高中通用技術 必修一 技術與設計2 控制及其設計

通用技術必修《技術與設計2》

第四章控制及其設計

一、單元基本信息

學科通用技術實施年級高二設計者

課程標準模塊必修技術與設計2______________________________________________

使用教材廣東教育出版社廣東科技出版社

單元名稱控制及其設計

單元課時6課時

二、單元教學整體規(guī)劃

1、主題名稱

控制及其設計一一無接觸手部消毒控制系統(tǒng)的設計

2、主題概述

控制是一門綜合性學科，控制和控制系統(tǒng)在人們的生活和生產(chǎn)中有廣泛應用，疫情背景

下本單元以無接觸手部消毒控制系統(tǒng)的設計為載體，學習控制及其設計的知識，了解不同種

類的控制，理解控制系統(tǒng)中控制的目標、控制的過程和控制的機制等的含義，有助于發(fā)展良

好的邏輯思維及運用控制方法解決問題的能力。

3、單元教學設計意圖

兼顧理論學習與實踐應用，應用所學的控制知識設計制作無接觸手部消毒控制系統(tǒng)，并

結合所學知識進行優(yōu)化，培養(yǎng)通用技術學科核心素養(yǎng)：技術意識、工程思維、創(chuàng)新設計、圖

樣表達、物化能力。

三、單元內(nèi)容分析

1.單元內(nèi)容

本單元作為《技術與設計2》的結束單元，是在《技術與設計1》中學習設計的相關知

識，經(jīng)歷了完整的設計過程后，再結合結構及其設計、流程及其設計、系統(tǒng)及其設計的相關

知識，升級設計理念，運用控制方法解決實際問題。

單元內(nèi)容核心素養(yǎng)及表現(xiàn)要點課標要求項目實施

技術意識：通過對多種理解控

第一節(jié)了解控制

控制的學習，了解人類需求制、控制系統(tǒng)設置

（1課時）

是如何促進技術發(fā)展的，理的含義及在生情境，建立

一、控制

解技術活動需要運用多種產(chǎn)和生活中的任務---

二、自動控制

知識。應用，通過案無接觸手

二、手動控制

工程思維:通過大量簡例分析了解手部消毒控

四、智能控制

單實例的分析，感知控制系動控制、自動制系統(tǒng)的

五、開環(huán)控制和

統(tǒng)和工程現(xiàn)象，理解控制的控制、智能控設計。

閉環(huán)控制

基本特性。制的特點。

技術意識：了解人類社

會中離不開各種控制，學會

從多元文化的角度評價技

術產(chǎn)品，具有對技術文化進熟悉簡單

行評價和選擇的能力。的開環(huán)控制系

創(chuàng)新設計：面對較復雜統(tǒng)和閉環(huán)控制

分析

第二節(jié)控制系統(tǒng)的技術情境，能運用人機理系統(tǒng)的基本組

設計項目

的組成和描述論，發(fā)現(xiàn)用戶的多方面需求成與工作過

的控制系

（1課時）及關聯(lián)性，多角度分析需要程，理解其中

統(tǒng)組成和

一、控制系統(tǒng)的解決的技術問題。的控制、執(zhí)行

工作過程，

組成工程思維：面對較為復器等的作用，

為系統(tǒng)設

二、控制系統(tǒng)的雜的控制系統(tǒng)時，能運用系了解干擾現(xiàn)象

計制作做

框圖表示統(tǒng)分析的方法將其組成簡和反饋原理，

準備。

化或具體化。并用方框圖表

圖樣表達：面對復雜的達控制系統(tǒng)的

控制情境，能通過分析控制工作過程。

系統(tǒng)的組成要素，并運用方

框圖表達，形成用技術語言

進行思維轉化的能力。

工程思維：能根據(jù)系統(tǒng)

的控制要求，綜合運用科

根據(jù)控制

學、技術、數(shù)學、工程等方

系統(tǒng)的控制要

面的知識，進行系統(tǒng)分析和

求，確定被控

第三節(jié)簡單控制方案設計，并對其進行優(yōu)化

量、控制量，設計

系統(tǒng)的設計和改進。

進行簡單的控與制作無

（2課時）圖樣表達：通過對設計

制系統(tǒng)的方案接觸手部

一、控制系統(tǒng)設實例的學習，學會識讀電子

設計，并搭建消毒控制

計概論技術領域常見的技術圖樣。

個簡易的控制系統(tǒng)。

二、設計實例創(chuàng)新設計：在進行系統(tǒng)

