第四單元控制及其設(shè)計(jì)-閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程-高一

《通用技術(shù)》必修二（蘇教版）教案課題控制及其設(shè)計(jì)-閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程課型班課課時(shí)1學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)與技能學(xué)生能夠理解閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理，并掌握其基本組成部分（輸入量、輸出量、被控對(duì)象、執(zhí)行器、控制器、反饋裝置等）。學(xué)生能夠區(qū)分閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)的差異，理解反饋在閉環(huán)控制系統(tǒng)中的重要作用。學(xué)生能夠通過搭建土壤濕度控制系統(tǒng)和抽水控制系統(tǒng)模型，實(shí)際體驗(yàn)閉環(huán)控制系統(tǒng)的運(yùn)行過程，并學(xué)會(huì)分析閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作流程。學(xué)生能夠運(yùn)用“黑箱方法”分析控制系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能，提高對(duì)控制系統(tǒng)的理解和應(yīng)用能力。能力目標(biāo)學(xué)生能夠通過小組協(xié)作、觀察分析、實(shí)踐操作等學(xué)習(xí)方式，深入理解和掌握閉環(huán)控制系統(tǒng)的知識(shí)。學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，分析解決實(shí)際問題，提高解決實(shí)際問題的能力。學(xué)生能夠掌握實(shí)驗(yàn)記錄和數(shù)據(jù)分析的方法，提高數(shù)據(jù)處理能力。情感目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的興趣和求知欲，養(yǎng)成主動(dòng)探索的學(xué)習(xí)習(xí)慣。培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力，提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作效率。培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，了解并實(shí)踐節(jié)水措施，提高對(duì)環(huán)境的保護(hù)意識(shí)。具體教學(xué)要求在任務(wù)一中，要求學(xué)生能夠讀懂并理解控制系統(tǒng)示意圖，根據(jù)示意圖搭建土壤濕度控制系統(tǒng)，通過實(shí)踐操作感受閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程，并填寫相關(guān)表格記錄數(shù)據(jù)。在任務(wù)二中，要求學(xué)生能夠分析抽水控制系統(tǒng)模型的工作原理，明確反饋裝置在控制系統(tǒng)中的作用，通過實(shí)踐操作感受反饋的作用，并填寫相關(guān)表格記錄數(shù)據(jù)。要求學(xué)生思考并討論問題，如“電磁閥的開啟與關(guān)閉取決于來自什么裝置的信號(hào)？”、“采用單一傳感器如何實(shí)現(xiàn)該水位控制？”等，加深對(duì)閉環(huán)控制系統(tǒng)工作原理的理解。引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)的差異，理解反饋在控制系統(tǒng)中的重要性，并學(xué)會(huì)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。鼓勵(lì)學(xué)生利用“黑箱方法”分析控制系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析和判斷能力。學(xué)習(xí)重難點(diǎn)任務(wù)一：解析閉環(huán)控制系統(tǒng)工作過程學(xué)習(xí)重點(diǎn)：理解閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本工作原理，包括輸入信號(hào)、比較器、控制器、執(zhí)行器和反饋通道等組成部分的功能和相互作用。掌握閉環(huán)控制系統(tǒng)中“反饋”的概念，了解反饋對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和精度的重要性。學(xué)會(huì)通過土壤濕度控制系統(tǒng)體驗(yàn)閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程，并能夠根據(jù)系統(tǒng)方框圖分析系統(tǒng)流程。學(xué)習(xí)難點(diǎn)：深入理解閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)的區(qū)別，特別是反饋機(jī)制對(duì)系統(tǒng)性能的影響。準(zhǔn)確分析閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作流程，包括信號(hào)的傳遞、比較、處理和執(zhí)行等各個(gè)環(huán)節(jié)。通過搭建土壤濕度控制系統(tǒng)，體驗(yàn)并理解閉環(huán)控制系統(tǒng)在實(shí)際情況中的應(yīng)用和調(diào)試過程。