高中通用技术 必修一 技术与设计2 控制及其设计

通用技术必修《技术与设计2》

第四章控制及其设计

一、单元基本信息

学科通用技术实施年级高二设计者

课程标准模块必修技术与设计2______________________________________________

使用教材广东教育出版社广东科技出版社

单元名称控制及其设计

单元课时6课时

二、单元教学整体规划

1、主题名称

控制及其设计一一无接触手部消毒控制系统的设计

2、主题概述

控制是一门综合性学科，控制和控制系统在人们的生活和生产中有广泛应用，疫情背景

下本单元以无接触手部消毒控制系统的设计为载体，学习控制及其设计的知识，了解不同种

类的控制，理解控制系统中控制的目标、控制的过程和控制的机制等的含义，有助于发展良

好的逻辑思维及运用控制方法解决问题的能力。

3、单元教学设计意图

兼顾理论学习与实践应用，应用所学的控制知识设计制作无接触手部消毒控制系统，并

结合所学知识进行优化，培养通用技术学科核心素养：技术意识、工程思维、创新设计、图

样表达、物化能力。

三、单元内容分析

1.单元内容

本单元作为《技术与设计2》的结束单元，是在《技术与设计1》中学习设计的相关知

识，经历了完整的设计过程后，再结合结构及其设计、流程及其设计、系统及其设计的相关

知识，升级设计理念，运用控制方法解决实际问题。

单元内容核心素养及表现要点课标要求项目实施

技术意识：通过对多种理解控

第一节了解控制

控制的学习，了解人类需求制、控制系统设置

（1课时）

是如何促进技术发展的，理的含义及在生情境，建立

一、控制

解技术活动需要运用多种产和生活中的任务---

二、自动控制

知识。应用，通过案无接触手

二、手动控制

工程思维:通过大量简例分析了解手部消毒控

四、智能控制

单实例的分析，感知控制系动控制、自动制系统的

五、开环控制和

统和工程现象，理解控制的控制、智能控设计。

闭环控制

基本特性。制的特点。

技术意识：了解人类社

会中离不开各种控制，学会

从多元文化的角度评价技

术产品，具有对技术文化进熟悉简单

行评价和选择的能力。的开环控制系

创新设计：面对较复杂统和闭环控制

分析

第二节控制系统的技术情境，能运用人机理系统的基本组

设计项目

的组成和描述论，发现用户的多方面需求成与工作过

的控制系

（1课时）及关联性，多角度分析需要程，理解其中

统组成和

一、控制系统的解决的技术问题。的控制、执行

工作过程，

组成工程思维：面对较为复器等的作用，

为系统设

二、控制系统的杂的控制系统时，能运用系了解干扰现象

计制作做

框图表示统分析的方法将其组成简和反馈原理，

准备。

化或具体化。并用方框图表

图样表达：面对复杂的达控制系统的

控制情境，能通过分析控制工作过程。

系统的组成要素，并运用方

框图表达，形成用技术语言

进行思维转化的能力。

工程思维：能根据系统

的控制要求，综合运用科

根据控制

学、技术、数学、工程等方

系统的控制要

面的知识，进行系统分析和

求，确定被控

第三节简单控制方案设计，并对其进行优化

量、控制量，设计

系统的设计和改进。

进行简单的控与制作无

（2课时）图样表达：通过对设计

制系统的方案接触手部

一、控制系统设实例的学习，学会识读电子

设计，并搭建消毒控制

计概论技术领域常见的技术图样。

个简易的控制系统。

二、设计实例创新设计：在进行系统

系统装置，进

设计时，面对较为复杂的技

