第四單元控制及其設計第三節(jié)閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程（新疆和靜高級中學孫玉潔）教材：江蘇鳳凰教育出版社普通高中教科書通用技術（必修2）章節(jié)：第四單元控制與設計第三節(jié)閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程課時：1課時一、核心素養(yǎng)目標技術意識：簡述閉環(huán)控制系統(tǒng)的含義；認識反饋和干擾因素（2）工程思維：描述閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作過程；能結合閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程，分析反饋和干擾現(xiàn)象及其基本原理。（3）圖樣表達：會畫簡單的閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖（4）：能簡單設計控制系統(tǒng)的方案二、教學重點學會分析閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成及工作過程，并畫出控制系統(tǒng)的方框圖.三、教學難點掌握分析閉環(huán)控制系統(tǒng)的一般方法。四、設計思想1.教材分析本節(jié)課教學內(nèi)容為蘇教版《技術與設計2》第四單元“控制與設計”的第三節(jié)“閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程”。在本節(jié)的學習中，學生要經(jīng)歷土壤濕度控制系統(tǒng)的技術試驗和分析過程，自行對電冰箱的溫度控制系統(tǒng)進行分析。要站在工程設計的高度，應用系統(tǒng)分析方法與控制原理，解決生活中的實際問題，促使學生的系統(tǒng)思考和工程思維能力提升。2.教學策略設計復習導入：以自動門的控制系統(tǒng)復習開環(huán)控制系統(tǒng)創(chuàng)設情境：以技術體驗“搭建土壤濕度控制系統(tǒng)”，引出課題。引導學生分析案例，概括出閉環(huán)控制系統(tǒng)工作過程，學會用方框圖描述其控制過程。通過案例分析，認識反饋和干擾因素，能結合閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程，分析反饋和干擾現(xiàn)象及其基本原理。通過鞏固練習，引導學生總結、梳理重點。五、教學準備1.課件2.導學案六、教學過程序號教學步驟教師活動學生活動1復習導入案例分析自動門的控制系統(tǒng)通過案例，讓學生復習回顧什么是“控制系統(tǒng)”，以及開環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和方框圖的畫法。為本節(jié)閉環(huán)控制系統(tǒng)鋪墊。小組討論：自動門的控制系統(tǒng)，畫出方框圖。2創(chuàng)設情境陳晨家陽臺上種植了三盆綠蘿，綠蘿喜陰濕、忌干燥。暑假，陳晨和爸爸媽媽打算出去旅游半個月，請你幫陳晨設計一款自動澆水控制系統(tǒng)。創(chuàng)設情境，先畫出開環(huán)控制系統(tǒng)。3任務一：解析閉環(huán)控制系統(tǒng)工作過程情境2：陳晨旅游回來，媽媽又在陽臺上種植虎皮蘭。虎皮蘭喜熱、耐干旱，綠蘿則喜陰濕、忌干燥。這兩種植物不能采用同一定時澆水方式，應該如何改進自動澆灌裝置呢？1.搭建土壤濕度控制系統(tǒng)技術體驗：搭建土壤濕度控制系統(tǒng)與學生一起探討該控制系統(tǒng)的工作原理并填寫下表：土壤濕度情況電磁閥的狀態(tài)花灑的狀態(tài)當濕度傳感器檢測到花盆內(nèi)土壤濕度不夠時打開灑水當濕度傳感器檢測到花盆內(nèi)土壤濕度達到要求時關閉不灑水思考：電磁閥的開啟與關閉取決于來自什么裝置的信號？