苏教版必修2 技术与设计2控制系统的工作过程与方式教学设计

专题

《自动调光台灯的设计与制作》

专题2 控制系统的工作过程与方式

课型

实践演练+理论提升课

学科核心素养体现

《自动调光台灯的设计与制作》项目重点体现了学科核心素养中的技术意识和物化能力，对图样表达、创新设计和工程思维也有涉及；

  技术意识：是从技术的角度认识问题、分析、解决生活中常见的控制系统相关问题；

  物化能力：运用常见的材料和工具、工艺把方案转化为有形的物品，具体来说就是下料和组装，其中涉及到了选择、使用、电路设计、焊接和组合连接的能力；

图样表达：把方案草图转变为下料图；

创新设计：具备基本的控制系统设计能力，在吸收别人优点后进行简单的改进设计与制作；

工程思维：能设计出合理的控制系统，综合比较、权衡方案、材料、工具、结构等的选择和使用。

学习目标

1.合作完成光控灯的组装，熟悉简单控制系统的基本组成和工作过程；

2.学会用方框图分析、描述控制系统，初步了解开闭环系统的区别；

3.感受技术与生活的密切联系，激发技术学习的热情。

教学重点

1.重点：分析理解开环控制系统的基本组成和工作过程

2.难点：用方框图分析、描述开环控制系统实例的组成和工作过程

教学策略

建构主义布鲁纳认为，学习不是由教师把知识简单地传递给学生，而是由学生自己建构知识的过程。学生不是被动的知识接受者，而是积极的信息加工者。因此在引导学生认识开环控制与闭环控制的过程中，教师要强调技术课学习的需要、愿望、兴趣与技术学习的材料的内在联系，建立开放的课堂气氛，教师作为学习的参与者参加学习的活动。本课教学中，多采用问题解决这一学习活动为主线，通过激发学生的认知内驱力和自我提高内驱力，以引导学生有计划地达到解决问题的目的。

建立新、旧知识经验之间的联系，逐步加强学生对开环控制系统工作过程和方框图的理解和应用能力。

创设情境，引导学生分析生活中的开环控制系统工作过程和方框。

设置问题，引导学生进行一般意义上的归纳总结。

动手试验，体会开环控制系统输入与输出的关系。  

教材分析

为落实立德树人的根本任务，根据课程课标的基本要求，着力发展学生技术的设计与应用为基础的技术实践能力,努力培养学生的创新精神的方针指导下，结合教学实际和学生学习、学段特点，对第四章控制与设计相关的知识点与能力点与物理等其他学科进行了有机整合，开发了《自动调光台灯的设计与制作》项目，激发学生好奇心，引导学生从实际生活出发，综合运用所学知识，设计制作一些简单的控制装置。

从学生的认知规律角度结合控制系统设计的一般过程为线索，本项目设置了四个专题：

专题一  控制与设计初识    1课时

以分析案例，演示等方法引导学生掌握控制的手段与应用相关概念和原理。

专题二  控制系统的工作过程与方式    2课时

通过实践体验和案例分析，逐步明确简单控制系统的工作过程和基本组成，能画出简单的控制系统框图，对开闭环系统有简单了解。

专题三  简单控制系统的方案设计   1课时

进一步分析探讨闭环系统的特征与基本组成，能进行充分的系统设计分析，完成简单控制系统的设计方案

专题四  方案实现，评估、测试及优化  2课时

本节课是该项目专题二的第1课时，渗透的内容是苏教版《技术与设计2》第四章第二节《控制系统的工作过程与方式》的有关内容，主要目的是让学生在明确控制系统基本构成和简单工作过程的基础上，通过实践体验和案例分析对开闭环有初步的认识。

课标分析

了解简单的被控制对象的基本特性，能确定被控量、控制量，画出控制系统方框图，并形成初步的控制设计方案；能根据开环控制系统的设计方案，制作一个控制装置。要求学生分别从理论和实践两个层面上掌握控制系统的工作过程与方式，并能初步形成控制设计的一般思路，从开环控制装置的实施着手，经历从方案设计到制作的整个过程，并进行测试和评价。

