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第四單元《控制與設計》第二節---控制系統的工作過程與方式

發布時間:2022-12-02

第四單元《控制與設計》第二節---控制系統的工作過程與方式(精選7篇)

第四單元《控制與設計》第二節---控制系統的工作過程與方式 篇1

  第四單元 控制與設計

  第二節 控制系統的工作過程與方式(第1課時)

  一、教學目標

  ◇ 通過生活中實例的分析,理解控制系統的含義

  ◇ 掌握開環控制系統的基本組成和工作過程

  ◇ 學會開環控制系統方框圖的畫法

  ◇ 逐步形成理解和分析簡單開環控制系統的一般方法

  二、教學內容分析

  開環控制系統教學內容,是后節閉環控制系統學習的重要基礎。 “控制系統”和“開環控制”,均是本單元的重要概念。

  生活中不乏簡單控制系統的應用,人們對此往往象看待日出日落一類自然景色般的習以為常。本部分內容的學習,正是要引導學生,從技術的角度、用控制的思維看周圍的存在,分析其道理。

  本課教學內容,從學生生活經驗出發,從實例分析入手,歸納出對控制系統的一般認識,以及根據控制系統方式分類的開環控制系統和閉環控制系統兩類,并側重對開環控制系統的工作過程、方框圖、重要參數進行分析。

  本課要解決的重點、難點分別是:

  開環控制系統的工作過程分析

  用方框圖描述開環控制系統的工作過程

  三、學習者分析

  學生已具有電學、力學的基礎知識、系統的基本概念,具有信息傳遞的基本知識和體驗,具有觀察和使用簡單控制系統的生活體驗,所有這些知識和經驗儲備,一是為教學中師生共同尋找教材以外的案例進行分析歸納,提供了學習行為的保障,二是為開環控制系統試驗操作提供順利進行的可能。

  四、教學策略

  ◇ 心理學家羅杰斯認為,學生的自發性與主動性是學習的動力。教師要強調技術課學習的需要、愿望、興趣與技術學習的材料的內在聯系,建立開放的課堂氣氛,教師作為學習的參與者參加學習的活動。本課教學中,多采用問題解決這一學習活動為主線,通過激發學生的認知內驅力和自我提高內驅力,以引導學生有計劃地達到解決問題的目的。

  ◇先行組織者策略,選擇與學習開環控制系統有包容性、概括性的引導性材料,以建立新、舊知識經驗之間的聯系,逐步加強學生對開環控制系統工作過程和方框圖的理解和應用能力。

  ◇ 創設情境,引導學生分析生活中的開環控制系統工作過程和方框。

  ◇ 設置問題,引導學生進行一般意義上的歸納總結。

  ◇ 動手試驗,體會開環控制系統輸入與輸出的關系。

  五、教學資源準備

  多媒體設備、相關圖片資料、技術試驗工具、材料等

  六、教學過程

  序號

  教學步驟

  教師活動

  學生活動

  1

  設置引導材料

  1 、拔動教室電燈開關,燈的亮與不亮與手動有關

  2 、播放圖片,聲光感應開關,當有聲音時燈亮

  3 、播放圖片,紅外感應出水龍頭,手靠近水龍頭出水,離開則不出水

  4 、播放圖片,賓館自動門,當有人進入,門自動打開

  師生歸納、抽象以上活動的特征

  一個輸入信號(如手拔開關)對應著一個輸出信號(如燈亮或不亮)

  2

  開環控制系統工作過程、特征與舉例

  燈的開關控制的過程、框圖:

  輸入信號——開關——燈——輸出信號

  (圖略)

  學生:

  1 、分析 自動烘手機工作過程:是靠著紅外線感知手的靠近過程,沒有人用的時候,鼓風機和加熱電爐絲都自動切斷了電源。當手的溫度在紅外傳感器監視范圍之內的時候,烘手機就啟動。

  2 、寫出:

  感應出水龍頭控制框圖,

  賓館自動門的控制框圖,

  最后歸納出開環控制系統的一般方框圖

  抽象開環控制系統事例的框圖

  1 、分析簡單開環控制系統的工作過程

  2 、導出開環控制系統特征:

  系統的輸出量僅受輸入量控制,輸入量到輸出量之間的信號是單向傳遞

  引導學生分析:

  1 、生活中還有哪些開環控制系統?

  2 、這些開環控制系統給人們的生活生產帶來什么方便?

  3 、針對實例說明開環控制系統的特征。

  學生:

  1 、列舉生活中開環控制系統實例

  2 、 居民樓道里使用的是自動聲控燈。這種燈有很多好處,它可以節約能源,還可以減少開關的磨損,并且極大方便了過客。

  3 、認識開環控制系統是生活生產中最常用的方式,它的輸出僅受輸入控制。

  開環控制系統經典應用案例分析

  “希羅的自動門”控制的工作過程分析說明

  1 、畫出“希羅的自動門”控制方框圖

  2 、分析一個開環控制系統工作過程

  3

  開環控制系統的試驗

  1 、說明試驗的基本步驟

  2 、指導學生觀察拉動線繩,紙猴表情的變化(圖略)

  1 、制作一紙猴,拉動背后的線(輸入),紙猴的動作表情發生變化(輸出)

  2 、觀察、體驗輸出信號與輸入信號之間對應關系

  4

  練習、討論

  教師適當組織、引導

  1 、酒店自動叫醒報務控制系統的工作過程,畫出方框圖

  2 、當系統自身計時出現誤差時,叫醒報務時間是否準確?也就是系統能否修正這一誤差?

