《控制的手段与应用》教学设计

1、控制的手段与应用教学设计一、课程内容本节内容选自苏教版普通高中课程标准实验教科书 通用技术必修2技术 与设计 2第四单 元 第一节控制的手段与应用 。二、课标要求知识与技能：能从技术设计的角度理解结构、系统、流程、 控制的一般概念 了 解简单的结构设计、系统设计、流程设计、控制设计 的基本知 识，以及这些知识 与日常生活和工 农业生产的内在联系和广泛 应用。过程与方法：经历将结构、流程、系统 与控制的基本知 识应用于技术实践的 过程，初步掌握结构、流程、系统 与控制的基本思想方法，并能 综合运用所学知 识和技能解决一些 实际问题，发展创新精神和理 论运用于实践的能力。情感态度与价值观：形成和保

2、持对技术问题的敏感性和探究欲望，具有 对待 技术的积极态度和正确使用技 术的意识。三、教材分析技术与设计 2是在“技术与设计 1”的基础上设置的具有典型意 义的专题性 技术设计的教学内容，全书共四个专题，包括结构、流程、系统以及控制。“控制与设计”作为四个单元之一，它既具有自身的独立性，又与其他三个 单 元的内容尤其是与第三 单元“系统与设计”有着紧密的联系。例如，控制本身的工 作过程就是一个流程；控制系 统也具有系 统的特性，可以进行优化和设计。在此 之前，学生们已经学习了前三章的内容 结构与设计、流程与设计、系统 与设计,对 技术的整体、协调、关联、优 化等思想有了一定 认识，这为过渡到控

3、制与 设计内 容的学习起到了铺垫的作用。本单 元内容共分 为四节，分别是一控制的手段与 应 用，二控制系统的工作过程与方式，三闭环控制系统的干扰与反馈，四控制系统 的设计与实施。从总 体上看，本单元是按照控制的手段 控制系统控制系统的 设计这样的思路来组织教材内容的，先让学生形成 对控制手段的理解和控制 应 用的了解，进而学习开环控制系 统和闭环控制系 统的基本组成和简单的工作过 程，通过对干扰因素的分析和反 馈环节的理解，再对开环控制系统或简单的闭环 控制系统进行设计、制作和对设计 方案进行模拟实施，让学生在动手做的活动中， 体会控制系 统的工作过程，以及它是如何实现设计 要求和控制目的的，

4、以加深学 生对控制与 设计知识和应用的理解。控制的手段与应用是第四章控制与设计第一节 的内容，是学习本单元 的理论基础。内容包含 “控制的手段 ”、“控制的应用”两个部分内容，主要解决 “为什么要学 习控制”，“什么是控制 ”两个问题。要求学生能从技术应 用的角度来 理解控制的含 义，要使学生知道，控制现象应用的广泛性及重要性， 对于一个控 制现象，知道它控制的对象是什么，要达到什么目的以及采取什么控制手段，并 能区别人工控制和自 动控制（为下一节开环和闭环控制的导入做准 备）。究竟如 何把握教学重 难点的度，引起学生更深入学 习和保持继续探究的心 态呢？ 教材通过“案例分析”，导出控制的含

5、义及控制现象中涉及的几个 问题，对控 制及其控制技 术有一个初步地了解，通 过“马上行 动”小“试验”加深对控制的理解。 接着教材采用了手 摇扇、普通电 扇和空调这个案例 进行比较和区别人工控制和 自动控制。最后选 用有一定深度的促 进社会 进步、科技发 展的现代科技成果，如 汽车自动装配线、农田节水控灌技 术等大量 图片说明控制在生活和生 产中的应 用，知道控制技术应 用的广泛性与重要性，帮助学生建立与控制的 亲近感，为后 面“控制系统的设计”的学习打下坚实的基础及提供学 习动力，有着承上启下的作 用。四、学情分析通过技术与设计 1的学习，学生基本具备了技术设计的基础知识以及设计 一般过程的

