第五節(jié)-控制系統(tǒng)方案的初步設(shè)計(jì)教案

第五節(jié)控制系統(tǒng)方案的初步設(shè)計(jì)一、 教學(xué)內(nèi)容分析：在前面的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)了解了結(jié)構(gòu)、流程、系統(tǒng)、控制與設(shè)計(jì)的關(guān)系。設(shè)計(jì)是技術(shù)的重要組成部分之一，而且《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》大部分都是圍繞著設(shè)計(jì)這個(gè)主題來(lái)展開(kāi)的。結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，流程是設(shè)計(jì)的方法，系統(tǒng)是設(shè)計(jì)的保障，控制是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。本節(jié)是這單元的收尾部分，讓學(xué)生了解控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路，只有這部分內(nèi)容理解了，才能有效的進(jìn)行下一個(gè)內(nèi)容——控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施案例。二、 教學(xué)對(duì)象分析：學(xué)生對(duì)一些產(chǎn)品有一定的使用經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)，使學(xué)生生活中的一些應(yīng)用實(shí)例，上升到一定的理論認(rèn)識(shí)，從控制與設(shè)計(jì)的角度重新的認(rèn)識(shí)。三、 教學(xué)目標(biāo)：1. 知識(shí)與技能：(1)了解簡(jiǎn)單的被控對(duì)象的基本特性，能確定被控量、控制量，畫(huà)出控制系統(tǒng)的方框圖，并形成初步的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案。(2)能根據(jù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，制作一個(gè)控制裝置；或者根據(jù)簡(jiǎn)單閉環(huán)控制系統(tǒng)的方案進(jìn)行模擬實(shí)施，學(xué)會(huì)調(diào)試運(yùn)行提出改進(jìn)方案。2. 過(guò)程與方法：通過(guò)案例式的探討和實(shí)踐改良的技術(shù)活動(dòng)，提高分析能力，培養(yǎng)探究精神,學(xué)習(xí)權(quán)衡的思想。3. 情感態(tài)度與價(jià)值觀（1）通過(guò)對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施的分析，體會(huì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中人性化的設(shè)計(jì)思想。（2）培養(yǎng)認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，進(jìn)而樹(shù)立“以人為本”的設(shè)計(jì)理念。（3）通過(guò)多種形式的教學(xué)活動(dòng)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)技術(shù)課的興趣。四、教學(xué)重難點(diǎn)： 1.教學(xué)重點(diǎn)：（1）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般思路，了解簡(jiǎn)單的被控對(duì)象的基本特性，確定相關(guān)的量，會(huì)畫(huà)系統(tǒng)框圖。（2）能根據(jù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，制作一個(gè)控制裝置并學(xué)會(huì)調(diào)試運(yùn)行，提出改進(jìn)方案。2.教學(xué)難點(diǎn)閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，被控量和控制量的確定，系統(tǒng)框圖的繪制。五、教學(xué)策略：（1）通過(guò)一些前沿的無(wú)人駕駛汽車的例子視頻材料來(lái)導(dǎo)入有關(guān)控制的設(shè)計(jì)方法，從而引入課題。（2）尋找一些貼近學(xué)生生活實(shí)際和典型的案例，分析其控制的設(shè)計(jì)過(guò)程與方法。六、教學(xué)資源準(zhǔn)備：將學(xué)生提前分好組，四個(gè)人一個(gè)小組。以設(shè)計(jì)方框圖與學(xué)生動(dòng)手操作為主，制作避障車設(shè)備模型。七、教法設(shè)計(jì)（1）通過(guò)教師的引導(dǎo)和實(shí)例，探究控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施的含義。（2）通過(guò)體驗(yàn)活動(dòng)，結(jié)合學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)，歸納總結(jié)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施的方法。