行调试运行和

术情境，能通过多种渠道搜

综合评价。

集信息并进行处理，提高技

术创新能力。_____________

工程思维：能确定一个

生活或生产中的简单对象，

分析干扰对于控制系统的分析

第四节控制中的

影响，并尝试改变干扰等，制作的消

干扰

对控制系统进行优化。毒控制系

（1课时）

图样表达：能用框图分统工作过

一、干扰对控制

析和表达干扰对于控制功程中遇到

功能的影响

能的影响。的问题，分

二、克服干扰的

物化能力：能根据设计析其中的

基本方法

要求进行简单的控制系统干扰因素。

设计，从中了解克服干扰的

基本方法。_______________

工程思维：能基于控

制原理和系统分析方法将改进无

案例中各部件之间的关系接触手部消

通过控制系统框图表达出毒控制系统，

来，形成实际的工程意识进行补液装

和思维。物化能力：能根置的设计制

综合学习活动

据方案设计要求，选择合作。开环控制

（1课时）

适的材料和工具，并将方（感应出液）

案转化为模型或原型，且与闭环控制

根据实际需要对已有模型（液位控制）

进行改进和优化。逐渐形相结合，使用

成物化过程中严谨细致、更便利。

精益求精的工作态度。

2.单元项目实施

《无接触手部消毒控制系统的设计》在《控制及其设计》的第一节课《了解控制》即可

创设情境,抛出设计任务，了解其中的控制现象;然后分析其控制的实现需要哪些组成部分、

控制如何一步步实现；接下来让学生尝试进行设计；设计、制作中难免遇到问题，设法去解

决；设计制作完成进行测试，发现干扰因素并尝试消除。整个项目活动过程串连了《了解控

制》、《控制系统的组成和描述》、《简单控制系统的设计》、《控制中的干扰》，学生得

到的不再是“点”状、“碎片式”的知识，他们的眼中不再是一棵棵树木，而是整片森林。

四、学习者分析

控制是生活中常见的技术现象，在此之前学生没有从技术理论层面分析和理解。在学习

了《技术与设计1》和《技术语设计2》前三章的内容，学生对结构、流程、系统的相关知

识有一定的储备，学生学习控制的不同类型、控制系统的组成和描述相对较容易，但学会用

控制方法解决实际问题存在一定困难。

五、单元学习目标

1.理解控制、控制系统的含义及其在生活和生产中的应用。

2.了解手动控制、自动控制和智能控制的特点。

3.熟悉简单开环控制、闭环控制的基本组成和工作过程，了解反馈的基本原理。

4.理解控制系统中控制器、执行器和被控对象等的作用，能用方框图对一个控制系统进

行表达。

5.能够分析简单的被控对象的基本特征，确定被控量、控制量。

6.能进行简单的控制系统的设计，并制作个简单的控制装置，能够对设计方案进行优

化。

7.了解简单的干扰现象及其对控制功能的影响，了解克服干扰的基本方法。

六、单元教学重点及难点

教学重点：

L控制的分类。

2.控制系统组成和描述。

3.控制系统的设计。

教学难点：

1.开环控制系统、闭环控制系统的辨别。

2.控制系统的设计。

七、教学资源

1.课件：每课时一组。

2.图片：

3.视频：

4.实物：一系列标准件、元器件及教具。

八、建议反思

本单元关于辨别开环控制系统、闭环控制系统，控制的组成与描述，学生不易理解，为

增加学生学习兴趣和便于理解，应从学生熟悉的简单案例出发，引导学生学习和分析。学生

对于控制系统的设计，用到陌生的标准件及元器件需要要补充相关知识，设计之初应注重引

导，打开思路，设计制作过程了注重引导发现问题，寻找解决问题的办法.