6、知 识。正如在教材分析中所说 的，控制系统本身就是一个系 统，其工 作过程就是一个流程，通过对“结构”流“程”系“统”几个专题的学习，对设计 1 的 内容进行了巩固和加 强，同时让 学生也基本熟悉了 专题知识结构（学生现有知识 基础）：先进行简单认识 ，然后深入了解分析，再进行设计实 践，为学生学 习控制 与设计部分的内容奠定了良好的基 础，使学生一步步接近 对控制知 识学习的起 点（学生起点能力）。高二的学生的 逻辑思维能力、分析能力、信息处理能力、创 造能力都有了相 当的水平，也具备了较强的学习能力（学生起点能力）。学生对 系统控制有了一些 初步的感性 认识，知道控制技术在生活中有着广泛地

7、 应用。在平时 的学习和生活 中，学生对控制技术有着强烈的兴趣和好奇心（学生心理特点），具有了观察和使 用简单控制系统的生活体 验，这些知识和经验为教学提供了条件（学生生活经验） 。学生却对控制概念的 认识以及对控制现象的理解还很模糊，没有从技术的 层面去理解，而“控制”内容本身专业性比较强，知识难度较大，实现控制系 统设 计的专业基础知识学生相对缺乏。所以学生学习 和理解时存在一定的 难度，觉得 控制技术很神秘和复 杂，容易产生畏难情绪（学生心理特点），因此在教学中要注 重把握教学 难度，以学生认识控制现象，“初步掌握 ”为目标进行教学，充分运用 各种手段和丰富案例 调动学生的学 习热情，实

8、现教学目标。而且需要注意的是不同的学生在 这方面的积累是有差异的，每个学生 对生 活的观察力以及学生的思 维活跃程度都存在着差距，因此关注学生的差异度，尊 重学生个体差异，分层制定教学目 标，使所有学生各自原有的基 础上有所发展， 实现能者多获，各有所得（学生学习差异）。五、教学目标根据课程标准、本教材的结 构和内容分析，结合学生的 认知结构及其心理特 征，制定了以下的教学目 标：（1）知识与技能目标：能够通过阅读 教材结合生活中的事例，说明控制在生活和生 应用中的广泛 性和重要性。通过讨论、分析、实 践，理解控制的含义，理解生活中的控制 现象，明确分析 控制 现象中的控制 对象、控制目的和控

9、制手段。全部学生理解自行 车方向控制、速度控制、刹车 控制以及 传动装置中的控 制现象。20%学生能够通过亲手试验理解齿轮、链条在自行车传动控制中的作用， 了解链条传动 和齿轮传动的特点。能够通过分析典型的案例，了解手 动控制和自 动控制。（2）过程与方法目标：经历观看视频和大量控制 应用的图片、分析案例、动 手实践的过程，理解控 制现象，能够对日常生活事件能 够从控制的角度 进行思考。经历通过马上行动将自行车中的控制 现象进行简单地分析，通过小实验探 究理解传动控制的过程，初步掌握控制的基本思想方法。（3）情感、态度与价值观目标：经历案例分析、探究实验 等引导学生仔细观察生活，理解技术与社会

10、的相互 关系，体验获取知识的乐趣，培养学生对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。六、教学重难点重点：了解控制在生产生活中的 应用；理解控制的含义，明确控制现象的要 点：控制对象、控制目的和控制手段；了解控制的分类。难点：发现并理解生活中的控制 现象，对其分析并明确控制的 “三要素”。七、教学环节基于本节课内容的特点，本着关注学生自身的 认知特点，注重学生学科知 识 体系的形成，立足于教材而不拘泥于教材的原 则，以学生认识过程为逻辑思路进 行教学设计。我主要采用了以学生自主学习为 主的教学方法：1、情景创设（发现法）：首先通过播放视频倒霉熊之自行车，引导学生观察、