系統(tǒng)裝置，進

設計時，面對較為復雜的技

行調(diào)試運行和

術情境，能通過多種渠道搜

綜合評價。

集信息并進行處理，提高技

術創(chuàng)新能力。_____________

工程思維：能確定一個

生活或生產(chǎn)中的簡單對象，

分析干擾對于控制系統(tǒng)的分析

第四節(jié)控制中的

影響，并嘗試改變干擾等，制作的消

干擾

對控制系統(tǒng)進行優(yōu)化。毒控制系

（1課時）

圖樣表達：能用框圖分統(tǒng)工作過

一、干擾對控制

析和表達干擾對于控制功程中遇到

功能的影響

能的影響。的問題，分

二、克服干擾的

物化能力：能根據(jù)設計析其中的

基本方法

要求進行簡單的控制系統(tǒng)干擾因素。

設計，從中了解克服干擾的

基本方法。_______________

工程思維：能基于控

制原理和系統(tǒng)分析方法將改進無

案例中各部件之間的關系接觸手部消

通過控制系統(tǒng)框圖表達出毒控制系統(tǒng)，

來，形成實際的工程意識進行補液裝

和思維。物化能力：能根置的設計制

綜合學習活動

據(jù)方案設計要求，選擇合作。開環(huán)控制

（1課時）

適的材料和工具，并將方（感應出液）

案轉化為模型或原型，且與閉環(huán)控制

根據(jù)實際需要對已有模型（液位控制）

進行改進和優(yōu)化。逐漸形相結合，使用

成物化過程中嚴謹細致、更便利。

精益求精的工作態(tài)度。

2.單元項目實施

《無接觸手部消毒控制系統(tǒng)的設計》在《控制及其設計》的第一節(jié)課《了解控制》即可

創(chuàng)設情境,拋出設計任務，了解其中的控制現(xiàn)象;然后分析其控制的實現(xiàn)需要哪些組成部分、

控制如何一步步實現(xiàn)；接下來讓學生嘗試進行設計；設計、制作中難免遇到問題，設法去解

決；設計制作完成進行測試，發(fā)現(xiàn)干擾因素并嘗試消除。整個項目活動過程串連了《了解控

制》、《控制系統(tǒng)的組成和描述》、《簡單控制系統(tǒng)的設計》、《控制中的干擾》，學生得

到的不再是“點”狀、“碎片式”的知識，他們的眼中不再是一棵棵樹木，而是整片森林。

四、學習者分析

控制是生活中常見的技術現(xiàn)象，在此之前學生沒有從技術理論層面分析和理解。在學習

了《技術與設計1》和《技術語設計2》前三章的內(nèi)容，學生對結構、流程、系統(tǒng)的相關知

識有一定的儲備，學生學習控制的不同類型、控制系統(tǒng)的組成和描述相對較容易，但學會用

控制方法解決實際問題存在一定困難。

五、單元學習目標

1.理解控制、控制系統(tǒng)的含義及其在生活和生產(chǎn)中的應用。

2.了解手動控制、自動控制和智能控制的特點。

3.熟悉簡單開環(huán)控制、閉環(huán)控制的基本組成和工作過程，了解反饋的基本原理。

4.理解控制系統(tǒng)中控制器、執(zhí)行器和被控對象等的作用，能用方框圖對一個控制系統(tǒng)進

行表達。

5.能夠分析簡單的被控對象的基本特征，確定被控量、控制量。

6.能進行簡單的控制系統(tǒng)的設計，并制作個簡單的控制裝置，能夠對設計方案進行優(yōu)

化。

7.了解簡單的干擾現(xiàn)象及其對控制功能的影響，了解克服干擾的基本方法。

六、單元教學重點及難點

教學重點：

L控制的分類。

2.控制系統(tǒng)組成和描述。

3.控制系統(tǒng)的設計。

教學難點：

1.開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)的辨別。

2.控制系統(tǒng)的設計。

七、教學資源

1.課件：每課時一組。

2.圖片：

3.視頻：

4.實物：一系列標準件、元器件及教具。

八、建議反思

本單元關于辨別開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)，控制的組成與描述，學生不易理解，為

增加學生學習興趣和便于理解，應從學生熟悉的簡單案例出發(fā)，引導學生學習和分析。學生

對于控制系統(tǒng)的設計，用到陌生的標準件及元器件需要要補充相關知識，設計之初應注重引

導，打開思路，設計制作過程了注重引導發(fā)現(xiàn)問題，尋找解決問題的辦法.