  5

  小結

  教師引導、補充

  學生歸納、整理本課內容,學習收獲

  七、教學反思

  社會生活中,開環控制系統應用具有十分重要的實踐意義,本節課通過對開環控制系統中控制過程的理解,有助于學生將日常所見控制事例上升到運用技術思想和方法理解并分析,并學會應用簡單的開環控制方法來解決現實生活中遇到的問題,有助于發展學生良好的邏輯思維品質。

  本節課沒有首先從概念入手,講什么是開環控制系統,工作過程如何、框圖如何畫等,而是選擇適當材料,從實例的分析開始,與學生共同歸納、抽象實例的特征,從而引出開環控制系統工作過程的分析,課堂教學一個重要特點是,淡化對概念或定義的描述,側重機理的分析,我認為,這是技術課程教師需要引起重視,也是它有別于科學類課程的不同之處。

  課堂上從材料分析,到開環控制系統特征和框圖的歸納,到學生尋找生活中開環控制事例,到經典案例分析,到學生動手試驗,再到討論、練習、小結,環環相扣,設計流暢,學生始終參與全程教學活動,能吸引學生注意力,引導學生思維步步深入,從認識問題、分析問題到解決問題,符合高中學生認知規律,使學生體會到控制系統的學習并非深奧高不可攀。本節課教學為后續學習打下了良好基礎。

  作者:月亮

第四單元《控制與設計》第二節---控制系統的工作過程與方式 篇2

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  第四單元控制與設計

  第二節  控制系統的工作過程與方式

  一、教學內容分析

  《控制系統的工作過程與方式》選自普通高中課程標準實驗教科書《通用技術-技術與設計 2 》的第四單元第二節(江蘇教育出版社)。

  《控制系統的工作過程與方式》這節的內容是有關“控制系統的工作過程與方式”的學習和掌握,包含“控制系統”、“開環控制”和“閉環控制”等三個內容。

  生活中不乏簡單控制系統的應用,人們對此往往象看待日出日落一類自然景色般的習以為常。本部分內容的學習,正是要引導學生,從技術的角度、用控制的思維看周圍的存在,分析其道理。

  本課教學內容,從學生生活經驗出發,從實例分析入手,歸納出對控制系統的一般認識,以及根據控制系統方式分類的開環控制系統和閉環控制系統兩類,并側重對開環控制系統的工作過程、方框圖、重要參數進行分析。

  二、教學對象分析:

  學生在前面的學習中已經學習和分析了控制在生活生產中的應用,獲得了有關控制及其應用的初步感性認識和體驗,但是對控制的基本工作方式和工作機理還缺乏了解,他們對進一步了解控制系統的知識是有探究的欲望的。本節課的教學除了繼續加深對技術與設計的知識深度和技能程度外,更是培養技術思想和方法的很好的平臺和載體。因此,應多貼近學生生活經驗出發,從實例分析入手,逐步歸納出對控制系統的一般認識,并能對開環控制系統的工作過程、方框圖進行分析。

  三、目標

  1.知識與技能:

  1.分析典型案例,熟悉簡單的開環控制系統的基本組成和簡單的工作過程。

  2.熟悉閉環控制系統的基本組成,能畫出一個簡單的閉環控制系統的方框圖。

  3.理解閉環控制系統中的控制器、執行器的作用。

  2.過程與方法:

  鼓勵學生自主探究和合作交流,引導學生自主觀察、總結,在與他人的交流中豐富自己的思維方式,獲得不同的體驗和不同的發展。注意引導學生體會控制系統的工作過程和方式,特別是理解閉環控制的工作過程以及其構成的作用。

  3.情感態度價值觀:

  提高對生活中技術問題的敏感度和引發出探究欲望,并能保持積極審慎的態度。

  四、教學重難點:

  1.教學重點:控制系統的構成;開環系統與閉環系統的構成與判斷。

  2.教學難點:開環系統與閉環系統的構成與判斷。

  五、教學概述:

  本章的教學結合具體的教學內容和目標我們采用“案例情景—機理分析—總結歸納-認識提升”的模式展開。在教學中把知識點的教與學置于具體的案例情景當中,通過豐富而貼近生活的案例使學生從生活體驗到理性分析的思維升華過程。同時關注學生能否用不同的語言表達、交流自己的體驗和想法。通過富有吸引力的現實生活中的問題,使學生回想和體會控制系統的工作過程,激發學生的好奇心和主動學習的欲望。讓學生本著“回想—分析—聯想—猜想”的思維過程,對教學內容進行步步展開,使學生親歷自主探索和思維升華的過程。

  在重要的“問題分析”環節上立足于“控制系統設計的目的性”,讓學生抓住問題的主要矛盾,“歸納總結”階段著重引導學生完善知識框架。讓學生在自主探索中經歷思維升華的過程。

  2課時

  六、教學器材:

  多媒體課件等。

  七、教學過程:

  一)引入新課:

  日常生活中的控制舉例:

  a.拔動教室電燈開關,燈的亮與不亮與手動有關。

  b.聲光感應開關,當有聲音時燈亮。

  c.紅外感應出水龍頭,手靠近水龍頭出水,離開則不出水。

  d.賓館自動門,當有人進入,門自動打開。

  e.當手靠近自動烘手機時,機器啟動;當手離開時,機器關閉。

  (是靠著紅外線感知手的靠近過程,沒有人用的時候,鼓風機和加熱電爐絲都自動切斷了電源。當手的溫度在紅外傳感器監視范圍之內的時候,烘手機就啟動。)

  師生歸納、抽象以上活動的特征:

  一個輸入信號(如手拔開關)對應著一個輸出信號(如燈亮或不亮)。

  這些控制是怎樣實現這個功能的呢?或者說,它們工作過程是怎樣的呢?這個知識我們這節課就要學到。今天我們來學習第二節:控制系統的工作過程與方式

  二)新課教學....

第四單元《控制與設計》第二節---控制系統的工作過程與方式 篇3

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  第四單元控制與設計

  第一節  控制的手段及應用

  一、教學內容分析

  本節內容是蘇教版《技術與設計2》第四單元第一節“控制的手段與應用”,主要內容有“控制的手段”、“控制的應用”,其中控制的應用在《控制與設計》這一單元中具有較重要的地位和作用,要求學生能從應用的角度來理解控制的含義。通過案例的分析,歸納出對控制的認識,學會用整體的、互相聯系的觀點解決實際生活中的問題。本節內容有助于提高學生的觀察能力和分析能力,在日常生活中有廣泛的應用,并且為后續的教學內容――“控制系統的設計”作準備,有著承上啟下的作用。

  本節內容:"1.控制的手段"、 2. "控制的應用"

  二、教學對象分析:

  學生已具有了流程與系統的基本理念,具有了觀察和使用簡單控制系統的生活體驗,這些知識和經驗為教學提供了條件,結合教材的深入講解,學生不會感到知識的跳躍性過大。 

  三、目標

  1.知識與技能:

  1、理解控制的含義。

  2、了解控制的手段。

  3、理解控制在生產和生活中的應用。

  2.過程與方法:

  通過視頻導出新課,通過案例分析和課堂討論理解控制的含義和了解控制的手段,并知道控制的應用。

  3.情感態度價值觀:

  通過對控制現象的分析,對控制技術產生強烈的興趣和好奇心,并把它轉化為對后續知識學習的動力。

  形成認真嚴謹的態度,一定的創新精神和實踐能力,進而樹立正確的設計理念。

  四、教學重難點:

  1.教學重點:

  1理解控制的含義,理解手動控制與自動控制。

  2.教學難點:

  發現并理解生活中的控制現象,對其分析并明確控制的"三要素"。

  五、教學概述:

  1.通過對典型案例的分析與討論,讓學生了解控制的含義及其在生活、生產中的作用。

  2.組織學生閱讀、討論、分析,知道如何從生活中所遇到的和所觀察到的事物中識別出各種受控對象。

  2課時。

  六、教學器材:

  典型案例圖片收集,課件制作,收集相關視頻材料。

  七、教學過程:

  一)引入新課:

  想一想:分析下列事物發展與變化的多種可能性:

  鮮花:

  魚塘:

  成熟的西瓜:

  結論:事物的發展與變化呈現多樣性,發展結果可能是人們預先期望的,也可能與預期的目標不相符,甚至是不希望得到的,如果人們想達到某一特定目的,就必須借助適當的手段來實現。

  第四單元控制與設計

  第一節控制的手段及應用

  二)新課教學

  一、控制的手段:

  用一些典型的、生活中的例子讓學生了解控制是普遍存在,對控制有初步的認識,打破其神秘感。

  現代社會中控制的例子:

  學校:學校的音樂鈴聲、多媒體教學系統、音樂噴泉系統、后門口自動伸縮門等。

  家庭:冰箱、電飯煲、微波爐等、自動傘、自動熱酒壺

  社會飲水機、幻彩聲控燈、驗鈔機、干手機、交通信號燈、電子警察、電梯、程控電話交換機等

  古代社會中的例子:

  案例1:大禹治水(圖片)p096

  問題:大禹治水過程中,通過什么手段實現了什么樣的目的?

  事例

  對象

  目的

  手段

  結果

  古代治水

  洪水

  遠離洪水

  壘壩筑堰,填塞洪水(堯)

  愈治愈泛、被帝治死

  疏通河道,泄洪為主(禹)

  水患大治、傳奇英雄

  現代治水

  加深加寬過水平面,炸除礁石,建堤防,河道整治,植樹造林,保護流域生態環境

  答案:通過“疏通河道,泄洪為主” 手段實現治理好水患的目的。

  【案例分析】

  采取不同的控制手段,所獲得的結果是不同的,在當時的具體條件下,壘壩筑堰、填塞洪水短期內也許是可行的,但是長遠來講疏通河道,泄洪才能從根本上解決問題。

  所以,我們必須采取適當合理的控制手段才能使事物向我們期望的目標發展,這就是控制。

  案例2:木牛流馬:

  《三國演義》第一百二十回“司馬懿占北原渭橋 諸葛亮造木牛流馬”其中描寫諸葛亮六出祁山,七擒孟獲,威震中原,發明了一種新的運輸工具,叫“木牛流馬”,解決了幾十萬大軍的糧草運輸問題,這種工具比現在的還先進,不用能源,不會造成能源危機。

  據研究:木牛和流馬是漢代獨輪手推車的兩種改進設計,通過改進使人的負重有所減輕。木牛是一種輪子稍小一些的獨輪手推車,載重大,前由人拉、后由人推,運行較慢;流馬載重小,輪子稍大一些,由一人推,運行速度很快。諸葛亮所說“木牛流馬”應是比喻它們運行的靈便程度和載重量的大小:木牛行動較笨而慢,像牛;流馬行動敏捷而快,像馬。不是說它們外形像牛像馬。

  目的:幫助軍隊運送戰略物資。

  案例3:希羅自動門(圖片相關材料見教參p66或江蘇版p107。

  公元1世紀,希臘人希羅建造的自動打開廟門的裝置(圖1)是最早利用氣壓和液壓為動力的自動門。如圖所示,祭壇點火使1的空氣膨脹,水流入2,利用水的重量使軸3轉動,將門打開。祭壇滅火,門即自動關閉。

  希羅自動門如何實現自動開關門的?

  利用氣壓和液壓動力裝置,實現自動開門、關門。

  總結:事物發展的結果可能是人們預先期望的,也可能與預期的目標不相符,甚至是不希望得到的。如果人們想達到某一特定的目的,就必須運用適當的手段來實現。

  1.控制的涵義

  (引入控制的概念)

  人們按照自己的意愿或目的,通過一定的手段,使事物向預期的目標發展,這就是控制(control)。

  那么,運用什么手段來實現呢?

  2.控制的三大要素:

  1)控制的對象是什么;

  2)控制要達到什么目的;

  3)采取什么控制手段。

  [馬上行動] 找出自行車中存在的各種控制現象:

  同學每天都是騎自行車來上學的,在行車過程中,我們通常要控制自行車的速度,方向,遇到人多的情況還需要控制剎車使車減速。

  自行車在行駛時的方向控制問題,其控制的對象就是自行車,控制的目的是為了改變自行車的前進方向,控制的手段就是騎車人通過雙手轉動車把,改變前輪的方向并帶動后輪改變方向。

  自行車在行駛時的速度控制問題,其控制的對象就是自行車,控制的目的是為了改變自行車的前進速度,控制的手段就是騎車人通過車閘,改變自行車的速度。

  馬上行動:結合事例(用音樂噴泉的事例),重點闡明控制的對象是什么;控制要達到什么目的;采取什么控制手段。

  控制事例

  控制的對象

  控制的目的

  控制的手段

  電風扇扇葉轉速快慢的控制

  電風扇

  調節速度

  換檔

  音響的音量控制

  音響

  音量的調節

  旋鈕

  燃氣熱水器溫度的控制

  熱水器

  調節出水口溫度的高低

  改變燃氣火頭的大小

  用噴霧器噴灑農藥

  噴霧器

  給莊稼治病

  操作噴霧器的手柄

  大禹治水

  洪水

  安息洪波、大治水患

  疏通河道,泄洪為主

  人力三輪車轉彎中的方向控制

  人力三輪車

  改變三輪車行駛的方向

  雙手轉動車把

  3.控制的分類:

