《控制系統(tǒng)的設計與實施》教學設計
1．教材分析及教學設計介紹
本節(jié)課內容為本節(jié)的第四課時，是本節(jié)、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(tǒng)、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(tǒng)是設計的保障，控制是設計的關鍵。
本節(jié)課可使學生了解控制系統(tǒng)設計的一般思路和步驟，以電加熱器的設計為例，實現發(fā)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。
【學情分析】
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(tǒng)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。
【教學目標】
知識與技能：
�。�1） 了解簡單被控制對象的基本特征。畫出系統(tǒng)方框圖，形成初步設計方案
�。�2） 能設計制作一個控制方法，能進行模擬控制并調試。
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(yǎng)探究精神。學習權衡的思想。
情感、態(tài)度和價值觀：
（1） 通過對控制系統(tǒng)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(yǎng)認真嚴謹的態(tài)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。
【重點與難點】
重點：控制系統(tǒng)設計的一般思路。
難點：閉環(huán)系統(tǒng)的設計。
關鍵：案例分析與方框圖的繪制。
【教法設計】
（1）通過教師的引導和實例，探究控制系統(tǒng)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(tǒng)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(chuàng)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。
【學法設計】
引導學生進行“問題式學習”，通過嘗試——發(fā)現，探索——研究的過程來掌握本節(jié)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(tǒng)聯(lián)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！
【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(tǒng)的視頻，容納一些視頻和例子說明及方框圖的展示。
【教學策略】
本節(jié)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(huán)與閉環(huán)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(tǒng)，從而使得學生完成本課堂的內容。
2．教案
【新課教學】
1、控制系統(tǒng)設計的一般思路
選擇開環(huán)還是閉環(huán)：依據控制精度與條件。
被控對象特性的獲取方法：往往難以直接得到，從輸入與輸出之間的關系，
若干個干擾因素的分析：找了影響最大的。
簡單系統(tǒng)的控制：
執(zhí)行器與檢測器的選擇：
設計圖樣等：
開環(huán)控制系統(tǒng)的設計
電風扇，電吹風的設計：
電風扇控制系統(tǒng)的設計：被控對象是電風扇，被控制量是電風扇輸出的風速，控制量是電機的轉速。設計的目的有：一是有定時關閉電風扇。二是有不同的風速。三是又定時，又有不同的風速。
案例分析：電吹風控制系統(tǒng)的設計（要先介紹一下電吹風的工作原理）
與學生一起分析，這個系統(tǒng)要達到的目的是什么？控制的對象是什么？被控對象有哪些特性？被控量的控制量分別是什么？外界的干擾因素是什么？經濟實用？安全教育與設計。
可以選擇熨斗，電加熱棒，電褥子等進行分析，這些設備，學生有一些使用的經驗，拿出來加以分析，還可以增加學生的安全意識。
2、 閉環(huán)控制系統(tǒng)的設計
對于簡單的閉環(huán)控制系統(tǒng)有如下的要求：
�、� 必須是穩(wěn)定的。一是工作時要穩(wěn)定，二是干擾出現時要穩(wěn)定，這個穩(wěn)定是通過調節(jié)而出現的穩(wěn)定。
② 控制精度要符合要求系統(tǒng)的輸出值與給定值要變化，而且在變化的范圍內。
�、塾休^好的抗干擾性能。
④ 幾項要求有時產生矛盾，要平衡有側重點的解決。
案例分析：抽水馬桶水箱的自動控制系統(tǒng)的設計。
設計目的與節(jié)水：
設計項目：
設計要求：
設計分析：
被控量，控制量，干擾量。分析設計思路。
繪制方框圖：
知識與技能：
讓學生了解在設計的一般思路，應注意目的，控制量與被控量干擾因素。選擇輸入與輸出的關系檢測，執(zhí)行器，檢測器的選擇。
讓學生自行畫出與設計方框圖。
綜合實踐：近幾年的冬天，總一些報道說，太陽能熱水器出現凍壞的住戶，請利用控制系統(tǒng)的知識，分析一下原因，并提出修改設計方案。
【課外拓展】
為了加深學生對知識的記憶、理解，鼓勵學生全面的、辨證的分析問題。對生活中的一些個系統(tǒng)進行分析，思考，并能收集一些設備的工作原理，只有在掌握了大量的系統(tǒng)的工作原理，占有大量的資料的前提下，對系統(tǒng)進行分析，畫出方框圖，才能對其設計有一定的了解。
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