（參考答案：濕度傳感器）用方框圖表示土壤濕度控制系統(tǒng)的工作過程：在系統(tǒng)的輸入量和輸出量之間，除了從輸入端到輸出端之間，除了有從設定溫度到實際溫度的信息傳遞，還有一條從輸出端返回到輸入端的反饋環(huán)節(jié)，它們形成了一條閉合回路。我們把系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端并對控制過程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)由恒溫箱控制系統(tǒng)的工作過程，引出簡單閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖：輸入→傳感器→控制器→執(zhí)行器→被控對象→輸出檢測裝置特征：系統(tǒng)的輸出量影響控制過程，輸入量到輸出量之間的信號是循環(huán)傳遞，存在反饋環(huán)節(jié)和比較環(huán)節(jié)。3、牛刀小試：分析電冰箱的溫度控制系統(tǒng)引導學生分析并得出土壤濕度控制系統(tǒng)的工作過程及控制方框圖。由特殊到一般，引導學生歸納出閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程的一般表達。教師引導學生通過案例分析，概括出用方框圖描述控制過程的步驟。通過鞏固練習，了解學生知識點掌握情況。任務一：解析閉環(huán)控制系統(tǒng)工作過程當冰箱內(nèi)新放入物品，或受環(huán)境影響，冰箱內(nèi)溫度升高時，熱敏裝置（溫度監(jiān)測裝置）感受到這個實際溫度，并以電量形式輸給控制電路，在與設定溫度相比較后，輸出一個溫差電量，這個溫差電量經(jīng)放大后，拖動電機轉動，帶動壓縮器工作，增加制冷量，使箱內(nèi)溫度降低，隨著箱內(nèi)溫度的降低，溫差電量隨之減小，直至為0，壓縮器停止工作，箱內(nèi)溫度回到設定溫度。思考：電冰箱溫度控制是開環(huán)控制還是閉環(huán)控制？該控制系統(tǒng)的的方框圖是怎樣的？試著畫一畫。4任務二：辨析反饋在控制系統(tǒng)中的作用反饋：在自動控制系統(tǒng)中，將輸出量通過適當?shù)臋z測裝置返回到輸入端并與輸入量進行比較的過程.反饋方法：利用反饋來分析和處理被控對象，通過系統(tǒng)的輸出來調(diào)整系統(tǒng)的行為，使系統(tǒng)沿著預期的目標運行的方法。分析土壤控制系統(tǒng)沒有反饋會怎樣？帶有反饋的控制系統(tǒng)就是前面所述的閉環(huán)控制系統(tǒng)。在工程中，反饋控制是自動控制中不可缺少的形式。在控制系統(tǒng)中，除輸入量（給定值）以外，引起被控制量變化的各種因素都可以視為干擾因素。案例分析：如把定時定時澆水控制系統(tǒng)和土壤濕度控制系統(tǒng)放在露天陽臺上，當外面下雨時，兩種控制有什么不同？（下雨就是干擾因素）舉例：（1）你在認真做作業(yè)時，蟑螂跑到你的腳下（2）騎自行車時，會出現(xiàn)哪些干擾因素？（風、路面情況）（3）在空調(diào)的控制系統(tǒng)中，下列哪些屬于干擾因素？關于干擾因素：干擾因素有自然環(huán)境造成的，也有人為的；干擾因素可能有一個，也可能有若干個；干擾既存在于閉環(huán)控制中，也存在于開環(huán)控制中；幾乎所有控制系統(tǒng)都存在著干擾因素，干擾不可能被杜絕克服干擾因素的基本方法：切斷干擾源、減弱干擾、開環(huán)變?yōu)殚]環(huán)3、開環(huán)與閉環(huán)的比較4、黑箱方法學生分析思考，得出反饋的作用。學生通過案例分析，進一步明確概念。通過生活中的有趣案例，幫助學生理解技術方法的同時，更體會到技術源自于生活更要用之于生活。案例：西瓜含有大量水分及多種人體所需的礦物質(zhì)。我們買西瓜時怎么挑選？通過對系統(tǒng)的輸入與輸出的關系的研究，進而推斷出系統(tǒng)內(nèi)部結構及其功能的方法。黑箱方法提供了一種不必打開黑箱就可以研究其內(nèi)部結構和功能的方法。5課堂小結1