学情分析

高二的学生已经具备了一定的电学、力学知识，并具有一定的“流程”与“系统”基础。学生的问题分析、探讨、小组合作能力、技术设计的思想和方法等综合能力在不断提高。本节课内容来源于学生的实际生活，综合了学生所学的知识，并且在高一所学的焊接的加工工艺在这里得到实际应用，调动学生对控制及其设计的兴趣，引起他们的重视，激发他们的学习热情，初步掌握控制及其设计的思想和方法。

第一步动手实践自己焊接光控开关，亲身体验控制系统的工作过程，能合作完成光控灯的控制系统框图，明确各环节的作用；第二歩通过体验不同类型小车的控制过程，对比分析、初步明确开环控制和闭环控制的特征与区别，能画出控制框图。

在实践体验中经历反复论证和试验，激发探究科学技术的欲望，获得成功或失败的体验，分享成功的快乐，养成敢于创新、积极进取的精神和解决实际问题的能力。

教学准备

教学环境：多媒体平台、黑板。

材料：光控感应开关套件，演示模型，导学文本材料，课件等；

工具：电络铁、电络铁架、吸锡器、松香、焊锡丝、尖嘴钳、斜口钳等工具，插排；

教师准备：在项目活动开始时，根据学生情况分组；课前对每个组组长进行识读电路图、焊接操作的基本方法培训，以便实施时给予学生及时指导。

板书提纲

2 控制系统的工作过程与方式

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

教学过程设计

课前：

1.教师课前准备好本节课需要的工具、材料、导学材料、按组下发到固定区域。

2.培训阶段预设问题，基本的工具使用，参与技术活动的行为规范。

一、创设情景，导入新课

先让学生观察几种控制事例：

事例一：皮影表演（视频） 

事例二：自动门（视频）

事例三：汽车自动生产流水线（视频）

  通过身边的控制现象展示，了解无处不在的控制现象，神奇而有规律，在回顾上节课控制的手段与应用相关内容的基础上从而引出本节课内容。

解读常见控制现象，可以追问学生知道身边的哪些控制现象呢？

再此点明控制的作用和含义。

鼓励学生展示

清点工具，小组长做好记录；

明确上课要求，积极思考，挖掘生活中自己熟知的控制现象，大胆表达自己的想法。

从以上事例的

引入，学生自主的发现学习控制的意义，感受控制的魅力，正是要引导学生，从技术的角度、用控制的思维看周围的存在，分析其道理。而且能唤醒学生已有的生活经验，使学生有亲切感，激发学生的学习兴趣。

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

教

学

过

程

设

计

二、解读学习目标 实例探究

   解读学习目标，明确本节任务

   常见台灯实物操作演示，让学生明确简单控制系统的工作过程。

师生归纳、抽象以上活动的特征：

  一个输入信号（如手拔开关）对应着一个输出信号（如灯亮或不亮）

   引出动手实践活动内容，意图在于通过动手实践让学生真实的了解光控灯的工作过程并熟悉简单控制系统的基本组成。

三、光控灯样例展示 明确活动要求

   教师演示光控灯作品，解释其控制过程，光控灯的组成部分。

  此处对比分析常见照明灯与光控灯的区别，明确光控灯的最大优势在于节能环保。

   通过课件向大家介绍光控开关用到的元器件，重点演示焊接操作规范流程以及操作注意事项。强调安全无小事。同学们不明确的操作事项可以随时参考导学材料上的操作指导。

带领学生从学生生活经验出发，从实例分析入手，归纳出对控制系统的一般认识，

通过教师讲解或学生参考导学材料明确光控开关的工作原理是：利用光敏电阻器和三极管的特性组成光控电路。在白天阳光（或夜间灯光）的照射下，光敏电阻器呈低电阻值，三极管处于截止状态，灯泡不亮。在夜间无光时，光敏电阻器呈高电阻值，三极管导通，灯泡会自动点亮。

学生认真观察教师实验展示，明确下一步要解决的问题。

认真看、听，在视频中学习焊接必备的加工方法，具体操作时用好导学材料。

小组提前做好分工，人人有事做，事事做规范。

强化目标引领和达成意识

教师引导学生从他们喜闻乐见、容易接受的简单控制事例的工作过程的分析出发，有助于学生运用本节课所学知识解释相关问题，巩固所学内容，发展学生良好的思维品质。此处充分发挥了通用技术课来源于生活，又服务与生活的特点，使课堂生动活泼，更容易让学生接受。