任務(wù)二：辨析反饋在控制系統(tǒng)中的作用學(xué)習(xí)重點(diǎn)：明確反饋在控制系統(tǒng)中的基本概念和作用，了解正反饋和負(fù)反饋對(duì)系統(tǒng)性能的影響。掌握通過搭建抽水控制系統(tǒng)模型來體驗(yàn)反饋在控制系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用。學(xué)會(huì)分析帶有反饋的控制系統(tǒng)如何克服干擾因素，使被控量保持穩(wěn)定。學(xué)習(xí)難點(diǎn)：準(zhǔn)確理解反饋的概念和作用，能夠區(qū)分正反饋和負(fù)反饋對(duì)系統(tǒng)的影響。通過搭建抽水控制系統(tǒng)模型，深入理解反饋在自動(dòng)控制系統(tǒng)中如何影響系統(tǒng)行為，并使其按照預(yù)期目標(biāo)運(yùn)行。深入分析控制系統(tǒng)中的干擾因素，理解如何通過反饋機(jī)制來克服干擾，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制精度。教學(xué)方法教學(xué)方法建議任務(wù)一：解析閉環(huán)控制系統(tǒng)工作過程情景導(dǎo)入：通過展示不同植物對(duì)水分需求的差異，引出自動(dòng)灌溉系統(tǒng)的必要性。介紹陳晨的情境和問題，激發(fā)學(xué)生的興趣和思考。理論教學(xué)：詳細(xì)解釋閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本概念和工作原理，強(qiáng)調(diào)反饋在控制系統(tǒng)中的作用。使用方框圖和簡化的流程描述，讓學(xué)生理解輸入、輸出、檢測裝置、比較器、控制器和執(zhí)行器等關(guān)鍵組成部分。實(shí)踐操作：分組進(jìn)行土壤濕度控制系統(tǒng)的搭建，提供必要的材料和工具。指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)控制系統(tǒng)示意圖完成搭建，并連接各個(gè)組件。在搭建過程中，強(qiáng)調(diào)反饋回路的作用和重要性。觀察與分析：指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試和觀察，記錄電磁閥的開啟與關(guān)閉情況。引導(dǎo)學(xué)生思考電磁閥的開啟與關(guān)閉是由什么裝置控制的，理解反饋信號(hào)的作用。.5總結(jié)反思：引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)反饋在控制系統(tǒng)中的核心作用。鼓勵(lì)學(xué)生提出改進(jìn)控制意見，如優(yōu)化策略、提高檢測精度等。任務(wù)二：辨析反饋在控制系統(tǒng)中的作用情景導(dǎo)入：展示雨水收集池和蓄水箱的情境，引出自動(dòng)抽水控制系統(tǒng)的需求。介紹陳晨的問題分析，引出反饋在控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵作用。理論教學(xué)：回顧反饋的基本概念，解釋其在控制系統(tǒng)中的重要作用。分析帶有反饋的控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)的區(qū)別，強(qiáng)調(diào)反饋控制的優(yōu)勢。實(shí)踐操作：分組進(jìn)行抽水控制系統(tǒng)模型的搭建，提供所需的材料和工具。指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)控制系統(tǒng)示意圖連接各個(gè)組件，特別是電極式水位傳感器和潛水泵。在搭建過程中，強(qiáng)調(diào)反饋回路的構(gòu)建和檢測裝置的作用。觀察與分析：指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)的測試，觀察并記錄雨水收集池的水位高度與潛水泵工作狀態(tài)的關(guān)系。引導(dǎo)學(xué)生思考反饋是如何影響系統(tǒng)行為的，特別是當(dāng)水位達(dá)到或低于設(shè)定值時(shí)潛水泵的行為。干擾因素討論：引入干擾因素的概念，分析它們對(duì)控制系統(tǒng)的影響。引導(dǎo)學(xué)生討論如何通過反饋控制來克服干擾，保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性?？偨Y(jié)反思：強(qiáng)調(diào)反饋在控制系統(tǒng)中的核心作用，特別是在保持系統(tǒng)穩(wěn)定性和克服干擾方面的作用。鼓勵(lì)學(xué)生將反饋的概念應(yīng)用到實(shí)際生活中，思考如何改進(jìn)現(xiàn)有的控制系統(tǒng)。拓展活動(dòng)：引入黑箱方法的概念，通過一些示例讓學(xué)生理解其在科學(xué)研究中的應(yīng)用。布置課外作業(yè)，讓學(xué)生嘗試運(yùn)用黑箱方法分析和改進(jìn)一個(gè)簡單的控制系統(tǒng)。課前準(zhǔn)備課前準(zhǔn)備一、教學(xué)目標(biāo)明確理解閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程：學(xué)生將能夠通過實(shí)際搭建和體驗(yàn)土壤濕度控制系統(tǒng)，理解閉環(huán)控制系統(tǒng)如何根據(jù)輸出反饋調(diào)整輸入，以達(dá)到預(yù)期的控制效果。辨析反饋在控制系統(tǒng)中的作用：通過搭建抽水控制系統(tǒng)模型，學(xué)生將能夠感受到反饋機(jī)制如何影響控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。