九、教学评价

1∙学生对控制相关知识的掌握情况。

2.学生学习和实践活动参与的积极性。

3.小组合作中，学生的生生合作情况。

4.学生在设计制作活动中是否能提出自己的看法和见解。

5.学生设计制作产品的完成情况。

九、单元教学设计

第一节《了解控制》教学设计

告一年教科书版本广东教育出版社广东科技出版社

年级局一中级及章节必修二《技术与设计2》第四章

课题第一节了解控制（第1课时）

课型新授课执教人邵奎

1.教学内容分析

本节课“了解控制”主要求高二年级学生了解控制系统在平时生产生活中的广泛存

在和应用。是技术课程的重点内容，它为学生对控制的理解和掌握及设计的学习指明了

方向。要求学生从技术的角度学会思考和观察生产生活中的实际控制系统并初步理解控

制的含义。学会分析简单控制系统的工作过程。本节课从学生的生活观察经验出发，从

生活中的实例人手，让学生认识和了解手动控制、自动控制、智能控制、开环控制、闭

环控制等。本节的内容共有两部分构成，第一部分为理解控制的含义以及常见的控制类

型。第二部分，也是本节的难点：如何辨别一个系统是开环控制还是闭环控制。通过对

概念的理解和分析提高学生客观分析实际问题的能力并为全章的学习打下基础。旨在引

导学生更全面、更深入地认知控制技术。_____________________________________________

2.学习者分析

本节课的内容是全新的学科知识，但是控制却是我们生产生活中常见的技术现象，

要让学生从技术理论层面分析和理解控制。通过典型案例分析让学生掌握手动控制、自

动控制和智能控制的相关概念。教师可以在课堂让学生参与活动，通过实践活动来理解

掌握开环控制、闭环控制的概念、特征、及区分两种控制的基本要点和方法。学生通过

学习，对控制有了一定的认识，也感受到了控制在日常生产生活的作用。学生观察能力

和思维能力有了很大的提高，学生的辩证思维已发展起来。____________________________

3.学习目标确定

(1)技术意识：知道控制在生产生活中的广泛应用以及相互关系。

(2)工程思维：能通过控制系统实例，了解不同类型控制系统的特点。

(3)图样表达：会看简单的控制系统结构图，理解其工作原理和控制过程。

(4)创新设计：能描述简单控制系统的工作原理与工作过程。

(5)物化能力：能对简单控制进行制作(疫情防控下的无接触自动消毒和自动补液装置)