11、分析问题出在了哪里? 失控任何事物的 发展不加控制会朝各种方向 发展（暗含了控制的重要性），引 出本节课的主题：第四单元控制与设计第一节 控制的手段与 应用。利用网络流行搞笑 视频引出控制，明确本节课要讲述的内容，活跃课堂气氛， 激发学生的学 习兴趣。2、阅读思考（读书指导法、谈话法）：针对提出的问题：“影片中以及 现实生活中你能找到 还有哪些控制 现象？”由 于这部分内容与社会 现实生活的关系比 较密切，学生已经具有了直 观的感受，可 以让学生自己 阅读课本并思考，在老师的引导下结合实际列举生活实践上存在 的一些有关控制的 现象。然后教师进行归纳总结，同时通过多媒体手段提供 给学生丰富的 图

12、片用于 控制现象的描述，通过老师带领学生描述控制 现象的过程使学生自己体会到 控 制的广泛性。最后展示动态图片“一双鞋子的 爱情故事”引出社会热点“胶囊事件”，学生 切身体会到 控制的重要性（这是我 们学习控制的首要原因）运用学生自身已有的生活 经验，充分发挥学生的主 观能动性进行列举丰富 的案例，调动学生的积极性。通过 各领域的丰富实例及社会热点新闻话题，让学 生理解控制 应用的广泛性和重要性，使学生明确 为什么学 习控制。3、案例探究（探究法、讨论法）：接下来让学生 阅读教材中的文字 资料，给出对大禹父亲鲧治水与大禹治水 对比表格，以小组讨论的形式填写。有一部分学生只是机械地按照表格框架填

13、写 了内容，并未做出深入分析。紧接着给出一组思考问题让 小组讨论，同时提供所治理水来源的 阅读补充 资料。最后师 生互 动教师引导学生根据所填写的 对比表，结合问答法、发现 法思 考并分析问题，找出答案得出结论：当控制目的相同 时，对相同的 对象采用不同控制手段达到的效果不同，即： 对某对象进行控制，必须了解被控 对象的特征，了解影响控制目 标实现的因素， 采用恰当的控制手段才能达到控制目的（ 这是我 们学习控制的另一个原因），进 而引出控制的一般含义（什么是控制）及控制的三要素（教学中采用控制框图即流 程图的形式来表示控制 现象，为利用流程环节的可再分解性 进行知识延展做好 充分准 备）。这

14、样避免了教 师单一的讲述式传授，体现了以学生 为主体的教学理念，通 过 丰富的感性走向深刻的理性，使学生的独立探索性得到充分的 发挥 ，培养学生的 自学能力、思维能力、活动组织能力。4、分组讨论（练习法、讨论 法）：接下来通过“马上行动”针对提出的问题：“尝试找出自行车中存在的各种控 制现象及其三要素 ”来加深对控制含义的理解，强调“理解任何控制 现象，都要明 确控制对象，控制目的，控制手段”。小组 分组讨论 ，尝试列举出自行车上存在的 一些有关控制的 现象，将讨论 的结果填写到学案中的相 应位置，然后在老师的指 导下组织学生进行归纳总结。让学生寻找自行车中的控制 现象，交流理解控制的含义，明

15、确控制的“三要 素”，这样有利于促使学生在学 习中解决 问题，促进学生对知识的掌握，实现知识 的衔接与应用。同时调动 学生的 积极性，培养学生的团结协作的精神。5、实验探究（实验法、演示法） ： 结合马上行动，提出问题：“你知道自行车为什么会向前 进吗？”学生观看自 行车结构（条件允许的学校展示自行 车实 物，条件不允许的话展示主要部件 结构 图），结合生活 经验找出实验要点“链条传动”。实验前简洁而细致的对学生进行讨论式指导。教师 先展示自行 车结构（条件 允许的学校展示自行 车实 物，条件不允许的话展示主要部件 结构图），提示实验 中的一个具体 问题：你知道自行车为什么会向前 进吗？（现在