强化提前计划、准备的习惯和意识

通过师生的交流，形成教育的合力，让每一个学生的想法和愿望得到最大程度的实现

强调节能环保意识对人类生存的可持续发展的重要性。

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

教

学

过

程

设

计

四、动手实践  展示交流

任务一 通过焊接、组装光控灯套件实现灯的自动控制。

任务二 分析光控灯系统的基本组成和工作过程。分析各环节的作用，尝试画出系统控制框图。。

   小组长根据组员情况进行合理分工，分工合作完成两个任务。

学生展示光控灯组装成果和光控灯控制系统框图。

  通过动手制作，亲身体验，教师和学生共同分析出简单开环控制系统的基本组成和工作过程让学生理解控制器、执行器、被控对象、输入和输出这些概念，并归纳控制系统的概念和特征。为下一步的学习做好铺垫。

五、对比分析，知识拓展

   从开环控制的光控灯的工作过程引出自动的可调光台灯，和学生共同分析自动调光台灯的工作过程，教师引导学生明确闭环控制系统的基本组成和工作过程，形成对闭环控制系统的浅显认识。

教师巡视关注每个学生的参与情况，给予及时的指导，强调安全，规范使用工具。

强调分工合作的重要性，小组长随时关注组员的活动情况，提高效率，手脑结合。

教师指导：

实物搭建时首先电路布局，元器件插接要准确；  2.焊接时规范操作，要避免人为原因导致组装失败。

教师巡视

提示学生两个任务兼顾，光控灯控制框图的绘制填写在导学材料相应位置。

以引导为主，循序渐渐的让学生对身边常见的现象形成新的认识，给学生消化吸收的时间和过程。

先练习焊接的基本操作，再去焊接光控开关。

小组长分层安排任务：有焊接基础的研究电路，组装元器件进行焊接；没有基础的，进行焊接练习。

在组装完成后共同分析光控灯的工作过程，和系统框图的基本组成和能通过合作分析完成光控灯框图的绘制。

学生根据教师的分析对比开环系统的组成部分明确闭环控制系统的特征

强化规范和准备意识，形成常态

让学生观察控制效果，不断验证和总结方法。具备基础的技术实践能力。

强化交流和改进意识，提高对控制现象的分析总结能力，具备初步的控制设计思维和方案的比较权衡能力。

开环控制相对简单，大部分同学都能自主分析出工作过程，明确基本组成，但对闭环系统的工作过程没用实际的理解经验，引导学生认知新事物。

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

教

学

过

程

设

计

六、教师演示，巩固提升

   学生通过上个环节的对比分析对开闭环有了初步认识，教师在本环节中演示：

1.直线行驶小车行驶过程

2.巡线小车行驶过程

   教师边演示边说明小车的工作过程及原理，学生根据自己的生活经验和观察到的实际现象完成两类小车的控制系统框图并鼓励学生积极参与展示交流。

七、总结提升，拓展延伸

1.师生总结开环控制系统和闭环控制系统的区别：

工作原理的对比：

开环控制系统：控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响

闭环控制系统：系统的输出量返回到输入端并对控制系统过程产生影响

工作过程的区别：

闭环控制系统比开环控制系统多了比较环节和检测装置

2.下节课学习内容提示

  重点分析闭环控制系统的工作过程与组成部分，为后期的控制系统设计与实施做好理论和实践的准备。

3.小组评价

对小组活动情况进行总结和评价

鼓励学生多思考，参考导学材料，进行组内讨论交流共同完成两类小车的控制系统框图

教师结合课件进行总结分析

学生自主总结分析出开闭环的区别

学生认知倾听，并思考

通过展示交流提高语言概括与中心词提炼能力

培养学生的团队组织、合作能力和根据标准达成目标的意识

让学生通过尝试，不断观察和总结。

通过本节的案例分析实践操作等鼓励学生关注环保和节能，树立正确健康的生活态度，感受控制技术的魅力和劳动人民的智慧，养成勤于动手、了与实践的好习惯。

名称

数量  

名称

数量  

电烙铁

2把

光控开关套件

2套

电烙铁架

2个

LED灯

1个

电池盒

1个

杜邦线

1对

使用情况记录

备注