  控制的實現需要通過一定的手段。從控制過程中人工干預的情形來分,控制有人工控制和自動控制。

  人工控制:控制的過程必須在人的直接干預和全程干預下才能完成控制任務。

  自動控制:在控制的過程中不需要人的直接干預,使事物的變化準確的按照期望的方向發展。

  案例分析:從手搖扇到空調器,手動——手動控制——自動控制

  【舉例】電扇的風速控制:由人操作電扇風速檔位,電機以一定的轉速帶動扇葉轉動,輸出預定的風速。

  風扇的風速控制過程中是由人直接參與的,屬于人工控制。

  空調的溫度調節控制:由溫度傳感器檢測室內溫度是否達到預設溫度,對制冷壓縮機進行調控,若室內溫度高于預設溫度,空調的制冷控制電路就會啟動制冷壓縮機,送出冷風,當溫度下降到預設溫度以下,制冷壓縮機停止工作。

  【學生活動】請同學區分人工控制和自動控制。

  音響的音量控制

  人工

  全自動洗衣機

  自動

  普通水龍頭出水的控制

  人工

  電冰箱內溫度控制

  自動

  自動取款機

  自動

  籃球運動員投籃過程控制

  人工

  自動烘手機

  自動

  自動感應門的開關控制

  自動

  電梯的上下運行過程控制

  自動

  飛鏢的投擲過程控制

  人工

  肥胖人群體形控制

  人工

  聲控走廊燈的控制

  自動

  紅外自動水龍頭出水控制

  自動

  紅綠燈的轉換過程控制

  自動

  手搖晾衣架的控制

  人工

  光控路燈的控制

  自動

  馬上行動:把你了解的人工控制和自動控制的事例填寫在下面的橫線上:

  人工控制:人工紡紗、普通自來水龍頭,旋轉按鈕打開電燈、駕駛汽車等。

  自動控制:數控機床、飲料自動裝罐生產線、花房恒溫控制、十字路口紅綠燈的轉換等。

  按照執行部件的不同,控制分為:機械控制、氣動控制、液壓控制、電子控制等

  對于自動控制按控制方式分為:開環控制、閉環控制和復合控制。

  二、控制的應用 

  控制的應用自古就有,并在近代得到迅速發展,在社會生產生活的各個領域都有極其廣泛的應用。

  通過事例說明控制在社會生產生活的各個領域的應用。

  1.控制在工業生產中的應用

  控制應用到工業生產中,提高了產品的質量和生產效率,減輕了工人的勞動強度,為工人提供了安全保障。

  案例1:汽車自動化生產線。(圖片)

  汽車焊裝、汽車油漆、汽車檢測

  【講解】汽車自動裝配生產線實現了汽車零件的自動裝配、噴漆等,并能對零件的傳送速度進行控制,便于生產操作,大大減輕了工人的勞動強度,提高了產品質量和生產效率。

  2.控制在農業生產中的應用

  控制應用到農業生產中,提高了勞動效率,減輕了農民的勞動強度,使農民減少在農田里日曬雨淋的時間。

  案例2:農業現代化設施。(圖片)

  折射式微噴、錘式微灌、射流式微噴

  【講解】農田節水灌溉控制,在控制農田灌溉水量、實現水量均勻噴灌的同時減輕了農民的勞動強度。

  3.控制在日常生活中的應用

  控制應用到日常生活中,提高了人們的生活質量,人類能夠在一定程度上按照自己的意愿改變周圍的環境,使之滿足人們的要求。

  空調機

  自動取款機

  自動控制水龍頭

  … …

  案例3:現代網絡家電。(圖片)

  a.海爾my-2070egz網絡微波爐

  1、遠程控制:通過因特網、手機短信和移動/固定電話等網絡,主人可以在任何時間、任何地點遠程操作家里的微波爐,給獨自在家的兒童做一頓美餐;

  2、無線通訊:主人所發送的控制信號通過家庭網關無線通訊至微波爐,沒有繁雜的走線,消除廚房安全隱患;

  3、菜單下載:從因特網下載烹調菜單,享受最新的美味;

  4、自動反饋:微波爐的運行狀況、機身故障等信息可通過因特網、e-mail、手機短信和電話等網絡即時通知用戶或售后廠商;

  5、智能安全管理:遠程加、解鎖,保護家中兒童;

  b.無線遙控技術,使安裝高度 不再受限,操作更加自如智能變速技術,只要你選擇智能變速技術,系統便會自動轉換功率,從而實現更多的熱水出水量,讓我們的洗浴更加舒適 

  專利防電墻技術,確保您即使在不安全用電環境下的洗浴安全安全預警技術,時刻監測用電環境,當用戶家地線帶電,顯示屏報故障顯示“e4",蜂鳴器發出警示音,提醒用戶家中存在用電隱患 

  c. 網絡超薄氧吧換新風空調

  1、遠程控制:通過因特網、手機短信和移動/固定電話等網絡,主人可以在任何時間、任何地點遠程操作家里的空調;

  2、無線通訊:主人所發送的控制信號通過家庭網關無線通訊至空調,無須布線,不影響房間美觀;

  3、操作簡單:無須下載任何管理軟件;

  4、自動反饋:空調的運行狀況、機身故障等信息可通過因特網、e-mail、手機短信和電話等網絡即時通知用戶或售后廠商;

  5、智能享受:主人在快到家時預先打開家里的空調,長期不在家時也可以打開空調進行除濕等操作,既節能環保又能夠最大限度的享受舒適的生活;

  6、智能化空氣調節:如果配上相應的網絡空氣質量傳感器,當家庭中某項指標超標時,空調會自動啟動相應的功能進行調節;

  7、功能簡介:正壓換新風氧吧,健康除菌光,超薄時尚外觀,自動可關閉進風口,強力殺菌媒,輔助電加熱,停電補償技術,健康負離子,夜光按鍵遙控器。

  4.控制在社會生活中的應用

  控制應用到社會生活中,使整個社會能協調、健康、有序地發展。

  控制人口增長,提高人口素質

  各種法律制度

  交通管理

  … …

  5.控制在軍事、國防中的應用

  控制應用到軍事國防中,提高了國家防備和抵抗侵略的能力,為保衛國家的主權、統一、領土完整和安全提供了必要的條件。

  【辯論】自動控制技術在各行各業的應用,一方面減輕了人的勞動強度,解放了生產力,另一方面也可能造成失業人數的增加,對此,你持什么觀點呢?請分小組討論,并說明原因。

  這兩個命題并不矛盾。從經濟學角度,發展密集型產業,解放勞動力,是社會發展的趨勢,而富余的勞動力,則可以通過發展第三產業得以解決。

  小結:

  一、控制的手段:

  1.控制的涵義

  2.控制的三大要素:

  3.控制的分類:

  二、控制的應用 

  練習:

  2.機械控制:普通水龍頭、浮子——杠桿水位控制、電飯煲等。

  電子控制:電子計算器、家用電冰箱、自動門、汽車自動變速器的電子控制裝置。

  氣動控制:化工生產中常用的氣動閥門、公交車車門開關控制。

  液壓控制:建筑工地打樁機、修理汽車用的油壓千斤頂。

第四單元《控制與設計》第二節---控制系統的工作過程與方式 篇4

  一、控制的手段與應用

  一、 

  二、 

  1、 

  2、 

  3、 

  1、控制的含義:b

  人們按照自己的意愿或目的,通過一定的手段,使事物向期望的目標發展,這就是控制。

  按人工干預來分:人工控制、自動控制

  按執行部件來分:機械控制、氣動控制、液壓控制、電子控制

  2、控制的手段:a

  3、控制的應用:b

  (1)生活:控制應用到生活中,提高了人們的生活質量,人類能夠在一定程度上按照自己的意愿改變周圍的環境,使之滿足人們的需要。

  (2)生產:生產中往往需要對溫度、濕度、壓力、速度及加工動作等進行控制,控制在生產中得到了極為廣泛的應用。

  (3)軍事國防:控制在軍事、國防等領域也有著廣泛的應用。

  二、控制系統的工作過程與方式

  1、簡單開環控制系統的基本組成和工作過程:c

  概念:控制系統的輸出量不對系統的控制產生任何影響的控制系統。

  例:紅綠燈定時控制系統、防盜報警控制系統、火災自動報警系統、公園的音樂噴泉自動控制系統、

  紅外線自動門控制系統、普通電風扇風速控制系統、可調光臺燈控制系統等。

  特征:系統的輸出量僅受輸入量控制,輸入量到輸出量之間的信號是單向傳遞。

  方框圖:

  輸入量:控制系統的給定量。

  控制器:對輸入信號進行處理并發出控制命令的裝置或元件。

  執行器:直接對被控對象進行控制的裝置或元件

  控制量:執行器的輸出信號。

  被控對象:控制系統中所要控制的裝置或生產過程

  輸出量:控制系統所要控制的量。

  2、閉環控制系統的基本組成:b

  概念:系統的輸出量返回到輸入端并對控制過程產生影響的控制系統。

  例:供水水箱的水位自動控制系統、加熱爐的溫度自動控制系統、花房溫度控制系統、投籃、

  家用電飯鍋保溫控制系統、家用電冰箱溫度控制系統等。

  基本組成:與開環控制系統相比,閉環控制系統多了檢測裝置、比較器。

  3、閉環控制系統的方框圖: c

  4、控制器和執行器的作用:c

  控制器:對輸入信號(偏差值)進行運算處理,并發出控制命令。

  執行器:根據指令對被控對象直接控制。

  三、閉環控制系統的干擾與反饋

  1、干擾因素:c

  在控制系統中,除輸入量(給定值)以外,引起被控量變化的各種因素稱為干擾因素。

  有的干擾因素是環境造成的,如影響自行車行駛速度的變化的自然風等;

  有的干擾因素是人為原因所致,如影響飛機導航信號的手機信號等。

  2、反饋的含義:b

  控制系統中,將輸出量通過適當的檢測裝置,返回到輸入并與輸入量進行比較的過程,就是反饋。

  例:投籃、自動電水壺

  3、反饋環節的作用:a

  通過將輸出量通過適當的檢測裝置,返回到輸入并與輸入量進行比較,從而減少輸出量的偏差,穩定輸出量。

  4、閉環控制系統的工作過程:a

  (1)閉環控制系統的核心是通過反饋來減少被控制量(輸出量)的偏差。

  (2)工作過程:

  1由于干擾因素的存在,系統的被控量偏離給定值時;2閉環控制系統中的反饋環節能及時檢測出被控量的值,并迅速反饋到輸入端,與給定值進行比較;3控制器根據比較得到的偏差信號進行調節,從而是系統的被控量接近給定值,達到精確控制的目的。

  例:供水水箱的水位自動控制系統、加熱爐的溫度自動控制系統

  5、功能模擬方法:a   以功能和行為的相似性為基礎,用“模型”模擬“原型”的功能和行為的方法,就是功能模擬方法。

  黑箱方法:a   把將要研究的系統作為黑箱,通過對系統輸入與輸出關系的研究,進而推斷出系統內部結構及其功能的方法,就是黑箱方法。

  例:通過輸入圖像、電或聲音信號,觀測、分析腦電波的輸出反應,研究人腦對視覺或聽覺信息的傳遞、變換和處理功能,得知人腦內部結構的細節,就是黑箱方法的運用。

  6、開環控制系統與閉環控制系統的比較:

  開環控制系統一般結構簡單,適用于控制精度要求不高而系統本身的元件又比較穩定的場合。

  閉環控制系統設計比較麻煩,結構相對復雜,構成控制系統的成本較高。閉環控制系統是自動控制中廣泛采用的一種方式,用于要求高精度和高可靠性的場合。

  四、控制系統的設計與實施  p118 c

  1、控制系統設計的一般思路:

  系統要達到的目標?控制的對象?被控對象的特性?被控量和控制量?外界的主要干擾因素?怎樣的方案既達到目的、又經濟、易于實現?設備和元件?

