控制系统的设计与实施[001]

1、1 1 / / 1010控制系统的设计与实施教材：（江苏教育出版社）普通高中课程标准实验教科书通用技术（必修2 2）章节：第四单元控制与设计第四节：控制系统的设计与实施一、内容主题：体感照明控制系统设计与实施二、问题情境：夜晚，从卧室走到卫生间上厕所，光线不足的情况下，要找到墙面上的开关打开灯，有点困难。有什么办法可以解决这个问题呢？能否设计一个夜晚当有人走过的时候，灯就可以自动开启的照明控制系呢？矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖賃軔。三、教学目标1.1. 从生活中遇到的问题中提炼技术问题，培养敏锐的观察能力，结合所学知 识，尝试提出解决方案。形成初步的控制系统设计的方案。（技术意识）2.2. 结合技术图

2、样、系统、控制与设计等理论知识对设计方案进行分析，增进 控制与设计”理论的实际应用，形成一定的实际问题解决能力。（工程思维）3.3. 通过发现问题与解决问题，总结回顾并促成对新问题的挖掘，继续提岀更优化的解决方案。由简单照明控制系统分析、创新设计岀体感照明控制系统。（创 新设计）4.4. 通过体感照明通过 体感照明控制系统设计 ”的纸质草图绘制（电路图、 系统控制方框图的绘制，利用图样来分析控制系统）实体安装、技术试验装等过 程，能根据开环控制系统的设计方法，制作一个控制装置；学会调试运行，提出 改进方案。完成该控制系统的设计实施任务。（图样表达、物化能力）四、教学重点和难点2 2 / / 1

3、010第五届全国基础教育课程教学改革研讨会高中通用技术课例重点：1 1、利用方框图来分析控制系统。2 2、针对实际问题进行设计的实践中，领会控制系统设计的一般方法。难点：1 1、分析主要的干扰因素，构思设计方案。2 2、设计一个控制系统应明确的具体问题、设计的基本要求，控制设计的 思想方法。五、设计思想（含学情分析）学生已经对控制中的开环控制有一定的理解，为了增进学生对控制系统的具体设计实施及应用，通过设计制作体感照明控制系统设计与实施 ”的实践,来进一步对所学知识应用于实践的生活中去，达到理论与实践的结合，运用所学 知识，发现并解决来自生活中真实世界的实际问题。六、教学策略结合具体的教学内容

4、和目标 ，采用 情景导入一案例分析一学生探究一总结归纳-拓展延伸”的模式展开。七、教学阶段与技术实践活动过程（一）教学准备及课时安排1.1. 教学准备导线、开关、灯座、小灯泡、电池组、红外传感器、光敏电阻、继电器等。2.2. 课时安排：1 1 课时（二）教学过程1.1. 发现真实世界的问题问题情境：夜晚，从卧室走到卫生间上厕所，光线不足的情况下要找到墙面上的开关打开灯，有点困难。有什么办法可以解决这个问题呢？能不能设计一个夜晚当有人走过的时候，灯就可以自动开启的照明控制系统呢？2.2. 明确情境问题，完成设计分析与方案设计：（1 1）方案设计：针对性提岀的目标，并明确当前所受到的限制；通过小组

5、 讨论，对设计进行分析，得出设计方案。3 3 / / 1010第五届全国基础教育课程教学改革研讨会高中通用技术课例（2 2）. .筛选方案：各个小组对所设计的方案进行分享、交流、评价，最终确 定方案。3.3.分析：简单照明系统如何改造后可以实现体感照明的功能呢？（1 1）. .一般照明系统电路图：（2 2）. .体感照明控制系统设计分析：1体感照明系统： 设计要求、被控对象、控制目的分析。2简单照明电路系统体感照明控制系统分析：共同点都是实现照明功能。体感.照明实现无需触碰开关，根据夜晚、有人、为前提条件，自动开启照明系统。需要在原有电路的 控制开关环节进行改造。3体感灯开启条件分析_夜晚；有

6、人；灯点亮t夜晚；无人 白天；有人或无人；灯熄灭分析：控制系统需要在具备感知光线的设备、监测人体热源的设备介入，才能实现（3 3）. .选择开环控制方式完成控制任务：人体热源信号有/ /无4 4 . .控制系统的组装与试验:第五届全国基础教育课程教学改革研讨会高中通用技术课例（1 1 ）根据设计方案中的控制方式进行实践体验。（2 2 ）通过安装及试验，尝试分析控制系统的组成与工作过程。灯熄灭光敏装置检测4 4 / / 1010（3 3）控制系统的优化改进，应用与其他方面（如：被控对象改为风扇，即为体感风扇系统 等等）5.5.小结：控制系统设计的一般思路设计要求、控制对象特性怎样既达到目的、又经

