控制系統(tǒng)的工作過程及方式

1、控制系統(tǒng)的工作過程與方式一、教學(xué)目標(biāo)1.通過案例分析，歸納控制系統(tǒng)的基本特征；2.了解開環(huán)控制和閉環(huán)控制的特點(diǎn)；3.分析典型案例，熟悉簡(jiǎn)單的開環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和簡(jiǎn)單的工作過程4.學(xué)會(huì)用框圖來歸納控制系統(tǒng)實(shí)例的基本特征，逐步形成理解和分析簡(jiǎn)單開環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的一般方法二、教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)是“控制與設(shè)計(jì)”第二節(jié)的內(nèi)容，其內(nèi)容包括“控制系統(tǒng)”、“開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成及其工作過程”是學(xué)生在學(xué)習(xí)控制在我們的生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用后，進(jìn)一步學(xué)習(xí)有關(guān)控制系統(tǒng)的組成、工作方式以及兩種重要的控制系統(tǒng)：開環(huán)控制和閉環(huán)控制，并熟悉它們工作原理和作用。生活中不乏簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的應(yīng)用，人們對(duì)此往往象看待日出

2、日落一類自然景色般的習(xí)以為常。本部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，正是要引導(dǎo)學(xué)生，從技術(shù)的角度、用控制的思維看周圍的存在，分析其道理，理解其基本的組成和工作過程。本課教學(xué)內(nèi)容，從學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，從實(shí)例分析入手，歸納出對(duì)控制系統(tǒng)的一般認(rèn)識(shí)，以及根據(jù)控制系統(tǒng)方式分類的開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)兩類，并側(cè)重對(duì)開環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程、方框圖、重要參數(shù)進(jìn)行分析。本課要解決的重點(diǎn)是：開環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程分析，用方框圖描述開環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程。三、學(xué)習(xí)者分析學(xué)生在前面的學(xué)習(xí)中已經(jīng)學(xué)習(xí)和分析了控制在生活生產(chǎn)中的應(yīng)用，獲得了有關(guān)控制及其應(yīng)用的初步感性認(rèn)識(shí)和體驗(yàn)，但是對(duì)控制的基本工作方式和工作機(jī)理還缺乏了解，他們對(duì)進(jìn)一步了解

3、控制系統(tǒng)的知識(shí)是有探究的欲望的。結(jié)合前面的應(yīng)用案例分析，進(jìn)一步分析案例中控制是如何工作的，以及有怎樣的工作方式，是學(xué)生學(xué)習(xí)的最近發(fā)展區(qū)。四、教學(xué)策略：1. 教法：本章的教學(xué)結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)我們采用“案例情景機(jī)理分析總結(jié)歸納認(rèn)識(shí)提升”的模式展開。在教學(xué)中把知識(shí)點(diǎn)的教與學(xué)置于具體的案例情景當(dāng)中，通過豐富而貼近生活的案例使學(xué)生從生活體驗(yàn)到理性分析的思維升華過程。同時(shí)關(guān)注學(xué)生能否用不同的語言表達(dá)、交流自己的體驗(yàn)和想法。通過富有吸引力的現(xiàn)實(shí)生活中的問題，使學(xué)生回想和體會(huì)控制系統(tǒng)的工作過程，激發(fā)學(xué)生的好奇心和主動(dòng)學(xué)習(xí)的欲望。讓學(xué)生本著“回想分析聯(lián)想猜想”的思維過程，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行步步展開，使學(xué)生親

4、歷自主探索和思維升華的過程。2. 學(xué)法：鼓勵(lì)學(xué)生自主探究和合作交流，引導(dǎo)學(xué)生自主觀察、總結(jié)，在與他人的交流中豐富自己的思維方式，獲得不同的體驗(yàn)和不同的發(fā)展。注意引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)控制系統(tǒng)的工作過程和方式，特別是引導(dǎo)學(xué)生會(huì)學(xué)用系統(tǒng)框圖來抽象概括控制系統(tǒng)、幫助分析和理解控制系統(tǒng)的組成及其工作過程的方法五、教學(xué)資源準(zhǔn)備多媒體設(shè)備、相關(guān)圖片資料、技術(shù)試驗(yàn)工具、材料等六、教學(xué)過程序號(hào)教學(xué)步驟教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)1情景導(dǎo)入 設(shè)置情景：走進(jìn)教室，開燈，關(guān)燈；從最平常的事例開始激發(fā)興趣2控制系統(tǒng)的基本特征1. 提問：（1） 才燈為什么亮了又滅了？電風(fēng)扇為什么轉(zhuǎn)得快了呢？（2）老師是怎樣控制燈和電風(fēng)扇的？（3）控制系統(tǒng)有