  2、開環控制系統的設計(書本p119案例分析:電吹風控制系統的設計)

  開環控制系統的設計相對比較簡單,在明確設計要求,明確被控對象、被控量和控制量后,即可考慮具體控制系統的方案。

  3、閉環控制系統的設計(書本p120案例分析:抽水馬桶水箱的自動控制系統的設計)

  基本要求:第一、一個閉環控制系統要正常工作,首先必須是穩定的。

  第二、控制系統的控制精度必須符合要求,即系統的輸出量與給定值之差應控制

  在允許的范圍之內。

  第三、閉環控制系統應有較好的抗干擾性能。

  在進行閉環控制系統的設計時,幾項控制要求之間往往會產生矛盾,需要結合具體問題全面解決或有所側重地解決。

第四單元《控制與設計》第二節---控制系統的工作過程與方式 篇5

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  第四單元控制與設計

  第三節  閉環控制系統的干擾與反饋

  一、教學內容分析

  本節是在學生對控制系統有一定認識的基礎上具體的闡述閉環控制系統的干擾與反饋的辨證關系,是全書的重點章節,也是控制系統的具體應用章節。為以后學習的控制系統的設計等內容奠定了理論基礎。

  本節內容在《控制和設計》中起到舉足輕重的作用,不僅可以使學生對閉環控制系統中的反饋(feedback)有很深的認識,而且也為閉環控制系統的設計與實施打好基礎。本節教材主要包含三部分內容:干擾因素、反饋、功能模擬法、黑箱法。本節是本單元的重點,也是一個難點,分析干擾因素及反饋給控制系統帶來的影響,綜合了本單元前兩節的知識。從模塊角度看,該節融合了該模塊第二單元流程與設計,以及第三單元系統與設計的內容,控制過程本身的工作過程就是一個流程,閉環控制系統大致包括控制環節、執行環節、反饋環節和比較環;反饋也體現了系統的環境適應性,因此,本節是本模塊的綜合應用。本單元是本課程知識的綜合應用,綜合了必修1、必修2的知識,講了閉環自適應控制,體現了技術以人為本的理念。

  二、教學對象分析:

  學生對控制機理比較陌生,整個教學都應以案例分析為主,所舉案例應力求簡單。

  三、目標

  1.知識與技能:

  (1)能結合案例找出影響簡單控制系統運行的主要干擾因素,并作分析。

  (2)熟悉閉環控制系統中反饋環節的作用。

  (3)熟悉閉環控制系統的工作過程。

  (4)了解功能模擬方法和黑箱方法在控制系統中的應用。

  2.過程與方法:

  用方框圖分析生活中常見控制系統,通過實踐、游戲、討論、分析、講授法、問題教學法、小組討論法、設計教學法等方法使學生懂得反饋在閉環控制系統中的作用,了解功能模擬方法和黑箱方法在控制系統中的應用;結合案例分析影響簡單控制系統運行的主要干擾因素及克服方法。

  3.情感態度價值觀:

  通過學習,聯系生活,能具體問題,具體分析,能在生活中應用反饋原理,調節自身的心理、學習與生活。培養學生的觀察能力,體驗學習樂趣。滲透安全教育、德育教育、環保等教育。

  四、教學重難點:

  1.教學重點:

  干擾因素;反饋與閉環系統的工作原理;開環控制系統與閉環控制系統的選用。

  2.教學難點:

  干擾因素的判定;閉環系統的工作原理;功能模擬方法、黑箱方法。

  五、教學概述:

  通過人們熟悉的例子來說明在控制系統中除輸入量以外能引起被控量變化的各種因素都是控制系統的干擾。用方框圖分析生活中常見控制系統,通過實踐、游戲、討論、分析等方法使學生懂得反饋在閉環控制系統中的作用。

  ....

第四單元《控制與設計》第二節---控制系統的工作過程與方式 篇6

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  第四單元控制與設計

  第四節 控制系統的設計與實施

  一、教學內容分析

  本節課內容為本節的最后一節,是本節、本章、本書的最后一個課時。在前面的學習中,學生已經了解了結構、流程、系統、控制與設計的關系。設計是技術的重要組成部分之一,而且《技術與設計2》大部分都是圍繞著設計這個主題來展開的。

  結構是設計的基礎,流程是設計的方法,系統是設計的保障,控制是設計的關鍵。

  本節可以說是這單元的“收口”部分,讓學生了解控制系統設計的一般思路比較關鍵,只有這部分內容理解了,才能有效的進行下一個內容——控制系統的設計與實施案例。在控制系統的設計與實施案例中,重點要讓學生會分析和選擇案例,并最終會設計。

  本節課可使學生了解控制系統設計的一般思路和步驟,以電加熱器的設計為例,實現發熱、包層、控制、定時、過熱保護等,這電加熱器,大部分的學生都有一定的使用各損壞加熱器的經驗,作起來有一定的實踐性。

  二、教學對象分析:

  學生對一些產品有一定的使用經驗,這些經驗有成功的,也有失敗的,通過控制系統的分析與設計,使學生對一定的實踐經驗的生活經歷,上升到一定的理論認識,對失敗的使用經驗,能從控制與設計的角度重新的認識。

  三、目標

  1.知識與技能:

  1)了解簡單的被控對象的基本特性,能確定被控量、控制量,畫出控制系統的方框圖,并形成初步的控制系統設計的方案。

  2)能根據開環控制系統的設計方法,制作一個控制裝置;或者根據簡單閉環控制系統的方案進行模擬實施,學會調試運行提出改進方案。

  2.過程與方法:

  通過案例式的探討和實踐改良的技術活動,提高分析能力,培養探究精神。學習權衡的思想。

  3.情感態度價值觀:

  (1)通過對控制系統的設計與實施的分析,體會產品設計中人性化的設計思想。

  (2) 培養認真嚴謹的態度,進而樹立“以人為本”的設計理念。

  (3) 通過多種形式的教學活動,提高學生學習技術課的興趣。

  四、教學重難點:

  1.教學重點:

  (1)控制系統設計的一般思路,了解簡單的被控對象的基本特性,確定相關的量,會畫方框圖。

  (2)能根據開環控制系統的設計方法,制作一個控制裝置并學會調試運行,提出改進方案。

  2.教學難點:

  閉環系統的設計。被控量和控制量的確定。

  3.關鍵:

  案例分析與方框圖的繪制。

  五、教學策略:

  本節書從理論上講內容較難,學生理解起來比較困難,為了能有較好的課堂效果,設計如下:

  (1)通過一些具體的生活中例子對比來導入有關控制的設計方法,從而引入課題。

  (2)教師根據課本中的案例,引導學生解決問題,提高學習的自主能力。

  (3)尋找一些貼近學生生活實際和典型的《電吹風》《電曖氣》(有開環與閉環兩種)等案例,利用媒體教學手段增加課堂氣氛,幫助學生在快樂、輕松的氛圍中掌握知識。抽水馬桶水箱不適合農村的學生,自動升旗控制的設計,難度相對高些,但比較實用,但要結合學生玩電動車的經驗。