九、教學評價

1?學生對控制相關知識的掌握情況。

2.學生學習和實踐活動參與的積極性。

3.小組合作中，學生的生生合作情況。

4.學生在設計制作活動中是否能提出自己的看法和見解。

5.學生設計制作產(chǎn)品的完成情況。

九、單元教學設計

第一節(jié)《了解控制》教學設計

告一年教科書版本廣東教育出版社廣東科技出版社

年級局一中級及章節(jié)必修二《技術與設計2》第四章

課題第一節(jié)了解控制（第1課時）

課型新授課執(zhí)教人邵奎

1.教學內(nèi)容分析

本節(jié)課“了解控制”主要求高二年級學生了解控制系統(tǒng)在平時生產(chǎn)生活中的廣泛存

在和應用。是技術課程的重點內(nèi)容，它為學生對控制的理解和掌握及設計的學習指明了

方向。要求學生從技術的角度學會思考和觀察生產(chǎn)生活中的實際控制系統(tǒng)并初步理解控

制的含義。學會分析簡單控制系統(tǒng)的工作過程。本節(jié)課從學生的生活觀察經(jīng)驗出發(fā)，從

生活中的實例人手，讓學生認識和了解手動控制、自動控制、智能控制、開環(huán)控制、閉

環(huán)控制等。本節(jié)的內(nèi)容共有兩部分構成，第一部分為理解控制的含義以及常見的控制類

型。第二部分，也是本節(jié)的難點：如何辨別一個系統(tǒng)是開環(huán)控制還是閉環(huán)控制。通過對

概念的理解和分析提高學生客觀分析實際問題的能力并為全章的學習打下基礎。旨在引

導學生更全面、更深入地認知控制技術。_____________________________________________

2.學習者分析

本節(jié)課的內(nèi)容是全新的學科知識，但是控制卻是我們生產(chǎn)生活中常見的技術現(xiàn)象，

要讓學生從技術理論層面分析和理解控制。通過典型案例分析讓學生掌握手動控制、自

動控制和智能控制的相關概念。教師可以在課堂讓學生參與活動，通過實踐活動來理解

掌握開環(huán)控制、閉環(huán)控制的概念、特征、及區(qū)分兩種控制的基本要點和方法。學生通過

學習，對控制有了一定的認識，也感受到了控制在日常生產(chǎn)生活的作用。學生觀察能力

和思維能力有了很大的提高，學生的辯證思維已發(fā)展起來。____________________________

3.學習目標確定

(1)技術意識：知道控制在生產(chǎn)生活中的廣泛應用以及相互關系。

(2)工程思維：能通過控制系統(tǒng)實例，了解不同類型控制系統(tǒng)的特點。

(3)圖樣表達：會看簡單的控制系統(tǒng)結構圖，理解其工作原理和控制過程。

(4)創(chuàng)新設計：能描述簡單控制系統(tǒng)的工作原理與工作過程。

(5)物化能力：能對簡單控制進行制作(疫情防控下的無接觸自動消毒和自動補液裝置)

4.學習重點難點

(1)教學重點：理解什么是控制及類型。

(2)教學難點：如何辨別開環(huán)控制和閉環(huán)控制系統(tǒng)。

5.學習評價設計

教學方法：講授法、討論法、案例分析法、體驗法。

教學策略：

通過音樂引入教學，讓學生理解對歌詞中涉及的一些交通工具的掌控就是控制，了

解控制的基本概念，認知各種控制的特點，了解簡單開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的基

本組成。通過制作(疫情下的無接觸自動消毒和自動補液裝置)加深控制理論的學習掌

握。______________________________________________________________________________

6.學習活動設計

教師活動___________學生活動___________

課堂導入：

老師清唱《江山無限》歌曲。讓學生回答問題：電視劇

《康熙微服私訪》康熙出行使用

了幾種交通工具？讓學生理解

對這些交通工具的掌控就是控

制。__________________________

設計意圖說明：

讓學生通過對交通工具掌控，理解控制的含義，激發(fā)學習興趣。

環(huán)節(jié)一：為了使事物按照自己的意愿發(fā)展，必須通過一定的方法對其進行干預，使

其向著期望的目標發(fā)展，就形成了控制。_________________________________________

教師活動1學生活動1

1.提問：日常生活中我們對自行車、電動自行

車、洗衣機、開關等控制是通過什么手段或方法達到學生觀看視頻、思考討論。

控制目的地？讓學生描述控制過程。(播放一些生活

中常見的控制視頻。

2.項目要求：老師設計的疫情防控下的無接觸消學生聽講回答問題。

毒和自動補液裝置是哪種控制類型？

——分析：控制的基本含義和類型。

設計意圖說明：

幫助學生了解控制的基本含義，讓學生列舉生產(chǎn)生活中大量的控制實例，試分析

常見的控制類型。_______________________________________________________________

展示圖片：從人力車到汽車、高鐵、飛機、探月

工程、空間站等等，從簡單的控制到高精度的控制，學生觀看圖片并討論：社會

人類社會是不斷通過技術和控制手段來實現(xiàn)社會的的進步就是我們通過科學技術

進步。手段達到對事物的控制來實現(xiàn)

的。

設計意圖說明：

幫助學生明白控制的應用可以產(chǎn)生社會效益和經(jīng)濟效益，培養(yǎng)知識產(chǎn)權保護意識以

及為社會和人民服務的意識。_____________________________________________________

2.請說一說，我們身邊常見的控制，它們是怎學生列舉。

樣來改變著我們生產(chǎn)生活？促進人類社會進步的？

有怎樣的價值?__________________________________

設計意圖說明：

通過案例分析、視頻、圖片等正確辨析控制類型_____________________________________

明確開環(huán)控制、閉環(huán)控制的不同

教師活動2學生活動2

1.手動控制：手動控制也叫人工控制，是有人分析案例、列舉控制例子并

參與的控制過程，人（或肢體）屬于控制系統(tǒng)的組成描述其控制過程。

部分。

2.自動控制：就是執(zhí)行控制任務，實現(xiàn)控制目學生思考討論。

標的過程中不需要人參與的控制。

3.智能控制：由智能機器自主地實現(xiàn)其目標的學生列舉。

過程。智能控制的最大特點是外部環(huán)境或工作環(huán)境比

較復雜具有不確定因素時，控制都能按預定的目標去完成教材第128頁表4T的

完成任務，就像人的大腦一樣，能夠靈活地解決遇到填寫

的問題。

4.開環(huán)控制：系統(tǒng)的輸出量不對系統(tǒng)的控制產(chǎn)