（3）講解設(shè)計(jì)的一般思路，要有所側(cè)重，從眾多的因素中選出重點(diǎn)。（4）通過(guò)實(shí)踐改造活動(dòng)，讓學(xué)生感受和領(lǐng)悟，創(chuàng)新的設(shè)計(jì)思想，并引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)現(xiàn)合理的設(shè)計(jì)與控制還要考慮的因素。八、學(xué)法設(shè)計(jì)：引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行“問(wèn)題式學(xué)習(xí)”，通過(guò)嘗試——發(fā)現(xiàn)，探索——研究的過(guò)程來(lái)掌握本節(jié)課的知識(shí)，在老師的幫助下，把生活中的經(jīng)驗(yàn)逐步與控制系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐、改造，親身體會(huì)這種控制實(shí)施方法，體驗(yàn)成就感！九、教學(xué)過(guò)程：教學(xué)過(guò)程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖課程導(dǎo)入我們知道，任何一種控制的實(shí)現(xiàn)，都要通過(guò)若干個(gè)環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)就構(gòu)成了一個(gè)系統(tǒng)，稱為控制系統(tǒng)。（控制系統(tǒng)是指由控制主體、控制客體和控制媒體組成的具有自身目標(biāo)和功能的管理系統(tǒng)。）控制系統(tǒng)在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用，你接觸到的都有哪些呢？同學(xué)們舉例讓同學(xué)們感受到控制系統(tǒng)無(wú)處不在，并且方便著我們的生活。觀看無(wú)人駕駛汽車的視頻，其中包括了很多控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的知識(shí)，注意觀察。觀看視頻讓同學(xué)們感受到技術(shù)給人們生活帶來(lái)的方便。并發(fā)現(xiàn)其中涉及到控制系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)有哪些？課程內(nèi)容講解案例（紅外線小車）剛才看到視頻，人們的生活越來(lái)越方便，技術(shù)不斷推動(dòng)我們社會(huì)進(jìn)步。我們選擇無(wú)人駕駛汽車怎樣檢測(cè)身邊事物，躲避事物為例，它的工作原理是怎樣的呢？我們平時(shí)駕車，是通過(guò)人眼觀察，而自動(dòng)小車需要檢測(cè)前方是否有障礙物并學(xué)會(huì)躲避，為了精準(zhǔn)，我們選擇用紅外傳感器來(lái)檢測(cè)障礙物學(xué)生們思考引發(fā)學(xué)生們思考，思考無(wú)人駕駛車和普通汽車的區(qū)別，能夠從問(wèn)題入手，去思考如何解決問(wèn)題、設(shè)計(jì)方案?？磒pt，紅外線小車系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖。學(xué)生理解紅外線小車的系統(tǒng)工作原理那么紅外線小車，是怎么設(shè)計(jì)出來(lái)的呢？首先我們了解被控對(duì)象的性質(zhì)，確定被控量和控制量，制定出來(lái)方案。帶領(lǐng)學(xué)生梳理紅外線小車的被控量與控制量。理解系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的基本步驟與方法。在我們基本確定了這些信息之后，可以畫(huà)出紅外線小車的系統(tǒng)框圖。這是一個(gè)需要反饋的系統(tǒng)，也叫閉環(huán)系統(tǒng)。理解并可以畫(huà)出紅外線小車的系統(tǒng)框圖。課程內(nèi)容講解系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例（避障車系統(tǒng)）學(xué)生思考并設(shè)計(jì)怎么運(yùn)用觸碰傳感器來(lái)使小車躲避障礙物，學(xué)生通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐，來(lái)拼裝小車，并把傳感器連接上，使小車通過(guò)觸碰傳感器來(lái)達(dá)到?jīng)]有遇到障礙物小車一直直行，遇到障礙物，小車轉(zhuǎn)向后直行學(xué)生們思考，避障車系統(tǒng)和紅外線小車的區(qū)別，能夠確定被控量與控制量，設(shè)計(jì)出基本方案并畫(huà)出系統(tǒng)框圖。讓學(xué)生們完成避障車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，深刻理解到控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的四個(gè)主要步驟。這是一種需要反饋的系統(tǒng)，又稱為閉環(huán)系統(tǒng)。那么什么時(shí)候選擇閉環(huán)什么時(shí)候選擇開(kāi)環(huán)呢？思考開(kāi)環(huán)與閉環(huán)系統(tǒng)的區(qū)別讓學(xué)生理解閉環(huán)系統(tǒng)與開(kāi)