5、什么共同特征？先引導(dǎo)學(xué)生歸納出控制系統(tǒng)的基本特征再在此基本上并畫出其簡(jiǎn)單框圖：電路、燈“開或關(guān)”“亮或滅”輸出輸入電機(jī)、扇葉風(fēng)速擋位風(fēng)速輸出輸入2. 馬上行動(dòng) 指出下列事例是否是控制系統(tǒng)，如果是控制系統(tǒng)，請(qǐng)指出系統(tǒng)的輸入、輸出分別是什么？（1） 自行車（2） 打氣筒（3） 轤轆回答：因?yàn)槔蠋熢诳刂频幕卮穑豪蠋熗ㄟ^拔動(dòng)開關(guān)控制燈的亮和滅，通過風(fēng)扇的擋位控制風(fēng)速歸納： 一個(gè)輸入信號(hào)（如手拔開關(guān)）對(duì)應(yīng)著一個(gè)輸出信號(hào)（如燈亮或不亮）討論、交流，分享結(jié)論3開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)1.從游泳池的注水控制引出開環(huán)控制與閉環(huán)控制給游泳池注水，我們可以有哪些控制方式？這些控制方式有什么缺陷？2.計(jì)時(shí)器控制雖然

6、實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控，但準(zhǔn)確度不高，請(qǐng)同學(xué)們分析計(jì)時(shí)器控制為何出現(xiàn)控制不準(zhǔn)確的情況，怎樣使游泳池準(zhǔn)確達(dá)到給定水位？3.開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)（1）開環(huán)控制系統(tǒng)：沒有反饋，信息單向傳遞舉例：電風(fēng)扇速度控制、用計(jì)時(shí)器控制注水（2）閉環(huán)控制系統(tǒng)：有反饋，信息流向形成一個(gè)閉合環(huán)路討論，得出：人工控制費(fèi)人力計(jì)時(shí)器自動(dòng)控制控制準(zhǔn)確度不高分析，得出：因?yàn)樵谧⑺^程中有水流大小變化等情況（干擾），應(yīng)加一個(gè)水位檢測(cè)裝置（反饋），當(dāng)水位達(dá)到了，就停止進(jìn)水（閉環(huán)控制）4開環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作過程1. 引導(dǎo)學(xué)生歸納出用計(jì)時(shí)器注水控制系統(tǒng)的組成，并用簡(jiǎn)單框圖表示其基本組成和工作過程：設(shè)定注水時(shí)間定時(shí)器閥門游泳池水位2

7、. 引導(dǎo)學(xué)生分析自動(dòng)門的的基本組成和工作過程，并畫出方框圖:組成：門、電動(dòng)機(jī)、控制器、傳感器方框圖：（略）3. 引導(dǎo)學(xué)生歸納出開環(huán)控制系統(tǒng)的一般框圖在老師引導(dǎo)下分析開環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)例的組成和工作過程，并掌握用框圖來表達(dá)控制系統(tǒng)的組成和工作過程的方法。5開環(huán)控制系統(tǒng)經(jīng)典應(yīng)用案例分析“希羅的自動(dòng)門”控制的工作過程分析說明 1. 分析“希羅的自動(dòng)門”的工作過程2. 畫出“希羅的自動(dòng)門”控制方框圖 6體驗(yàn)開環(huán)控制系統(tǒng) 1. 說明紙猴的制作要求和制作步驟 2. 指導(dǎo)學(xué)生觀察拉動(dòng)線繩，紙猴表情的變化（圖略） 1. 制作一紙猴，拉動(dòng)背后的線（輸入），紙猴的動(dòng)作表情發(fā)生變化（輸出） 2. 觀察、體驗(yàn)輸出信號(hào)與輸

8、入信號(hào)之間對(duì)應(yīng)關(guān)系 7小結(jié) 教師引導(dǎo)、補(bǔ)充 學(xué)生歸納、整理本課內(nèi)容，學(xué)習(xí)收獲 七、教學(xué)反思社會(huì)生活中，開環(huán)控制系統(tǒng)應(yīng)用具有十分重要的實(shí)踐意義，本節(jié)課通過對(duì)開環(huán)控制系統(tǒng)中控制過程的理解，有助于學(xué)生將日常所見控制事例上升到運(yùn)用技術(shù)思想和方法理解并分析，并學(xué)會(huì)應(yīng)用簡(jiǎn)單的開環(huán)控制方法來解決現(xiàn)實(shí)生活中遇到的問題，有助于發(fā)展學(xué)生良好的邏輯思維品質(zhì)。本節(jié)課沒有首先從概念入手，講什么是開環(huán)控制系統(tǒng)，工作過程如何、框圖如何畫等，而是選擇適當(dāng)材料，從實(shí)例的分析開始，與學(xué)生共同歸納、抽象實(shí)例的特征，從而引出開環(huán)控制系統(tǒng)工作過程的分析，課堂教學(xué)一個(gè)重要特點(diǎn)是，淡化對(duì)概念或定義的描述，側(cè)重機(jī)理的分析，我認(rèn)為，這是技術(shù)課程教師需要引起重視，也是它有別于科學(xué)類課程的不同之處。課堂上從材料分析，到開環(huán)控制系統(tǒng)特征和框圖的歸納，到學(xué)生尋找生活中開環(huán)控制事例，到經(jīng)典案例分析