二、材料準(zhǔn)備土壤濕度控制系統(tǒng)材料：控制器濕度傳感器電磁閥集水箱花灑閥門支架土壤和植物（模擬用）抽水控制系統(tǒng)模型材料：雨水收集池（模擬用）沖廁蓄水箱（模擬用）潛水泵水管電極式水位傳感器控制電路模塊容器（用于裝水模擬雨水收集池）工具準(zhǔn)備：鋼絲鉗活動(dòng)扳手十字螺絲刀多用電表（用于調(diào)試電路）三、環(huán)境準(zhǔn)備教室布置：確保教室有足夠的工作空間和安全通道，以避免在搭建和調(diào)試系統(tǒng)時(shí)發(fā)生意外。電源供應(yīng)：確保電源插座安全可靠，便于學(xué)生連接和調(diào)試設(shè)備。四、學(xué)生準(zhǔn)備預(yù)習(xí)任務(wù)：要求學(xué)生提前預(yù)習(xí)閉環(huán)控制系統(tǒng)和反饋機(jī)制的基本理論知識(shí)，對(duì)控制系統(tǒng)的組成和工作原理有一個(gè)基本的了解。分組準(zhǔn)備：將學(xué)生分成小組，每組4-5人，以便在搭建和調(diào)試系統(tǒng)時(shí)能夠互相協(xié)作和學(xué)習(xí)。五、教學(xué)流程設(shè)計(jì)導(dǎo)入新課：通過引入生活中常見的閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)例（如自動(dòng)恒溫空調(diào)、自動(dòng)門等），激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引出本課的主題。任務(wù)一解析：講解土壤濕度控制系統(tǒng)的原理，引導(dǎo)學(xué)生理解閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本概念和組成部分。動(dòng)手實(shí)踐：學(xué)生分組進(jìn)行土壤濕度控制系統(tǒng)的搭建和調(diào)試，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，回答預(yù)設(shè)的問題，感受閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程。任務(wù)二解析：介紹反饋機(jī)制在控制系統(tǒng)中的重要性，以及抽水控制系統(tǒng)模型的原理和構(gòu)建方法。再實(shí)踐：學(xué)生分組進(jìn)行抽水控制系統(tǒng)模型的搭建和測試，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析反饋機(jī)制如何影響控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性?？偨Y(jié)歸納：引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)閉環(huán)控制系統(tǒng)和反饋機(jī)制的特點(diǎn)和作用，對(duì)比開環(huán)控制系統(tǒng)，加深學(xué)生對(duì)控制系統(tǒng)的理解。拓展思考：通過提出“如何利用反饋機(jī)制改進(jìn)現(xiàn)有控制系統(tǒng)”等問題，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問題中，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。教學(xué)媒體教學(xué)媒體準(zhǔn)備一、教學(xué)媒體選擇實(shí)物模型：土壤濕度控制系統(tǒng)和抽水控制系統(tǒng)模型的實(shí)物搭建。這有助于學(xué)生直觀地理解和感受閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理和反饋的作用。交互式多媒體課件：用于展示控制系統(tǒng)的工作過程、方框圖以及流程圖。利用動(dòng)畫效果來展示控制系統(tǒng)內(nèi)部的信息傳遞和反饋過程，使學(xué)生更易于理解。實(shí)驗(yàn)器材：包括控制器、濕度傳感器、電磁閥、集水箱、花灑、閥門、支架、電極式水位傳感器、控制電路模塊、水管等。用于搭建實(shí)際的土壤濕度控制系統(tǒng)和抽水控制系統(tǒng)模型，使學(xué)生通過實(shí)踐加深理解。多媒體投影設(shè)備：用于展示PPT、動(dòng)畫、視頻等教學(xué)資源，便于學(xué)生集體觀看和學(xué)習(xí)。多用電表：用于檢測電路中的電壓、電流等參數(shù)，幫助學(xué)生理解電路的工作原理。二、教學(xué)媒體使用說明實(shí)物模型：在課前準(zhǔn)備好土壤濕度控制系統(tǒng)和抽水控制系統(tǒng)模型，并放置在易于觀察的位置。在講解控制系統(tǒng)工作過程和反饋?zhàn)饔脮r(shí)，利用實(shí)物模型進(jìn)行展示，使學(xué)生能夠直觀地理解控制系統(tǒng)的工作過程。交互式多媒體課件：在課前制作好交互式多媒體課件，并加載到投影設(shè)備上。在講解過程中，適時(shí)地展示控制系統(tǒng)的方框圖、流程圖以及動(dòng)畫演示，幫助學(xué)生更好地理解控制系統(tǒng)的工作原理和反饋?zhàn)饔?。?shí)驗(yàn)器材：在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，分發(fā)實(shí)驗(yàn)器材給學(xué)生，指導(dǎo)學(xué)生按照步驟搭建土壤濕度控制系統(tǒng)和抽水控制系統(tǒng)模型。在實(shí)驗(yàn)過程中，引導(dǎo)學(xué)生觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，思考并回答問題。多媒體投影設(shè)備：在教學(xué)過程中，適時(shí)地利用多媒體投影設(shè)備展示PPT、動(dòng)畫、視頻等教學(xué)資源，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果。