生任何影響。

5.閉環(huán)控制：系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端并對

控制過程產(chǎn)生影響。

教師與學生共同分析射箭、投擲飛鏢、騎自行車、

冰箱自動溫控系統(tǒng)、疫情防控下的無接觸消毒和自動

補液裝置是哪種控制類型?請學生對各類控制各舉一

個例子

設計意圖說明：

明確開環(huán)控制、閉環(huán)控制的不同點。_________________________________________________

環(huán)節(jié)三：怎么區(qū)別開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)

教師活動3學生活動3

開環(huán)控制系統(tǒng)本身不能對被控量的偏差進行調(diào)怎樣辨析該控制系統(tǒng)有無

整和補償。閉環(huán)控制系統(tǒng)輸出量返回輸出端與給對被控量偏差進行修正。

定值進行比較，構成一個閉環(huán)回路。開環(huán)控制和

閉環(huán)控制的最大區(qū)別是有無檢測裝置。當控制效

果與期望發(fā)生偏差時，閉環(huán)控制系統(tǒng)的檢測裝置學生列舉、分析討論。

就把這個偏差信息反饋回來，讓控制系統(tǒng)修正偏

差。

設計意圖說明：

正確認識開環(huán)、閉環(huán)的優(yōu)缺點。

教師活動4學生活動4

學生思考。正確認識開環(huán)、閉環(huán)

閉環(huán)控制系統(tǒng)結構復雜，控制精度高，適用于要的優(yōu)缺點，樹立技術辯證觀。

求高精度和高可靠性的場合。

閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)的比較

控制

控制系統(tǒng)反饋結構成本應用范闈

精度

高精度、

高可靠、

結構

閉環(huán)有反饋精度高成本高系統(tǒng)本身

復雜

不穩(wěn)定的

應用領域

控制精度

精度結構要求不高

開環(huán)無反饋成本低

較低簡單本身很穩(wěn)

定的應用

設計意圖說明：

明確人工控制、自動控制和開環(huán)控制、閉環(huán)控制沒有必然聯(lián)系，例如自動控制有

可能是開環(huán)控制也有可能是閉環(huán)控制。

環(huán)節(jié)五：（學生活動）1

教師活動5學生活動5

給出實例,請學生辨析例子中的控制類型。疫情學生分組討論，展示、補充。

防控下的無接觸消毒和自動補液裝置、投擲飛鏢、閉

眼畫鼻子、紅綠燈、空調(diào)、可調(diào)亮度臺燈、自動感應

門等等屬于那種控制類型？屬于開環(huán)控制還是閉環(huán)

控制系統(tǒng)。

設計意圖說明:_________________________________________________________________

——深入淺出，以常見控制為例，加深對本節(jié)課所學知識的理解。

環(huán)節(jié)六：（課堂小結）

教師活動6學生活動6

通過本節(jié)課的一系列案例和探討，引導學生開展學生聽講，回顧所學知識。

實踐活動：組裝開展系統(tǒng)教具或焊接電子控制電路動手實踐。理論與實踐相結合

（疫情下無接觸消毒系統(tǒng)）

設計意圖說明：

鞏固所學知識。

7.板書設計

手動

自動

控制"智能

開環(huán)控制

閉環(huán)控制

8.作業(yè)與拓展學習設計

1.自動控制一定是閉環(huán)控制嗎？請舉例說明。

2.如果將射箭訓練及比賽作為一個控制過程，從控制技術的角度分析這個過程是屬

于開環(huán)控制還是閉環(huán)控制？為什么？

9.特色學習資源分析、技術手段應用說明

自制教疫情防控下的無接觸消毒和自動補液裝置

模型，激發(fā)學生學習興趣

10.教學反思與改進

本節(jié)內(nèi)容應以學生為主體，從與學生生活貼近的案例入手引導學習。授課過程中，

學生表現(xiàn)出了極大興趣，能夠積極參與到教學中。手動控制和自動控制學生易于理解，

開環(huán)控制和閉環(huán)控制難度較大，教師要抓住“開環(huán)控制系統(tǒng)的輸出量不對系統(tǒng)的控制產(chǎn)

生任何影響，而閉環(huán)控制系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端并對控制過程產(chǎn)生影響”這兩點來

確定開環(huán)和閉環(huán)控制，同時，要強調(diào)反饋環(huán)節(jié)采集的數(shù)據(jù)必須是從輸出那里來的。

第二節(jié)《控制系統(tǒng)的組成和描述》教學設計

古一乍教科書版本廣東教育出版社廣東科技出版社

年級一一嚀”及及章節(jié)必修二《技術與設計2》第四章

課題第二節(jié)控制系統(tǒng)的組成和描述

課型新授課執(zhí)教人陳若山

1.教學內(nèi)容分析

“控制系統(tǒng)的組成和描述”是《通用技術》必修2第四章第二節(jié)的內(nèi)容。在本章第一節(jié)