16、的自行 车轮能够转 动，是因为链条将动力从踏板那里 传到了后轮上。像自行车链 条这样的装置叫做 “传动装置”。主要结构：齿轮、链条。）学生说 出实验要点“链条传动”，由实验方法 引出需要用到的材料，教 师再引导学生想其他的 实验材料怎 样合理有效地使用， 按实验中材料应起的作用 为主线引导学生完成 实验前对材料如何有序利用的布 置。剩下的时间就是实验活动时间 ，学生运用已有经验和逻辑思维能力，整合原 有知识或对知识进行重组的学习。通过“链条传动试验 ”（填写实验报告），进一步 体会控制现象，并加深对控制含义的理解。学生按小组 有序而不乏 轻松地做观察、 记数据，试验过程很简单，相信学生能独立完

17、成，难点是提示学生 实验报告上的 数据记录提炼总结出实验结论 （链条传动的特点）。“小实验”的开展采用 “小组讨论合作学习”的形式，提供给学生思考交流，思 维碰撞的 过程，这样有利于学生自主学 习习惯的养成。为 了避免交流的无效，在 小组交流讨论的过程中，教师要注意及时与学生 进行沟通，并引导学生做阶段性 的总结。对于学有余力的同学，可以开展拓展任 务：发挥学生的联想力联系生活 实际， “在日常生活中，我 们有许多生活用品和玩具中都是有 传动装置的。你能想到哪 些？ ”引出“齿轮传动装置”深入探究。以同样 的方式方法深入探究 “齿轮传动 ”，并 对两种方式 进行对比学习，得出实验结论（链条传动

18、与齿轮传动 的相同与不同点）试验重视技术试验的思想与方法，对常见的两种传动控制进行归纳比较。对 于学有余力的同学可以开展拓展练习：深入探究变速控制装置或刹车控制装置。6、案例分析（探究法、讨论法）接下来让学生阅读教材中资料：从手摇扇到空调器，让学生通过结合生活实 际直观感受到科技进步对控制手段演变的推动作用，通过展示图片使得学生对 分人工控制和自动控制有感性认识。对于手摇扇是手动控制，空调器是自动调温 自动控制，学生没有什么疑问，而风扇的速度控制是手 动还是自动，往往学生争 议比较大，对于这种情况提出辨论问题：普通电风扇的速度控制是手动还是自动 控制？说明：普通电风扇不会摇头、没有延时、有速度

19、档位），通过电风扇的风速 的讨论从而正确地区分手 动控制和自动控制，为下节课的学习并区分开环与闭 环控制系统打下坚实的基础。6、归纳总结谈话法）最后提问：通寸这节课的学习你有什么收获？请班级同学自己总结本节课所 学的内容。学生自己总结 本节课所学的内容，并谈谈学习本节内容后的感受。最 后教师展示板书，做归纳性总结。可以把课堂传授的知识尽快地转化为学生的素质，由学生自己总结、谈感受， 培养学生归纳问题、表达思想的能力。八、教学准备多媒体课件、典型案例图片和视频的收集、试验用具（每组一大一小塑料瓶 盖齿轮），瓦槪链条），固定K板，铁丝）、学生学案、实验报告。九、教学过程教学环节教学 内容教师活动学

20、生活动设计意图、情景创设控制 的手 段与 应用播放倒霉熊之自行车影片片段，问题 出在 哪里?如果人们想达到某一特定的目的，就必须借 助适当的手段（控制）来实现。弓1出本节课的主题： 第四单元控制与设计第一节 控制的手段与应用（板书：.1控制的手段与应用）。观看、 思考、回答： 失控。利用网络流 行搞笑视频引出 控制，明确本节 要讲述的内容， 活跃课堂气氛， 激发学生兴趣。二、阅读 思考1、控制的应用马上行动：阅读书本P99，提出的问题：影片中 或现实生活中你能找到还有哪些控制现象？教师进行归纳总结（控制的应用自古就有，并 不是进入现代社会才出现控制；控制现象出现在人、 动物、植物等范围，如：牛