7、济、易于实现5 5 / / 1010第五届全国基础教育课程教学改革研讨会高中通用技术课例控制系统的设计与实施学案问题情境：夜晚，从卧室走到卫生间，光线不足的情况下，要找到墙面上的开关打开灯，有点困难。有什 么办法可以解决这个问题呢？能不能设计一个夜晚当有人走过的时候，灯就可以自动开启的照明控制系统呢？聞創沟燴鐺險爱氇谴净祸測。设计项目：设计要求：设计分析；方案构思：一般照明系统电路图： 继电器：继电器工作时，电磁铁通电，把衔铁吸下来使D D 和 E E 接触，工作电路闭合。电磁铁断电时失去 磁性，弹簧把衔铁拉起来，切断工作电路。因此，继电器就是利用电磁铁控制工作电路通断的 开关。残骛楼諍锩瀨濟

8、溆塹籟婭骤。6 6 / / 1010第五届全国基础教育课程教学改革研讨会高中通用技术课例发现问题一、课程目标使学生经历一般的技术设计过程，掌握技术设计的基础知识和技能，形成基本的技术思想 与经验以及情感态度和价值观。能够领悟基本的技术思想，发展创造性思维，养成用技术 解决实际问题的 良好习惯。酽锕极額閉镇桧猪訣锥顧荭。二、核心素养指向(1 1 )技术意识：能以技术的眼光观察世界从而发现问题，并能针对某一问题作岀理性分 析。(2 2)创新设计：能通过收集相关信息并运用人机关系及相关理论进行综合分析，提岀有创 新性的技术问题(3 3)物化能力：能根据方案进行产品的测试，有一定的动手实践能力。彈贸摄

9、尔霁毙攬砖卤庑诒尔。三、教学目标(1)知道发现问题的重要性(2)经历发现问题的过程，经历对原始问题进行分析继而从多角度发现新问题的过程(3 3)初步掌握发现问题的一般方法(4) 培养发现问题的意识四、重点难点(1 1)重点：发现问题的重要性，发现问题的方法(2 2)难点：从多角度对问题进行分析，从而发现具体、细致的技术问题謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔點鉍。五、教学过程(1)导入、发现问题的重要性【视频引入】介绍宁波中学校友屠呦呦的短片。【案例分析】阅读介绍屠呦呦发现青蒿素的文字材料，并思考后面的问题。屠呦呦校友的 故事：疟疾被称为世界三大死亡疾病之一，每年全球至少有100100 万人死于疟疾。上个世纪

10、6060 年代，疟原虫对奎宁类药物产生了抗药性，严重影响到治疗效果。全世界100100 多个国家，2 2 亿多疟疾患者面临无药可治的局面，死亡率急剧增高。为了针对这种情况，在中央的指示 下，19671967 年 5 5 月 2323 日，联合研发抗疟新药的“523523”目正式启动。19691969 年，宁波中学校友屠呦呦加入了厦礴恳蹒骈時盡继價骚卺癩。第五届全国基础教育课程教学改革研讨会高中通用技术课例项目组，开始征服疟疾的艰难旅程。实验室内，研究人员们夜以继日，却始终无法有重大突破。屠呦呦通过查阅古籍注意到了 青蒿，然后她们从青蒿中提取抗疟成分，但实验结果显示，青蒿提取物对鼠疟原虫的抑制率

11、只有 12%12%到 40%40%。但她并未放弃，沉下心来，查阅典籍。当她读到东晋医药学家葛洪所著 的肘后备急方时，其中的一句话引起了她的注意一一青蒿一握，水一升渍，绞取汁，尽服之。屠呦呦回忆道：当时我就想，这书里说的为什么和中药常用的煎熬法不同？原来里面用的是青蒿汁。后来顺着这个思路，改在较低温度下提取。” 19711971 年 1010 月，在第 191191次试验中，屠呦呦发现提取物对疟原虫实现了100%100%的抑制。青蒿中的什么成分杀死了疟原虫呢？茕桢广鳓鯡选块网羈泪镀齐。19721972 年，屠呦呦在抗疟药研究内部会议上报告了她的研究成果。后来，屠呦呦和她的同事 们将其命名为青蒿素