“了解控制”中，已經(jīng)講述了手動控制、自動控制、智能控制、開環(huán)控制和閉環(huán)控制的基本

概念，本節(jié)在上一節(jié)的基礎上進一步分析控制系統(tǒng)的組成和描述，內(nèi)容主要由兩部分構成，

第一部分是控制系統(tǒng)的組成，第二部分為控制系統(tǒng)的框圖表示。第一部分內(nèi)容，從學生較為

熟悉的控制系統(tǒng)組成分析入手，讓學生了解期望值、控制器、執(zhí)行器、被控對象、被控量、

反饋環(huán)節(jié)等概念，同時認識到用一般的定式描述控制系統(tǒng)的必要性。第二部分內(nèi)容，是用框

圖定式描述開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)，從而把復雜多樣的技術問題變成有章可循的技術

問題。

為了貫徹大項目、大單元教學的教學理念，本課圍繞“通用技術助力疫情防控”這一情

境設置了八個教學環(huán)節(jié)、四個學習任務。第一個教學環(huán)節(jié)是設置真實情境、引入課題，在激

發(fā)學生學習興趣的同時讓學生明確要設計的項目內(nèi)容。在這個教學環(huán)節(jié)中設置了任務一，讓

學生討論傳統(tǒng)疫情防控技術的優(yōu)缺點，并提出改進意見。第二個教學環(huán)節(jié)設置了一個任務二，

學生通過課前預習，在完成任務二的過程中熟悉控制系統(tǒng)的組成和若干相關的概念。第三個

教學環(huán)節(jié)是從具體的控制系統(tǒng)案例分析中，抽象出控制器、執(zhí)行器等概念，并用這些概念定

式描述開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。在此過程中，培養(yǎng)學生的圖樣表達這一學科核心素養(yǎng)。

第四個教學環(huán)節(jié)是“學以致用”，用定式描述框圖描述和分析“體溫測量子系統(tǒng)”、“室內(nèi)

溫濕度測量子系統(tǒng)”和“室內(nèi)消毒子系統(tǒng)”。這里設置了一個任務三?？紤]到學生的電路知

識的局限性，任務三是在課堂上師生共同分析的基礎上來完成的。第五個教學環(huán)節(jié)是課堂小

結，及時幫助學生梳理知識，鞏固所學。第六個教學環(huán)節(jié)設置一個拓展任務，讓學生利用所

學，嘗試著設計一個手部消毒控制系統(tǒng)，并用框圖表示出來。此過程中，旨在培養(yǎng)學生的創(chuàng)

新意識、工程思維能力和圖樣表達能力。第七個環(huán)節(jié)是布置作業(yè)。通過課后作業(yè)進一步優(yōu)化

和完善本組設計，并培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。第六和第七個環(huán)節(jié)也為下一節(jié)課一“簡單控制系

統(tǒng)的設計和制作”作了鋪墊。最后一個環(huán)節(jié)是結束寄語。通過觀看習近平總書記在第七十五

屆聯(lián)合國大會上關于抗擊疫情的講話視頻，讓學生增強戰(zhàn)勝疫情的信心，激發(fā)學生愛黨、愛

國的熱情，樹立“為中華民族的偉大復興而讀書”、“為人類的解放事業(yè)”而奮斗的遠大理

想。

2.學習者分析

通過第一節(jié)課的學習，學生理解了控制、控制系統(tǒng)的含義及其在生產(chǎn)、生活中的應用；

了解了手動控制、自動控制和智能控制的特點；并初步了解了開環(huán)控制和閉環(huán)控制及其特點；

對于控制在技術生活中的重要性及控制對社會生活的影響有了初步的認識,但是對于控制系

統(tǒng)的組成、工作過程和規(guī)范、統(tǒng)一的定式描述還缺乏足夠的認識和了解。

3.學習目標確定

依據(jù)課程標準、學業(yè)要求和學科核心素養(yǎng)要求，結合本校學情和實際教學條件，設定本

節(jié)課教學目標如下：

(1)技術意識：掌握控制系統(tǒng)的控制器、執(zhí)行器、控制量、被控對象、被控量、反饋

環(huán)節(jié)等概念。

(2)工程思維：結合具體案例，分析開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作

過程。

(3)圖樣表達：熟悉閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成，能畫出簡單的閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖。

(4)創(chuàng)新設計：根據(jù)一個技術需求，能設計出一個簡單的控制系統(tǒng)的技術方案。

(5)物化能力：能根據(jù)一個具體的控制系統(tǒng)實例，進行控制操作和剖析其工作過程并

畫出控制方框圖。

4.學習重點難點

(1)教學重點：理解期望值、比較器、控制器、執(zhí)行器、被控對象、被控量、反饋環(huán)