21、反刍、变色龙、蝙蝠发射 超声波等，注：通寸对自然界中控制的分析和研究，阅读、 思考、回答。 结合生活实 际，列举日 常生活中常 见的控制现运用学生自 身已有的生活经 验，充分发挥学 生的主观能动性 进行列举丰富的 案例，调动学生控制人们将其成果应用到技术领域，更好的服务于人 类。播放幻灯片，提供给学生丰富的图片用于控象。的积极性。的广制现象的描述，通过老师带领学生描述控制现象观看、理解，通过各领域泛性的过程使学生自己体会到 控制的广泛性：跟随教师描的丰富实例，让1.日常生活领域 图片展示）：空调、ATM自述控制现象。学生理解控制应动取款机、红外线感应式水龙头；用的广泛性和重2.工业生产领域图片

22、展示）：7车自动装配要性，使学生明生产线、自动喷漆、数控机床；确为什么学习控3.农业生产领域 图片展示）：农田节水灌溉制。、温室大棚；4.军事国防领域图片展示）：精密制导导弹控制、火箭、宇宙飞船；的重5.社会生活领域 图片展示）：控制人口增要性长、各种法律制度、交通管理。展示图片一双鞋子的爱情故事”引出社会热点一胶囊事件”学生切身体会到控制的重要性这是我们学习控制的首要原因）：任何事物的发展 不加控制会朝各种方向 发展。板书：一、控制的应用（广泛性与重要性）三、2、控降落的雨水，可以用来灌溉农田，也可以供人以小组为单案例制的们冲洗物品，还可以发电，但也可能流入江河，甚位讨论并填写表分析手段至有

23、可能引起洪涝灾害。格，结合问答法、案例分析一一大禹治水：学生阅读P96思考问阅读、发现法，引导学题，并填写如下表格。（表格比较鲧禹父子治水的思考、以小生思考并分析，方式。）组为单位进达到师生互动的治水人治水 当时首对象目的治水 达到的效果行讨论并填效果。体现了以时间领方法写学案中学生为主体，使的相应表格，学生的独立探索结合表格思性得到充分的发思考：考问题。挥，培养学生的父子俩治水的期望目的是什么？他 们的期自学能力、思维望目的一致吗？为什么会有不同的结果？能力、活动组织例子中控制的对象是什么？能力。 这水是怎样来的？历史资料） 从大禹治水一事，要控制某对象，做哪些事 情？从刚才的案例我们知道，

24、对某对象进行控制， 必须了解被控对象的特征，了解影响控制目标实 现的因素，采用恰当的控制手段才能达到控制目 的。像大禹这样，人们按照自己的意愿或目的，通 过一定的手段，使事物朝自己期望的目 标发展，这 就是控制。控制 含义控制 的三 要素播放幻灯片，控制的含义:人们按照自己的意 愿或目的，通过一定的手段，使事物向期望的目标 发展，这就是控制Contro）。强调本课主要研究技术领域控制。板书：控制 的含义、三要素：控制手段f 控制系统（控制寸象）f控制目的 输入）输出）思考、 分析、总结 控制的含义。理解并明确 本课程研究范围。四、分组 讨论理解 控制 现象理解任何控制现象，都要明确控制的对象是

25、 什么，控制要达到什么目的和采取什么控制手段。马上行动：找出自行车中存在的各种控制现象及其三要 素。（杀车控制、速度控制、方向控制、传动 控制等 等。）控制事例 控制手段f控制对象f控制目的输入）输出）学生寻 找自行车中 的控制现象， 将结果填写 至学案中!的表格里， 交流理解控 制的含义， 明确控制的三要素”这样有利于 促使学生在学习 中解决问题，促 进学生对知识的 掌握，实现知识 的衔接与应用。 同时调动学生的 积极性，培养学 生的团结协作的 精神。五、实验探究体会 控制:链条传 动你知道自行车为什么会向前进吗？小实验：试验目的:通过自制试验用具模拟自行车的 传动装置”产生的控制作用，理解

