从实例入手，通过让学生们分组做技术试验，让学生自己去体会，与学生共同分析、归纳，从而得出开环控制系统和闭环控制系统的基本组成和工作过程。

课堂上从让学生分组去动手试验再到控制系统组成和框图的归纳环环相扣，设计流畅，学生始终参与全程教学活动，能引导学生思维步步深入，从提出问题、分析问题到解决问题，符合高中学生认知规律。

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