節(jié)等概念。

(2)教學難點：對于具體的控制系統(tǒng)，尤其是電路控制系統(tǒng)，很難準確劃分出控制器、

執(zhí)行器、比較器、被控對象等環(huán)節(jié)。

5.教學策略、教學方法設計及課時安排

1.教學策略：

(1)項目學習策略：設定真實情境下的真實問題，圍繞解決這個真實問題進行項目設計，

通過學習本節(jié)相關知識以及大項目的分析、設計，鍛煉和提升學生的技術意識、創(chuàng)新設計和

物化能力等核心素養(yǎng)。

(2)多任務驅動策略：在解決問題的過程中，將項目設計細分成若干任務，從而降低難度,

學生通過完成一個個任務最終完成項目學習的目標。

2.教學方法：

(1)教法

真實情境下項目引領，多任務驅動：通過真實情境下的項目設計展開教學，通過讓學生自主

學習和分組完成若干任務從而達成教學目標。

(2)學法

學生通過課前預習并完成“預習單”，初步了解所學內(nèi)容；課中在分組完成任務和教師的講

評過程中加深對所學內(nèi)容的理解，并在學生活動中鍛煉自己的各方面能力，提高自己的學科

素養(yǎng)。

3.課時安排：1課時

6.學習評價設計

本課采用過程性評價與總結性評價相結合的評價方式。

(1)過程性評價

在學生活動過程中，以及學生作品展評時，及時對學生的表現(xiàn)和作品進行點評。對學生表現(xiàn)

主要從積極因素方面評價,從而不斷激發(fā)學生的學習熱情;對學生的作品要給出客觀的評價,

這樣有利于學生認清自己對知識和技能的掌握情況，幫助學生完善作品。

(2)總結性評價

教師將總結性評價量表預先發(fā)送到UMU學習平臺上,供大家總結性評價使用。該表分為三項:

自評、互評和教師評價。

每節(jié)課子項目以及單元項目完成后，學生登錄UMU學習平臺，根據(jù)作品評價量規(guī)對自己組的

作品及表現(xiàn)賦分，同時也要對其他小組的作品及表現(xiàn)賦分。教師根據(jù)各組的表現(xiàn)，給出評價

并賦分。

7.課前準備

1.分組：把學生按5?6人一組分成若干學習小組，各小組選出一位組長：

2.布置預習任務：分發(fā)“課前預習單”，讓學生結合“課前預習單”預習教材P132-137的

內(nèi)容。

3.教師將總結性評價量表預先發(fā)送到UMU學習平臺上，供大家總結性評價使用。

8.學習活動設計

學生

教師活動

活動

一、創(chuàng)設情境，引入新課

學生

活動

1

1.展示圖片：自從2020年春節(jié)前后新冠疫情爆發(fā)以來，我們的黨和政府把

人民生命安全和身體健康放在第一位，以堅定果敢的勇氣和決心，采取最全面最

嚴格最徹底的防控措施，有效阻斷病毒的快速傳播鏈條。以上圖片展示的場景大

家應該不會陌生。我們高中生除了響應國家號召，做好個人防護以外，是否可以

應用自己所學習的通用技術知識和技能為疫情防控出把力呢？為此，我們提出

“控制技術助力疫情防控”這個項目計劃。

任務一：學生

仔細觀察上面的圖片，每個小組選取一個系統(tǒng)進行討論并完成學習任務參與

單中任務一的相關內(nèi)容?；顒樱?/p>

2.分組展示學生活動結果分組

討論，

系統(tǒng)名稱人工/自動最大的優(yōu)點最大的缺點改進意見完成

任務

L體溫槍人工非接觸方便勞動強度大自動控制

一，并

2.傳統(tǒng)噴霧器人工便宜易操作勞動強度大自動控制

將結

3.噴霧消毒液人工便宜易操作易交叉感染非接觸自動控制果填

表1入學

習任

師：上一節(jié)課我們學習了控制的基本概念，了解了控制的方式和控制類型及務單

其特點，但是要想改進上述的控制系統(tǒng)，我們僅僅掌握這些知識還遠遠不夠，比中相

如：我們還要了解控制系統(tǒng)的組成和控制過程，并能用一定的技術圖樣將其表達應欄

出來。因此，課前我讓大家預習了“4.2控制系統(tǒng)的組成和描述”的內(nèi)容，接下中

來我們一起來看看大家預習的效果。

設計意圖說明:

創(chuàng)設學生身邊的真實情境，一方面可以引發(fā)學生的學習興趣，自然而然地引入新課,

另一方面，通過引導學生關注社會熱點問題，也可以培養(yǎng)學生”技術服務于社會”的意

識。

二：控制系統(tǒng)的組成

教師活動2學生

1.請學生簡述射箭的控制過程，并選擇合適的選項完成下圖?；顒?