4.学习重点难点

(1)教学重点：理解什么是控制及类型。

(2)教学难点：如何辨别开环控制和闭环控制系统。

5.学习评价设计

教学方法：讲授法、讨论法、案例分析法、体验法。

教学策略：

通过音乐引入教学，让学生理解对歌词中涉及的一些交通工具的掌控就是控制，了

解控制的基本概念，认知各种控制的特点，了解简单开环控制系统和闭环控制系统的基

本组成。通过制作(疫情下的无接触自动消毒和自动补液装置)加深控制理论的学习掌

握。______________________________________________________________________________

6.学习活动设计

教师活动___________学生活动___________

课堂导入：

老师清唱《江山无限》歌曲。让学生回答问题：电视剧

《康熙微服私访》康熙出行使用

了几种交通工具？让学生理解

对这些交通工具的掌控就是控

制。__________________________

设计意图说明：

让学生通过对交通工具掌控，理解控制的含义，激发学习兴趣。

环节一：为了使事物按照自己的意愿发展，必须通过一定的方法对其进行干预，使

其向着期望的目标发展，就形成了控制。_________________________________________

教师活动1学生活动1

1.提问：日常生活中我们对自行车、电动自行

车、洗衣机、开关等控制是通过什么手段或方法达到学生观看视频、思考讨论。

控制目的地？让学生描述控制过程。(播放一些生活

中常见的控制视频。

2.项目要求：老师设计的疫情防控下的无接触消学生听讲回答问题。

毒和自动补液装置是哪种控制类型？

——分析：控制的基本含义和类型。

设计意图说明：

帮助学生了解控制的基本含义，让学生列举生产生活中大量的控制实例，试分析

常见的控制类型。_______________________________________________________________

展示图片：从人力车到汽车、高铁、飞机、探月

工程、空间站等等，从简单的控制到高精度的控制，学生观看图片并讨论：社会

人类社会是不断通过技术和控制手段来实现社会的的进步就是我们通过科学技术

进步。手段达到对事物的控制来实现

的。

设计意图说明：

帮助学生明白控制的应用可以产生社会效益和经济效益，培养知识产权保护意识以

及为社会和人民服务的意识。_____________________________________________________

2.请说一说，我们身边常见的控制，它们是怎学生列举。

样来改变着我们生产生活？促进人类社会进步的？

有怎样的价值?__________________________________

设计意图说明：

通过案例分析、视频、图片等正确辨析控制类型_____________________________________

明确开环控制、闭环控制的不同

教师活动2学生活动2

1.手动控制：手动控制也叫人工控制，是有人分析案例、列举控制例子并

参与的控制过程，人（或肢体）属于控制系统的组成描述其控制过程。

部分。

2.自动控制：就是执行控制任务，实现控制目学生思考讨论。

标的过程中不需要人参与的控制。

3.智能控制：由智能机器自主地实现其目标的学生列举。

过程。智能控制的最大特点是外部环境或工作环境比

较复杂具有不确定因素时，控制都能按预定的目标去完成教材第128页表4T的

完成任务，就像人的大脑一样，能够灵活地解决遇到填写

的问题。

4.开环控制：系统的输出量不对系统的控制产

生任何影响。

5.闭环控制：系统的输出量返回到输入端并对

控制过程产生影响。

教师与学生共同分析射箭、投掷飞镖、骑自行车、

冰箱自动温控系统、疫情防控下的无接触消毒和自动

补液装置是哪种控制类型?请学生对各类控制各举一

个例子

设计意图说明：

明确开环控制、闭环控制的不同点。_________________________________________________

环节三：怎么区别开环控制系统和闭环控制系统

教师活动3学生活动3

开环控制系统本身不能对被控量的偏差进行调怎样辨析该控制系统有无

整和补偿。闭环控制系统输出量返回输出端与给对被控量偏差进行修正。

定值进行比较，构成一个闭环回路。开环控制和

闭环控制的最大区别是有无检测装置。当控制效

果与期望发生偏差时，闭环控制系统的检测装置学生列举、分析讨论。

就把这个偏差信息反馈回来，让控制系统修正偏

差。

设计意图说明：

正确认识开环、闭环的优缺点。

教师活动4学生活动4

学生思考。正确认识开环、闭环

闭环控制系统结构复杂，控制精度高，适用于要的优缺点，树立技术辩证观。

求高精度和高可靠性的场合。

闭环控制系统与开环控制系统的比较

控制

控制系统反馈结构成本应用范闱

精度

高精度、

高可靠、

结构

闭环有反馈精度高成本高系统本身

复杂

不稳定的

应用领域

控制精度