12、。19731973 年，屠呦呦在评估青蒿素的衍生化合物时，发现了更加稳定、有效的双氢青蒿素。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴縈诘。事实上，当时多家曾经参与“ 523523 任务的科研机构都对青蒿素的发现、提取起到了重要作用。但是，推荐屠呦呦获得诺贝尔奖的米勒说：诺贝尔奖更看重原始的发现。如果不是屠呦呦 19721972 年在会议上提岀有关青蒿素作用的报告，其他人可能就研究别的药去了。当然， 不可否认的是，这个项目是很多人共同做岀来的，全靠中医研究院一家单位也不能走到今 天。”籟丛妈羥为贍债蛏练淨槠挞。由于青蒿素的发现拯救了几百万人的生命，在20152015 年，宁波中学校友屠呦呦获得了诺贝尔生理医学奖。请

13、思考：1 1、 很多人对青蒿素的发现起到了重要作用，为什么唯独屠呦呦获得了诺贝尔奖？2 2、 在案例中出现了、发现了、提出了哪些问题(每一组将问题写在卡纸上并贴到黑板 上)?【教师提问】很多人对青蒿素的发现起到了重要作用，为什么唯独屠呦呦获得了诺贝尔奖？【学生回答】”【教师评析】屠呦呦发现的问题，挽救了几百万人的生命，由此可见发现问题的重要性。(2)问题的种类【教师评析】上述问题中，有社会方面的，有科学方面的，也有能采用技术的方式解决的 技术问题。在技术课程中我们主要讨论技术方面的问题。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴買闥。【板书呈现】科学问题、社会问题、技术问题（3 3）问题的来源7 7 / / 101

14、0【教师提问】上面的技术问题是从何而来的？【学生回答】”【教师评析】我们可以从来源将问题分为三类：生活中必然遇到的、另从给的、自己主动 发现的。【板书呈现】生活中必然遇到的、别人给的、自己主动发现的【教师评析】第一第二种问 题是已知的和明确的，第三种问题才是全新的，渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦鋇絨。所以这种问题更有价值，屠呦呦因为第一个发现了这一种问题获得了诺贝尔8 8 / / 1010第五届全国基础教育课程教学改革研讨会高中通用技术课例奖。爱因斯坦也曾说 提岀一个问题往往比解决一个问题更重要”。（4 4）发现问题的途径和方法【教师提问】屠呦呦的发现每年都能挽救上百万人的生命，是全人类的大问题，我们当

15、然没 有这个能力，不过我们可以从发现身边的小问题做起。那么有没有什么方法来发现我们身边 的技术问题呢？铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡缝勵。【学生回答】” 1 1 观察日常生活【教师评析】日常生活是我们存在的背景和基础，它往往蕴含着丰富的问题资源。通过观察 日常生活，就能发现技术问题。擁締凤袜备訊顎轮烂蔷報赢。【教师提问】作为学生，教室是我们学习生活的主要场所，回顾你在教室里的情景，你曾经 发现过什么技术问题？【学生回答】”健康、舒适、安全学生活动一：观察教室发现问题【学生活动】分组体验、观察、讨论、记 录并提交发现的问题。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷鯛汉。任务观察教室找问题问题 1 1问题 2 2问题 3 3【

16、教师评析】有目的、有计划的观察有助于发现更多的技术问题。可以看到，有些组提岀的是属于很具体的技术问题，但是也有一些是生活问题，技术性不 强，例如擦窗户不方便”这个问题。坛搏乡囂忏蒌鍥铃氈淚跻馱。【教师提问】我们可以把这个问题称为原始问题”，每一个问题的产生都有原因，那么你认为导致擦窗户不方便的原因是什么？蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘籜葦。【学生回答】窗户的式样、没有有效的清洁工具等【教师评析】通过对原始问题的追因，有 助于从不同角度深入地理解问题。買鯛鴯譖昙膚遙闫撷凄届嬌。多角度的分析问题产生的原因有助于发现更多的技术问题。【教师提问】请从窗户式样、或者没有有效的清洁工具来提出针对擦窗户不方便的技术问 题。【学生回答】什么样的窗户能很方便擦到玻璃的两面、什么样的清洁工具能擦到窗户外面玻 璃。【教师评析】问题来源于生活，但是需要对问题抽丝剥茧的追因才能发现更多的技术问题。除了观察生活来发现问题外，还有什么方