1

.學生

2.知識配對游戲參與

活動

3.請學生簡述騎自行車的控制過程，并選擇合適的選項完成下圖。

4.知識配對游戲

（師：對于學生活動及時給予評價和點撥，在學生活動結束后幫助學生從控制系

統(tǒng)的具體組成部件中提取出控制器、執(zhí)行器、被控對象、反饋環(huán)節(jié)等這些抽象的

概念。）

控制系統(tǒng)的概念化描述:

A\開環(huán)控制

2

.認真

聽講

設計意圖說明:

通過課前預習讓學生了解控制系統(tǒng)的組成，課中采用游戲活動的方式檢測學生的預

習效果，教師及時給與點撥的總結。這樣設計既避免了教師對于理論概念的枯燥講述，

又符合“先學后教”、“不俳不發(fā)”的教學理念。

三：控制系統(tǒng)的框圖表達

教師活動3學

師：我們知道，現(xiàn)實生活、生產(chǎn)中控制系統(tǒng)是多種多樣的，它們的組成不同,生

結構和控制過程各異，這給我們描述控制系統(tǒng)提出了不小的挑戰(zhàn)。現(xiàn)在，我們抽活

象出了控制器、執(zhí)行器、被控對象、反饋環(huán)節(jié)等概念后，能否用這些概念對控制動

系統(tǒng)進行統(tǒng)一的、規(guī)范化的描述呢？3

展示開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的框圖：

L開環(huán)控制系統(tǒng)框圖

學生

2.閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖聽講

比較器

設計意圖說明：

由具體到抽象，用歸納出的概念對開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)給出一般性的定式

描述方式一一控制系統(tǒng)的框圖表示。

四：學以致用

師：至此，我們學習了控制系統(tǒng)的組成與描述的相關知識，我們能否用我們掌握學生

的知識設計出前面提到的體溫測試、室內(nèi)活動

消毒和手部消毒系統(tǒng)，并把它們用框圖表4

示出來呢？為了拋磚引玉，老師今天帶來

了一個自己設計制作的“自動體溫測試與

室內(nèi)消毒系統(tǒng)”模型，大家可以體驗一下。各組

選取

L控制系統(tǒng)模型展示，學生體驗。學生

代表

提問：參與

根據(jù)你的體驗，該模型目前包含哪幾個子系統(tǒng)?體驗、

2.系統(tǒng)分析討論

2.1自動體溫測量子系統(tǒng)老師

(1)組成及工作過程簡述提出

的問

題

紅外溫度傳感器控制電路板液晶顯示模塊

提問：該控制系統(tǒng)是開環(huán)控制還是閉環(huán)控制？認真

學生回答“開環(huán)控制系統(tǒng)”后，動畫顯示如下框圖聽講,

(2)自動體溫測量子系統(tǒng)框圖積極

回答

問題

提問：請從選項欄中選取合適的選項填入上圖中。

2.2室內(nèi)溫濕度測量子系統(tǒng)

(1)組成及工作過程簡述

溫、濕度傳感器控制電路板液晶顯示器

問題：該控制系統(tǒng)是開環(huán)控制系統(tǒng)還是閉環(huán)控制系統(tǒng)？

(2)室內(nèi)溫濕度測量子系統(tǒng)框圖

提問：請從組成圖中選擇相應的選項填入框圖中。

2.3室內(nèi)環(huán)境消毒子系統(tǒng)

(1)組成及工作過程簡述

問題：該控制系統(tǒng)是開環(huán)控制系統(tǒng)還是閉環(huán)控制系統(tǒng)？

(2)室內(nèi)環(huán)境消毒子系統(tǒng)框圖

)

控制業(yè)珞板濕度傳感器超聲波霧化器高陵振蕩北路

選項

高頻業(yè)信號電流空氣溫度設定濕度

提問：請從選項欄里選取合適的選項填入框圖對應的括號中。

設計意圖說明：

通過對大項目中“自動體溫測試與室內(nèi)消毒系統(tǒng)”的分析，使學生熟悉電子控制系

統(tǒng)的組成及控制過程，學會用定式描述框圖分析控制系統(tǒng)的基本方法，加深對控制器、

執(zhí)行器、被控對象、反饋環(huán)節(jié)、給定量、控制量、被控量等概念的理解。

五：課堂小結

教師活動5學生活動5

課堂小結學生聽講

設計意圖說明：

通過課堂小結，幫助學生理清思路、加深理解、鞏固所學。

六、拓展任務

通過前面內(nèi)容的學習，現(xiàn)在你已經(jīng)是一個“有經(jīng)驗的工程師”了，你能否運用你

所學習的知識設計一個“非接觸式手部消毒系統(tǒng)”呢？請小組成員相互配合，協(xié)作完

成學習任務單上的相關內(nèi)容。

(1)討論：你想設計的手部消毒子系統(tǒng)是開環(huán)控制還是閉環(huán)控制？

(2)畫出該控制系統(tǒng)的框圖。

(3)嘗試著從老師給出的元件列表中選擇合適的元件作為該系統(tǒng)的組成部件，或者

自己選取其它元件完成設計(連接成系統(tǒng)組成圖)。

參考元器件列表:

序號名稱圖片序號名稱圖片

紅外線

1感應模5繼電器

塊V

超聲波

26電磁閥

探測器*

單片機比鼓、i

3控制電7捶制電

路板路模塊

濕度傳

48水泵

感器□I

連接線——>

設計意圖說明：

讓學生嘗試設計“非接觸式自動手部消毒子系統(tǒng)”，綜合運用所學，既鍛煉了學

生的工程思維能力，提高了學生的創(chuàng)新意識和圖樣表達能力，同時也為下一節(jié)“簡單

控制系統(tǒng)的設計”作了鋪墊。

七、課后作業(yè)

1.查閱資料，繼續(xù)完善各控制子系統(tǒng)的設計。

2.登錄UMU平臺，完成學習評價量表。

設計意圖說明：

通過查閱資料，豐富學生的電路知識，尤其是Arduino電路模塊方面的知識，開

闊思路，在完善各控制系統(tǒng)設計的過程中，培養(yǎng)學生的技術意識、創(chuàng)新意識、工程思

維、圖樣表達等核心技術素養(yǎng)。通過完成評價量表，幫助學生認識自我，建立自信，

學習他人的長處，取長補短。

八、結束寄語

播放習近平總書記在第七十五屆聯(lián)合國大會上的一段關于抗疫的講話視頻作為結束寄

語。

設計意圖說明：

首尾呼應，讓學生增強“人類終將戰(zhàn)勝疫情”的信心，激發(fā)學生愛黨、愛國的熱

情，樹立“為中華民族的偉大復興而讀書”、“為人類的解放事業(yè)而奮斗”的遠大理

想。

9.板書設計

比較器

10.特色學習資源分析、技術手段應用說明

自制教具“自動人體測溫與消毒系統(tǒng)”模型，激

發(fā)學生學習興趣，讓學生在該大項目設計與制作的引

領下，完成相關學科知識的學習與應用，增強了技術

意識，培養(yǎng)了創(chuàng)新能力、工程思維、圖樣表達和物化

能力。

11.教學反思與改進

L抓住社會熱點問題，創(chuàng)設真實情境導入，不僅能迅速吸引學生的注意力，自然引

入新課，而且在潛移默化中讓學生產(chǎn)生技術服務于社會的意識。

2.由于本課概念較多，如果教師針對概念進行講解極有可能讓學生產(chǎn)生枯燥乏味之

感，所以我根據(jù)“先學后教”的教學理念，讓學生課前根據(jù)預習單自學相關內(nèi)容，課中

采用做游戲的方式檢測學生的學習效果，并及時幫助學生糾錯補缺，加深對相關概念的

理解，收到了較好的學習效果。

3.自制教具，引導學生體驗和感受控制系統(tǒng)，能極大地激發(fā)學生的探究欲望。

4.以習近平總書記關于抗疫的講話作為本課的結束寄語，讓學生堅定“人類一定能

戰(zhàn)勝疫情”的信心，激發(fā)學生愛黨、愛國的熱情，樹立自己的責任感和使命感，讓技術

課也閃爍人文的光輝。

本課任務多，活動多，案例也多，如何引導學生在“玩中做”、“做中學”，并且

在有限的時間內(nèi)玩出名堂，做出東西，學到知識，我覺得這是值得我今后繼續(xù)研究和改

進的地方。

第二節(jié)控制系統(tǒng)的組成和描述課前預習單

班級：姓名：組別：

課題_________4.2控制系統(tǒng)的組成和描述____________________________________________

1.通過案例，熟悉開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成

2.理解簡單開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程

預習目標

3.學會用方框圖描述開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程，并能用框

圖表示自己的控制設計想法

L開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作過程

預習重點

2.開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本特征___________________________

1.正確劃分控制系統(tǒng)中的各個環(huán)節(jié)

預習難點2.理解期望值、控制器、比較器、執(zhí)行器、被控對象、控制量、被控量、反

饋環(huán)節(jié)這些概念______________________________________________________

(1)開環(huán)控制系統(tǒng)概念

控制系統(tǒng)的__________不對,系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響，這種控制系統(tǒng)

稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。如游泳池定時注水控制系統(tǒng)、紅綠燈定時控制系統(tǒng)、

走廊聲控燈控制系統(tǒng)等。

(2)開環(huán)控制系統(tǒng)的控制過程：

控制器接受輸入信號，并對輸入信號進行分析與計算，然后對______

下達相應的指令，執(zhí)行器執(zhí)行控制器下達的指令，通過改變控制量來改變

__________的輸出量，使輸入與輸出之間達到某種對應關系。

(3)閉環(huán)控制系統(tǒng)概念

反饋環(huán)節(jié)把系統(tǒng)的輸出量_________到輸入端，與________進行比較，

并對被控對象的狀態(tài)產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。

(4)控制系統(tǒng)的各部分結構中的基本概念

①給定量：控制者設定的基準值，又叫期望值。

②被.控對象：控制者實施控制的物體，被控制時一定會改變它的某一狀態(tài)，

一、預習要點

如方向、角度、速度、高度、溫度等。

③反饋環(huán)節(jié)：它包括檢測器和傳輸器(傳輸回路)，它將測量出的

_________量_________到系統(tǒng)的輸入端。

④笆)(比較器)：將給定量與所檢測的被控量進行_________,求