  (4)老師起到引導的作用,學生為主體,在學生掌握的基礎上,課堂交給學生。讓學生進行設計。設計個改進身邊的一些控制系統,從而使得學生完成本課堂的內容。

  六、教學資源準備:

  以學生動手做與設計方框圖為主,制作電吹風控制系統的視頻,課件容納一些視頻和例子說明及方框圖的展示。

  七、教法設計

  (1)通過教師的引導和實例,探究控制系統設計與實施的含義。

  (2)通過體驗活動,結合學生生活經驗,歸納總結控制系統設計與實施的方法。

  (3)講解設計的一般思路,要有所側重,從眾多的因素中選出重點的,不必面面俱到。

  (4)通過實踐改造活動,讓學生感受和領悟,創新的設計思想,并引導學生思考實現合理的設計與控制還要考慮的因素。

  八、學法設計

  引導學生進行“問題式學習”,通過嘗試——發現,探索——研究的過程來掌握本節課的知識,在老師的幫助下,把生活中的經驗逐步與控制系統聯系起來,通過動手實踐、改造,親身體會這種控制實施方法,體驗成就感! 

  九、教學過程:

  ....

第四單元《控制與設計》第二節---控制系統的工作過程與方式 篇7

  課題:第四章控制與設計

  第一節了解控制

  寧夏育才中學

  一、教學內容分析

  《了解控制》是廣教版通用技術必修模塊《技術與設計2》第四章控制與設計第一節了解控制的內容。本節是控制與設計的了解性內容,是學習控制與設計全章的導入和基礎。讓學生通過身邊的例子,了解控制的涵義,并對控制的一般性分類有一個基本的認識,同時感受控制技術與生活、生產的密切關系。

  二、學生分析

  通過近一學期的學習,學生對通用技術課有了更進一步的認識,分析、探討、小組合作能力得到了提高,技術與設計2中,結構與設計、流程與設計、系統與設計、控制與設計4個相對獨立的專題內容的學習,進一步提高了學生的技術素養,使學生掌握了一些技術設計思想和方法,學生的認知能力由淺入深,得到了提高。本節課內容相對比較簡單,主要是調動學生對控制及其設計的興趣,引起他們的重視,激發他們的學習熱情,初步掌握控制及其設計的思想和方法。

  三、設計思路

  課時1:在本節的教學中,采取實例教學,從日常生活入手,給出一些日常生活中的行為等圖文,讓學生感受什么是控制以及體會控制普遍存在于當今社會的各個方面,逐步引導學生了解控制的涵義,即:人們按照自己的意愿和目的,通過一定的手段,使事物向期望的目標發展,這就是控制。明確其含義后,對控制的含義進行分析,指出要點:控制的對象、控制的目的、控制的手段。小組分析討論教師提供的討論分析表,對例舉的控制進行過程的描述,鞏固對控制的認識。小組討論分析:以課本p101—103例1,例2,例3為討論對象,學生前后桌以小組為單位分析、討論,并完成課本p103的3個討論議題,把知識轉化為對生活實例的分析應用上。簡單介紹控制的歷史,激發學生學習興趣。小結前半段知識內容,提高認知能力。

  課時2:復習回顧,鞏固前知,為后續學習做準備。做兩個游戲:點鼻子、畫臉型和忍者神鏢游戲,學生討論、分析游戲的控制過程,引導學生明確開環控制、閉環控制的含義,強調閉環控制中反饋環節的重要性。并通過人工調節液面和gps導航及其他多個例子,引導學生發現反饋環節在閉環控制中的重要作用。分析討論:幫助學生對反饋控制有進一步的認識。(可以在討論環節中設計一些對比、分析的表格,學生討論的結果匯總、形成小組的結果并在全班交流)通過控制實例的分析,說明手動控制和自動控制的定義,并展開小組討論,分析生活中一些實例,通過對比、分析加深學生對控制的認識。綜合應用:對一個綜合控制系統以小組為單位進行分析、討論,培養學生綜合應用知識解決問題的能力。知識鏈接擴展:介紹傳感器、機器人技術的發展。

  總體教學流程為:課時1:“情境導入——實例分析學習新知——討論分析——小組交流——知識擴展——知識小結”

  課時2:“復習回顧——游戲體驗——游戲分析——知識介紹——討論分析——知識介紹——討論分析綜合應用——知識擴展”

  本節內容安排2課時。

  四、教學目標

  1.知識目標:

  ⑴、通過對具體實例的討論分析,理解什么是控制及其在生產生活中的應用;

  ⑵、了解控制系統的類型(開環控制、閉環控制、手動控制、自動控制)及其特點。

  2. 能力目標:

  ⑴、利用典型案例,分析簡單的開環控制系統和閉環控制系統;

  ⑵、通過討論、分析日常生活中的控制系統實例,明確不同類型控制系統的特點及異同。

  3.情感態度價值觀:

  ⑴、通過小組討論、合作學習等方式培養學生的團隊協作能力;

  ⑵、通過本節知識的學習,讓學生感受控制技術與生活、生產的密切關系;

  ⑶、培養學生主動分析問題、解決問題的能力。

  五、教學重點、難點:

  1.重點:理解控制的涵義;開換控制和閉環控制。

  2.難點:從具體實例入手,對控制系統的分類及分析。

  六、教學及學習方法

  授導型教學,包括:講解、自主學習、小組討論、合作學習、問題化學習等。

  七、教學準備

  圖片、文本、教材、白紙、小組討論表、雙面膠、布條、線、多媒體平臺、課件等。

  八、教學過程

  教學內容

  教學環節

  教學活動

  設計意圖

  教師活動

  學生活動

  認識控制

  情景 

  導入

  教師例舉生活中很多應用控制的例子,對照課本上的圖文介紹,讓學生感受到控制在生活中無處不在。

  學生對照教師的介紹,把控制從神秘的理性認識中拉出來,感受控制的存在,并能例舉出生活中控制的一些例子。

  把抽象的概念形象化,幫助學生從感性上認識控制

  了解控制     的  內涵

  新課 

  學習

  引導學生,分析日常生活中的一些控制的實例,如:手那桌子上的杯子(鉛筆、鋼筆),學生在討論分析中明確:控制其實就是人們按照自己的意愿和目的,通過一定的手段,使事物向期望的目標發展,這就是控制。(在此強調控制的對象、目的、手段)

