高中通用技术 控制系统的设计与实施2教案 苏教版必修2.doc

控制系统的设计与实施教材：（凤凰国标教材）普通高中课程标准实验教科书 通用技术（必修2）文档内容：控制系统的设计与实施章节：第四单元控制与设计 第四节控制系统的设计与实施课 时：第1课时一、教学目标1.知识与技能：了解简单的被控制对象的基本特征，画出系统方框图，形成初步设计方案2.过程与方法：通过案例式的探讨和实践改良的技术活动，提高分析能力，培养探究精神。3.情感、态度与价值观：（1）通过对控制系统的设计与实施的分析，体会产品设计中人性化的设计思想。（2) 培养认真严谨的态度，进而树立“以人为本”的设计理念。二、教学重点设计一个控制系统应明确的问题，对控制系统的基本要求。三、教学难点设计一个控制系统应明确的问题的分析，控制系统设计的思想方法。四、教学方法讲授、讨论、小组合作。五、设计思想1. 教材分析本节是前几节知识的总结与应用。控制系统设计的一般思路是这一节的重点，也是难点。在设计中，只有对系统的组成部分及其相互关系分析清楚了，才能进行设计。对于学生的设计，因为是必修课的最后一个设计，要求学生一定要按设计的一般过程进行，设计课题不必复杂，但一定要让学生能够完成。本节课内容为本单元的第四节。在前面的学习中，学生已经了解了结构、流程、系统、控制与设计的关系。设计是技术的重要组成部分之一，而且技术与设计2大部分都是围绕着设计这个主题来展开的。本节分别通过开环控制系统和简单的闭环控制系统的设计案例，使学生了解控制系统设计的一般思路和步骤，通过自动升旗控制装置的设计，强化学生对设计的多方案的理解。控制系统的设计是本单元教学内容的综合和总结，也是控制思想方法的集中体现。这一节的教学不仅需要学生对开环控制系统和闭环控制系统的工作过程和工作原理有较好的了解，还需要熟悉控制系统的组成和各环节的作用。2. 学情分析学生对一些产品有一定的使用经验，这些经验有成功的，也有失败的，通过控制系统的分析与设计，使学生对一定的实践经验和生活经历，上升到一定的理论认识，对失败的使用经验，能从控制与设计的角度重新的认识。3. 策略提出一个生活中时常会遇到的问题，在学习和阅读了相关内容后针对这一问题的设计要求进行具体设计并制作成模型，在学生自己设计和制作的过程中达到突破难点，实现教学目标的目的。本节书从理论上讲内容较难，学生理解起来比较困难，为了能有较好的课堂效果，设计如下：（1）通过一些具体的生活中例子对比来导入有关控制的设计方法，从而引入课题。（2）教师根据课本中的案例，引导学生解决问题，提高学习的自主能力。（3）寻找一些贴近学生生活实际和典型的电吹风电暧气（有开环与闭环两种）等案例，利用媒体教学手段增加课堂气氛，帮助学生在快乐、轻松的氛围中掌握知识。（4）老师起到引导的作用，学生为主体，在学生掌握的基础上，课堂交给学生。让学生进行设计。六、教学准备电吹风、电风扇等实物，课件。七、教学过程教学环节师生活动设计意图导入在日常生活中，控制具有十分重要的实践意义，我们今天从实际应用出发，进行几个简单的控制系统设计。现在我们首先了解一下控制系统设计的一般思路。引出新知，激发学生的学习兴趣。新课讲授一、控制系统的设计要明确的问题 系统要达到的目标控制的对象是什么被控对象的特性确定被控量和控制量找出控制系统的干扰因素，分清主次，找出最大的干扰因素采用什么方案既达到目的、又经济、易于实现。选择开环还是闭环要根据控制系统的精度要求和条件的可行性而定选择设备和元件。执行器和检测装置的选择: 一是要根据控制量和被控量的需求，二是根据控制条件二、控制系统设计需满足的基本条件:能达到控制的目的采用易于实现的方式降低控制成本减少对环境的负面影响三、开环控制系统的设计案例：电吹风档位控制设计师生共同分析：该控制系统要达到的目的是什么？控制的对象是什么？被控对象有哪些特性？被控量的控制量分别是什么？外界的干扰因素是什么？是否经济实用？如何实现安全设计？设计要求：电吹风能根据不同档位输出不同种类的风.设计分析：被控对象电吹风；被控量风的速度和温度；控制量电机的电压；干扰因素房间温度、电源电压的波动工作过程：讨论：1. 熨斗、电加热棒、电褥子等电器的控制过程分析，安全性分析。2. 普通电风扇定时控制系统的设计。四、闭环控制系统的设计案例：抽水马桶水位自动控制设计要求：当水位达到某一指定高度时，进水口停止进水。设计分析：根据设计要求，选择闭环控制系统。被控对象是抽水马桶的水箱，被控量是抽水马桶水箱水位的高度，控制量是进水管的水流量（进进水量），水箱水位的高度与进水量之间呈线形关系，主要干扰因素是水箱的出水流量。方案构思：采用浮球作为水位高度的检测装置。当水箱的水位低于水箱的某个高度时，出现了水位差（给定的水位高度与实际水位高度之差），这个信号通过浮球、连杆机构传给进水阀，使进水阀打开，从而水箱进水；当水箱水位达到水箱的某个高度时，水位差为零，进水阀关闭。控制系统方框图：略控制过程：转动冲水旋钮，使出水阀打开，水箱冲水。与此同时，进水阀打开，水箱进水，直到指定水位时，进水阀关闭。直接引入题目，便于学生积极思考。通过富有吸引力的现实生活中的问题，使学生回想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。这些设备，学生有一些使用的经验，拿出来加以分析，还可以增加学生的安全意识。小结1.控制系统设计的一般思路2. 控制系统设计需满足的基本条件3. 画出该控制系统的方框图巩固本节