26、控制的含义。实验准备:一大一小塑料瓶盖（齿轮），瓦槪 链条），固定5板，铁丝学生观 看自行车结 构，结合生 活经验找出 传动装置” 的主要结构：学生运用已 有经验和逻辑思 维能力，整合原 有知识或对知识 进行重组的学习， 进一步体会控制实验过程:、用瓦楞纸条和塑料瓶盖制作一个链条传动装置，研究它的传动特点 实验步骤：1、选择合适的支架固定两个 圆形齿轮，并装 上大小合适的链条。2、大齿轮上安装转动手柄，分别顺时针和逆 时针转动，观察小齿轮的运动方式。3、小齿轮上安装转动手柄，分别顺时针和逆 时针转动，观察大齿轮的运动方式。传动方式转动轮 子大轮 圈数小轮 圈数大轮 方向小轮 方向链条传动大轮1

27、顺时针1逆时针小轮1顺时针1逆时针特点实验结论:为了避免交流的无效，在小组交流讨论的过程中，教师要注意及时与学生进行沟通。齿轮、链条以小组为单 位进行链 条传动”试 验。小组讨 论合作学习, 填写实验 报告。现象，并加深对 控制含义的理解。提供给学生思考交流，思维 碰撞的过程，这 样有利于学生自 主学习习惯的养 成。拓展延伸选做）： 齿轮 传动在日常生活中，我们有许多生活用品和玩具 中都是有传动装置的。你能想到哪些？二、利用链条传动装置中的两个齿轮，研究齿 轮传动的特点。实验步骤：1、选择合适的支架固定两个 圆形齿轮，保证 齿轮间的啮合（注意）。2、大齿轮上安装转动手柄，分别顺时针和逆 时针转

28、动，观察小齿轮的运动方式。3、小齿轮上安装转动手柄，分别顺时针和逆 时针转动，观察大齿轮的运动方式。发挥学 生的联想力 联系生活实 际。以小组 为单位进行 齿轮传动” 试验。对于学有余 力的小组同学开 展。在链条传动” 试验后，以同样 的方式方法深入探究齿轮传动实验结论:转动大轮小轮大轮 传动方式轮子圈数圈数方向小轮方向1 大轮1齿轮传动小轮顺时针逆时针1顺时针1逆时针特点小组讨 论合作学习, 填写实验报 告。总结齿 轮传动的特 点，并对两 种控制中常 见的传动方 式进行归纳 比较。尝试归纳总 结出两种传 动装置的相 同点与不同 点。重视技术试 验的思想与方法 的学习：对两种 方式进行对比学

29、习，得出实验结 论。实验总结比较链条传动与齿轮传动 相同点 1、都可以传递力。2、大小齿轮的速度不同。不同点 1、齿轮改变力的方向，链 条不改变力的方向。2、齿轮为近距离传递力, 链条式远距离传递力。六、案例分析3、控制分类案例分析一一乘凉工具：控制的应用自古就有, 并在近代得到迅速 发展。下面请同学们快速阅读课本P98案例 从手摇扇到空调器”简单了解一 下控制的发展，以及给生活带来的影响。（不具体 分析，就简单了解控制的发展），摘層F产性就 电机帶功叫片转站涮产讣 自功啕湿阅读、 思考。通过案例更好地 体会科技进步对 控制手段演变的 推动作用，通过 展示图片使得学 生对分人工控制 和自动控制有感 性认识。通过电风扇的风随着技术水平的提高,控制也由原来的人工控 制慢慢转向自动控制发展，提高了人们的生活质 量。也就是说从控制过程中人工干预的情形来分,控制有人工控制和自动控制。辨论：普通电风扇的速度控制是手 动还是自动 控制？说明：普通电风扇不会摇头、没有延时、有 速度档位）