精度结构要求不高

开环无反馈成本低

较低简单本身很稳

定的应用

设计意图说明：

明确人工控制、自动控制和开环控制、闭环控制没有必然联系，例如自动控制有

可能是开环控制也有可能是闭环控制。

环节五：（学生活动）1

教师活动5学生活动5

给出实例,请学生辨析例子中的控制类型。疫情学生分组讨论，展示、补充。

防控下的无接触消毒和自动补液装置、投掷飞镖、闭

眼画鼻子、红绿灯、空调、可调亮度台灯、自动感应

门等等属于那种控制类型？属于开环控制还是闭环

控制系统。

设计意图说明:_________________________________________________________________

——深入浅出，以常见控制为例，加深对本节课所学知识的理解。

环节六：（课堂小结）

教师活动6学生活动6

通过本节课的一系列案例和探讨，引导学生开展学生听讲，回顾所学知识。

实践活动：组装开展系统教具或焊接电子控制电路动手实践。理论与实践相结合

（疫情下无接触消毒系统）

设计意图说明：

巩固所学知识。

7.板书设计

手动

自动

控制"智能

开环控制

闭环控制

8.作业与拓展学习设计

1.自动控制一定是闭环控制吗？请举例说明。

2.如果将射箭训练及比赛作为一个控制过程，从控制技术的角度分析这个过程是属

于开环控制还是闭环控制？为什么？

9.特色学习资源分析、技术手段应用说明

自制教疫情防控下的无接触消毒和自动补液装置

模型，激发学生学习兴趣

10.教学反思与改进

本节内容应以学生为主体，从与学生生活贴近的案例入手引导学习。授课过程中，

学生表现出了极大兴趣，能够积极参与到教学中。手动控制和自动控制学生易于理解，

开环控制和闭环控制难度较大，教师要抓住“开环控制系统的输出量不对系统的控制产

生任何影响，而闭环控制系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响”这两点来

确定开环和闭环控制，同时，要强调反馈环节采集的数据必须是从输出那里来的。

第二节《控制系统的组成和描述》教学设计

古一乍教科书版本广东教育出版社广东科技出版社

年级一一咛”及及章节必修二《技术与设计2》第四章

课题第二节控制系统的组成和描述

课型新授课执教人陈若山

1.教学内容分析

“控制系统的组成和描述”是《通用技术》必修2第四章第二节的内容。在本章第一节

“了解控制”中，已经讲述了手动控制、自动控制、智能控制、开环控制和闭环控制的基本

概念，本节在上一节的基础上进一步分析控制系统的组成和描述，内容主要由两部分构成，

第一部分是控制系统的组成，第二部分为控制系统的框图表示。第一部分内容，从学生较为

熟悉的控制系统组成分析入手，让学生了解期望值、控制器、执行器、被控对象、被控量、

反馈环节等概念，同时认识到用一般的定式描述控制系统的必要性。第二部分内容，是用框

图定式描述开环控制系统和闭环控制系统，从而把复杂多样的技术问题变成有章可循的技术

问题。

为了贯彻大项目、大单元教学的教学理念，本课围绕“通用技术助力疫情防控”这一情

境设置了八个教学环节、四个学习任务。第一个教学环节是设置真实情境、引入课题，在激

发学生学习兴趣的同时让学生明确要设计的项目内容。在这个教学环节中设置了任务一，让

学生讨论传统疫情防控技术的优缺点，并提出改进意见。第二个教学环节设置了一个任务二，

学生通过课前预习，在完成任务二的过程中熟悉控制系统的组成和若干相关的概念。第三个

教学环节是从具体的控制系统案例分析中，抽象出控制器、执行器等概念，并用这些概念定

式描述开环控制系统和闭环控制系统。在此过程中，培养学生的图样表达这一学科核心素养。

第四个教学环节是“学以致用”，用定式描述框图描述和分析“体温测量子系统”、“室内

温湿度测量子系统”和“室内消毒子系统”。这里设置了一个任务三。考虑到学生的电路知

识的局限性，任务三是在课堂上师生共同分析的基础上来完成的。第五个教学环节是课堂小

结，及时帮助学生梳理知识，巩固所学。第六个教学环节设置一个拓展任务，让学生利用所

学，尝试着设计一个手部消毒控制系统，并用框图表示出来。此过程中，旨在培养学生的创

新意识、工程思维能力和图样表达能力。第七个环节是布置作业。通过课后作业进一步优化

和完善本组设计，并培养学生的创新意识。第六和第七个环节也为下一节课一“简单控制系

统的设计和制作”作了铺垫。最后一个环节是结束寄语。通过观看习近平总书记在第七十五

届联合国大会上关于抗击疫情的讲话视频，让学生增强战胜疫情的信心，激发学生爱党、爱

国的热情，树立“为中华民族的伟大复兴而读书”、“为人类的解放事业”而奋斗的远大理

想。

2.学习者分析

通过第一节课的学习，学生理解了控制、控制系统的含义及其在生产、生活中的应用；

了解了手动控制、自动控制和智能控制的特点；并初步了解了开环控制和闭环控制及其特点；

对于控制在技术生活中的重要性及控制对社会生活的影响有了初步的认识,但是对于控制系

统的组成、工作过程和规范、统一的定式描述还缺乏足够的认识和了解。