  學生在教師的引導下,對身邊的控制過程做一分析、討論,明確控制的涵義。

  讓學生感受什么是控制以及體會控制普遍存在于當今社會的各個方面。

  對控制內涵的理解

  小組交流

  教師下發一些預先設計好的討論結果表,讓學生把前面討論的結論以小組為單位填寫并交流(以多媒體形式展示在屏幕上)

  學生前后桌四人為一小組,分析討論,形成小組結論填寫在表格中,并在小組間交流。

  通過小組的分析討論,引導學生展開討論加深對知識的認識,鞏固提高。

  知識 擴展

  知識介紹

  教師多媒體展示、介紹控制的歷史,拓展學生知識。

  學生在教師的引導介紹下,了解控制的發展歷程,擴展知識。

  提高認識,拓寬學生知識面

  知識 小結

  復習知識

  引導學生對所學知識進行復習回顧,加深對知識體系的認知,并提供些實例(多媒體)讓學生討論分析。

  學生回顧知識,加深認識,并以小組為單位討論多媒體展示的實例,并介紹各個實例的控制過程。

  復習回顧

  復習 回顧

  知識預備

  教師提問關于控制的一些知識,并提供幾個例子讓學生分析其控制過程。

  學生集體進行知識回顧,并進一步鍛煉提高對控制過程初步的分析能力。

  復習前知,幫助學生掌握分析實例的能力,為后續的學習做準備。

  開環控制和  閉環控制

  游戲體驗

  游戲1:點鼻子、畫臉型游戲:找兩位同學,一位蒙眼,一位不蒙,同時到指定位置畫鼻子、臉型,對結果進行討論:兩種情況下,為什么結果不同?           游戲2:提供一個flash小游戲,擲飛鏢,讓學生體驗,并分析其控制過程及特點。

  分別找幾個學生完成游戲,學生根據游戲結果展開討論,分析其控制過程。學生明確:有些控制過程是可調整反饋的。

  游戲體驗,激發學生學習興趣和討論的熱情。

  開環控制和  閉環控制

  知識介紹

  教師對比游戲中的兩種情況,介紹閉環控制、開環控制。閉環控制:能將控制的結果反饋回來與希望值進行比較,并根據它們的誤差及時調整控制作用的系統;開環控制:不將控制結果反饋回來影響控制系統作用的系統。(多媒體展示) 強調反饋的作用 

  學生聽教師的介紹,明確閉環控制、開環控制的含義。

  幫助學生掌握新知識,更容易掌握重點內容。

  開環控制和  閉環控制

  實例分析討論交流

  教師指導學生閱讀人工調節液面和gps導航,并分析這兩個實例的特點,引導學生發現反饋環節在閉環控制中的重要作用。分析討論:幫助學生對反饋控制有進一步的認識。對學生的討論交流結果展示出來,班級內進行交流,以加深對閉環控制特點的認識。讓學生在舉些生活中的例子,鞏固所學知識,提高分析問題、解決問題的能力。

  學生自讀課本p104例1和例2,展開小組討論,并完成教師下發的小組討論表,由兩個小組對討論結果向全體同學匯報,實現交流、共享。       的的小組自由討論,自己找一些例子進行分析,鞏固提高。

  把重點知識形象化,對具體實例的討論、分析,解決疑問。

  手動控制和 自動控制

  知識介紹

  教師例舉幾個控制的例子,和同學共同對其進行分析:有的控制必須在人的直接干預下才能完成控制任務,這些控制我們稱其為手動控制;而有些控制過程不需要人的干預,就可按期望規律或預定程序運行。這些類型的控制系統,我們稱其為自動控制

  學生聽教師的介紹,對比例舉的實例,明確手動控制、自動控制的含義極其特點。

  通過授導幫助學生建立知識體系

  手動控制和 自動控制

  討論分析

  教師引導學生就課本p106以小組為單位展開討論,幫助學生正確認識手動控制和自動控制。

  學生進行小組討論、分析,完成相應的討論分析表,并在班級中共享。

  鞏固提高認知能力,形成正確的分析問題,解決問題的能力。

  綜合運用

  活動

  多媒體展示:討論分析綜合的控制系統的控制過程

  小組討論分析實例

  鞏固提高。

  知識鏈接

  知識拓展

  多媒體展示:師生共同了解傳感器相關知識、機器人技術的發展史。

  學生聽介紹,拓展知識,提高對控制的感性認識。

  激發學生學習熱情,為后面的學習做準備。

  十、課后總結反思:

  本節內容相對來說比較簡單,是知識性的內容。所以在做設計時重點是以學生的討論、分析為主的學生活動居多,而教師只是簡單的把有關的知識的介紹點到,主要是讓學生在討論、分析中逐步深入了解整個知識體系。學生掌握的關鍵是能對具體實例進行分析,分析描述一個控制系統的控制過程,所以,在設計時主要是考慮學生的參與,教師的組織等方面。   

  從整個兩節課的授課過程來看,基本上按照預先的設計過程完成,教學環節完備,學生的主體地位得到充分體現。特別是第1課時,學生討論熱烈,個性鮮明,所舉的例子超乎想像,說明我們的學生其想像力、創造力很豐富,給人留下深刻的印象,第2課時,考慮重點是對開環控制和閉環控制的認識,所以在這一時段投入了很多的時間,通過游戲、分析,隨機的用教授的到來,熱烈的鼓掌,觀察手變紅,引導學生更形象、直觀的了解知識。在綜合運用知識的環節中,特意設置了一個有些難度的綜合分析的例子,學生通過認真、細致的討論,也達到了預期目標。兩課時中的知識擴展,也幫助學生提高了認識,擴展了視野。

  存在的不足:1、在小組討論后,每個組都回答問題,這樣占用的時間太多;

  2、有些學生直接可以例舉或說出的不用在做討論了;

  3、在各個教學環節的過渡上還是有些不流暢;

  4、對時間的把握上還是不準確,第2課時有些拖堂了;

  5、有些討論可以直接留做課后作業,不用在課堂上進行討論;

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