3.学习目标确定

依据课程标准、学业要求和学科核心素养要求，结合本校学情和实际教学条件，设定本

节课教学目标如下：

(1)技术意识：掌握控制系统的控制器、执行器、控制量、被控对象、被控量、反馈

环节等概念。

(2)工程思维：结合具体案例，分析开环控制系统和闭环控制系统的基本组成和工作

过程。

(3)图样表达：熟悉闭环控制系统的基本组成，能画出简单的闭环控制系统的方框图。

(4)创新设计：根据一个技术需求，能设计出一个简单的控制系统的技术方案。

(5)物化能力：能根据一个具体的控制系统实例，进行控制操作和剖析其工作过程并

画出控制方框图。

4.学习重点难点

(1)教学重点：理解期望值、比较器、控制器、执行器、被控对象、被控量、反馈环

节等概念。

(2)教学难点：对于具体的控制系统，尤其是电路控制系统，很难准确划分出控制器、

执行器、比较器、被控对象等环节。

5.教学策略、教学方法设计及课时安排

1.教学策略：

(1)项目学习策略：设定真实情境下的真实问题，围绕解决这个真实问题进行项目设计，

通过学习本节相关知识以及大项目的分析、设计，锻炼和提升学生的技术意识、创新设计和

物化能力等核心素养。

(2)多任务驱动策略：在解决问题的过程中，将项目设计细分成若干任务，从而降低难度,

学生通过完成一个个任务最终完成项目学习的目标。

2.教学方法：

(1)教法

真实情境下项目引领，多任务驱动：通过真实情境下的项目设计展开教学，通过让学生自主

学习和分组完成若干任务从而达成教学目标。

(2)学法

学生通过课前预习并完成“预习单”，初步了解所学内容；课中在分组完成任务和教师的讲

评过程中加深对所学内容的理解，并在学生活动中锻炼自己的各方面能力，提高自己的学科

素养。

3.课时安排：1课时

6.学习评价设计

本课采用过程性评价与总结性评价相结合的评价方式。

(1)过程性评价

在学生活动过程中，以及学生作品展评时，及时对学生的表现和作品进行点评。对学生表现

主要从积极因素方面评价,从而不断激发学生的学习热情;对学生的作品要给出客观的评价,

这样有利于学生认清自己对知识和技能的掌握情况，帮助学生完善作品。

(2)总结性评价

教师将总结性评价量表预先发送到UMU学习平台上,供大家总结性评价使用。该表分为三项:

自评、互评和教师评价。

每节课子项目以及单元项目完成后，学生登录UMU学习平台，根据作品评价量规对自己组的

作品及表现赋分，同时也要对其他小组的作品及表现赋分。教师根据各组的表现，给出评价

并赋分。

7.课前准备

1.分组：把学生按5〜6人一组分成若干学习小组，各小组选出一位组长：

2.布置预习任务：分发“课前预习单”，让学生结合“课前预习单”预习教材P132-137的

内容。

3.教师将总结性评价量表预先发送到UMU学习平台上，供大家总结性评价使用。

8.学习活动设计

学生

教师活动

活动

一、创设情境，引入新课

学生

活动

1

1.展示图片：自从2020年春节前后新冠疫情爆发以来，我们的党和政府把

人民生命安全和身体健康放在第一位，以坚定果敢的勇气和决心，采取最全面最

严格最彻底的防控措施，有效阻断病毒的快速传播链条。以上图片展示的场景大

家应该不会陌生。我们高中生除了响应国家号召，做好个人防护以外，是否可以

应用自己所学习的通用技术知识和技能为疫情防控出把力呢？为此，我们提出

“控制技术助力疫情防控”这个项目计划。

任务一：学生

仔细观察上面的图片，每个小组选取一个系统进行讨论并完成学习任务参与

单中任务一的相关内容。活动：

2.分组展示学生活动结果分组

讨论，

系统名称人工/自动最大的优点最大的缺点改进意见完成

任务

L体温枪人工非接触方便劳动强度大自动控制

一，并

2.传统喷雾器人工便宜易操作劳动强度大自动控制

将结

3.喷雾消毒液人工便宜易操作易交叉感染非接触自动控制果填

表1入学

习任

师：上一节课我们学习了控制的基本概念，了解了控制的方式和控制类型及务单

其特点，但是要想改进上述的控制系统，我们仅仅掌握这些知识还远远不够，比中相

如：我们还要了解控制系统的组成和控制过程，并能用一定的技术图样将其表达应栏

出来。因此，课前我让大家预习了“4.2控制系统的组成和描述”的内容，接下中

来我们一起来看看大家预习的效果。

设计意图说明:

创设学生身边的真实情境，一方面可以引发学生的学习兴趣，自然而然地引入新课,

另一方面，通过引导学生关注社会热点问题，也可以培养学生”技术服务于社会”的意

识。

二：控制系统的组成

教师活动2学生

1.请学生简述射箭的控制过程，并选择合适的选项完成下图。活动2

1

.学生

2.知识配对游戏参与

活动

3.请学生简述骑自行车的控制过程，并选择合适的选项完成下图。

4.知识配对游戏

（师：对于学生活动及时给予评价和点拨，在学生活动结束后帮助学生从控制系

统的具体组成部件中提取出控制器、执行器、被控对象、反馈环节等这些抽象的

概念。）

控制系统的概念化描述:

A\开环控制

2

.认真

听讲

设计意图说明:

通过课前预习让学生了解控制系统的组成，课中采用游戏活动的方式检测学生的预

习效果，教师及时给与点拨的总结。这样设计既避免了教师对于理论概念的枯燥讲述，

又符合“先学后教”、“不俳不发”的教学理念。

三：控制系统的框图表达

教师活动3学

师：我们知道，现实生活、生产中控制系统是多种多样的，它们的组成不同,生

结构和控制过程各异，这给我们描述控制系统提出了不小的挑战。现在，我们抽活

象出了控制器、执行器、被控对象、反馈环节等概念后，能否用这些概念对控制动

系统进行统一的、规范化的描述呢？3

展示开环控制系统和闭环控制系统的框图：

L开环控制系统框图

学生

2.闭环控制系统框图听讲

比较器

设计意图说明：

由具体到抽象，用归纳出的概念对开环控制系统和闭环控制系统给出一般性的定式

描述方式一一控制系统的框图表示。

四：学以致用

师：至此，我们学习了控制系统的组成与描述的相关知识，我们能否用我们掌握学生

的知识设计出前面提到的体温测试、室内活动

消毒和手部消毒系统，并把它们用框图表4

示出来呢？为了抛砖引玉，老师今天带来

了一个自己设计制作的“自动体温测试与

室内消毒系统”模型，大家可以体验一下。各组

选取

L控制系统模型展示，学生体验。学生

代表

提问：参与

根据你的体验，该模型目前包含哪几个子系统?体验、

2.系统分析讨论

2.1自动体温测量子系统老师

(1)组成及工作过程简述提出

的问

题

红外温度传感器控制电路板液晶显示模块

提问：该控制系统是开环控制还是闭环控制？认真

学生回答“开环控制系统”后，动画显示如下框图听讲,

(2)自动体温测量子系统框图积极

回答

问题

提问：请从选项栏中选取合适的选项填入上图中。

2.2室内温湿度测量子系统

(1)组成及工作过程简述

温、湿度传感器控制电路板液晶显示器

问题：该控制系统是开环控制系统还是闭环控制系统？

(2)室内温湿度测量子系统框图

提问：请从组成图中选择相应的选项填入框图中。

2.3室内环境消毒子系统

(1)组成及工作过程简述

问题：该控制系统是开环控制系统还是闭环控制系统？

(2)室内环境消毒子系统框图

)

控制业珞板湿度传感器超声波雾化器高陵振荡北路

选项

高频业信号电流空气温度设定湿度

提问：请从选项栏里选取合适的选项填入框图对应的括号中。

设计意图说明：

通过对大项目中“自动体温测试与室内消毒系统”的分析，使学生熟悉电子控制系

统的组成及控制过程，学会用定式描述框图分析控制系统的基本方法，加深对控制器、

执行器、被控对象、反馈环节、给定量、控制量、被控量等概念的理解。

五：课堂小结

教师活动5学生活动5

课堂小结学生听讲

设计意图说明：

通过课堂小结，帮助学生理清思路、加深理解、巩固所学。

六、拓展任务

通过前面内容的学习，现在你已经是一个“有经验的工程师”了，你能否运用你

所学习的知识设计一个“非接触式手部消毒系统”呢？请小组成员相互配合，协作完

成学习任务单上的相关内容。

(1)讨论：你想设计的手部消毒子系统是开环控制还是闭环控制？

(2)画出该控制系统的框图。

(3)尝试着从老师给出的元件列表中选择合适的元件作为该系统的组成部件，或者

自己选取其它元件完成设计(连接成系统组成图)。

参考元器件列表:

序号名称图片序号名称图片

红外线

1感应模5继电器

块V

超声波

26电磁阀

探测器*

单片机比鼓、i

3控制电7捶制电

路板路模块

湿度传

48水泵

感器□I

连接线——>

设计意图说明：

让学生尝试设计“非接触式自动手部消毒子系统”，综合运用所学，既锻炼了学

生的工程思维能力，提高了学生的创新意识和图样表达能力，同时也为下一节“简单

控制系统的设计”作了铺垫。

七、课后作业

1.查阅资料，继续完善各控制子系统的设计。

2.登录UMU平台，完成学习评价量表。

设计意图说明：

通过查阅资料，丰富学生的电路知识，尤其是Arduino电路模块方面的知识，开

阔思路，在完善各控制系统设计的过程中，培养学生的技术意识、创新意识、工程思

维、图样表达等核心技术素养。通过完成评价量表，帮助学生认识自我，建立自信，

学习他人的长处，取长补短。

八、结束寄语

播放习近平总书记在第七十五届联合国大会上的一段关于抗疫的讲话视频作为结束寄

语。

设计意图说明：

首尾呼应，让学生增强“人类终将战胜疫情”的信心，激发学生爱党、爱国的热

情，树立“为中华民族的伟大复兴而读书”、“为人类的解放事业而奋斗”的远大理

想。

9.板书设计

比较器

10.特色学习资源分析、技术手段应用说明

自制教具“自动人体测温与消毒系统”模型，激

发学生学习兴趣，让学生在该大项目设计与制作的引

领下，完成相关学科知识的学习与应用，增强了技术

意识，培养了创新能力、工程思维、图样表达和物化

能力。

11.教学反思与改进

L抓住社会热点问题，创设真实情境导入，不仅能迅速吸引学生的注意力，自然引

入新课，而且在潜移默化中让学生产生技术服务于社会的意识。

2.由于本课概念较多，如果教师针对概念进行讲解极有可能让学生产生枯燥乏味之

感，所以我根据“先学后教”的教学理念，让学生课前根据预习单自学相关内容，课中

采用做游戏的方式检测学生的学习效果，并及时帮助学生纠错补缺，加深对相关概念的

理解，收到了较好的学习效果。

3.自制教具，引导学生体验和感受控制系统，能极大地激发学生的探究欲望。

4.以习近平总书记关于抗疫的讲话作为本课的结束寄语，让学生坚定“人类一定能

战胜疫情”的信心，激发学生爱党、爱国的热情，树立自己的责任感和使命感，让技术

课也闪烁人文的光辉。

本课任务多，活动多，案例也多，如何引导学生在“玩中做”、“做中学”，并且

在有限的时间内玩出名堂，做出东西，学到知识，我觉得这是值得我今后继续研究和改

进的地方。

第二节控制系统的组成和描述课前预习单

班级：姓名：组别：

课题_________4.2控制系统的组成和描述____________________________________________

1.通过案例，熟悉开环控制系统和闭环控制系统的基本组成

2.理解简单开环控制系统和闭环控制系统的工作过程

预习目标

3.学会用方框图描述开环控制系统和闭环控制系统的工作过程，并能用框

图表示自己的控制设计想法

L开环控制系统和闭环控制系统的基本组成和工作过程

预习重点

2.开环控制系统和闭环控制系统的基本特征___________________________

1.正确划分控制系统中的各个环节

预习难点2.理解期望值、控制器、比较器、执行器、被控对象、控制量、被控量、反

馈环节这些概念______________________________________________________

(1)开环控制系统概念

控制系统的__________不对,系统的控制产生任何影响，这种控制系统

称为开环控制系统。如游泳池定时注水控制系统、红绿灯定时控制系统、

走廊声控灯控制系统等。

(2)开环控制系统的控制过程：

控制器接受输入信号，并对输入信号进行分析与计算，然后对______

下达相应的指令，执行器执行控制器下达的指令，通过改变控制量来改变

__________的输出量，使输入与输出之间达到某种对应关系。

(3)闭环控制系统概念

反馈环节把系统的输出量_________到输入端，与________进行比较，

并对被控对象的状态产生影响的控制系统称为闭环控制系统。

(4)控制系统的各部分结构中的基本概念

①给定量：控制者设定的基准值，又叫期望值。

②被.控对象：控制者实施控制的物体，被控制时一定会改变它的某一状态，

一、预习要点

如方向、角度、速度、高度、温度等。

③反馈环节：它包括检测器和传输器(传输回路)，它将测量出的

_________量_________到系统的输入端。

④笆)(比较器)：将给定量与所检测的被控量进行_________,求