多用電表：在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，指導(dǎo)學(xué)生使用多用電表檢測電路中的電壓、電流等參數(shù)，幫助學(xué)生理解電路的工作原理。同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)行調(diào)試和優(yōu)化控制系統(tǒng)模型。三、教學(xué)媒體應(yīng)用效果預(yù)期通過實(shí)物模型和交互式多媒體課件的展示，學(xué)生能夠直觀地理解閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程和反饋?zhàn)饔茫岣邔W(xué)習(xí)興趣和效果。通過實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的實(shí)踐操作，學(xué)生能夠親手搭建控制系統(tǒng)模型，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，加深對(duì)控制系統(tǒng)工作原理和反饋?zhàn)饔玫睦斫?。通過使用多用電表檢測電路參數(shù)，學(xué)生能夠更好地理解電路的工作原理，提高實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)踐能力。整體上，通過教學(xué)媒體的輔助應(yīng)用，能夠使學(xué)生更加深入地理解閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程和反饋?zhàn)饔?，提高教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。

教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)設(shè)計(jì)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)意圖活動(dòng)一：創(chuàng)設(shè)情境生成問題通過展示不同植物對(duì)水分需求的圖片或視頻，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到不同植物需要不同的水分管理方式。引入陳晨的情境，提出問題：“如果我們要為不同植物設(shè)計(jì)一個(gè)能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)澆水量的系統(tǒng)，應(yīng)該如何設(shè)計(jì)？”引導(dǎo)學(xué)生思考定時(shí)澆水和根據(jù)土壤濕度調(diào)節(jié)澆水量的區(qū)別，并討論方案設(shè)計(jì)的不同點(diǎn)。觀察圖片或視頻，了解不同植物的水分需求。思考并討論陳晨的問題，提出自己的設(shè)計(jì)方案。分析定時(shí)澆水和根據(jù)土壤濕度調(diào)節(jié)澆水量的優(yōu)缺點(diǎn)。通過創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)學(xué)生對(duì)閉環(huán)控制系統(tǒng)應(yīng)用的興趣，并引導(dǎo)學(xué)生思考問題，激發(fā)求知欲?；顒?dòng)二：調(diào)動(dòng)思維探究新知介紹閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本概念和工作原理，以及土壤濕度控制系統(tǒng)的構(gòu)建方法。指導(dǎo)學(xué)生搭建土壤濕度控制系統(tǒng)，包括控制器、濕度傳感器、電磁閥等部件的連接。引導(dǎo)學(xué)生觀察并思考電磁閥的開啟與關(guān)閉與哪些因素有關(guān)。跟隨教師指導(dǎo)，搭建土壤濕度控制系統(tǒng)。觀察系統(tǒng)工作過程，記錄電磁閥的開啟與關(guān)閉情況。思考并回答教師提出的問題，理解閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理。通過實(shí)際操作，讓學(xué)生親身體驗(yàn)閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程，加深對(duì)閉環(huán)控制系統(tǒng)概念的理解。活動(dòng)三：調(diào)動(dòng)思維探究新知介紹反饋在控制系統(tǒng)中的作用，以及抽水控制系統(tǒng)模型的搭建方法。指導(dǎo)學(xué)生搭建抽水控制系統(tǒng)模型，并測試其工作效果。引導(dǎo)學(xué)生觀察并記錄雨水收集池的水位高度與潛水泵工作狀態(tài)之間的關(guān)系。跟隨教師指導(dǎo)，搭建抽水控制系統(tǒng)模型。測試系統(tǒng)工作效果，觀察并記錄數(shù)據(jù)。分析數(shù)據(jù)，理解反饋在控制系統(tǒng)中的作用。通過搭建抽水控制系統(tǒng)模型，讓學(xué)生直觀感受反饋在控制系統(tǒng)中的作用，進(jìn)一步加深對(duì)閉環(huán)控制系統(tǒng)概念的理解?；顒?dòng)四：鞏固練習(xí)素質(zhì)提升布置練習(xí)題，讓學(xué)生分析其他閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理和反饋?zhàn)饔?。引?dǎo)學(xué)生討論干擾因素對(duì)控制系統(tǒng)的影響及克服方法。介紹黑箱方法及其在科學(xué)研究中的應(yīng)用。完成練習(xí)題，分析其他閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理和反饋?zhàn)饔?。討論干擾因素對(duì)控制系統(tǒng)的影響及克服方法。了解黑箱方法及其在科學(xué)研究中的應(yīng)用。通過鞏固練習(xí)和討論，加深對(duì)閉環(huán)控制系統(tǒng)工作原理和反饋?zhàn)饔玫睦斫?，同時(shí)拓展學(xué)生的知識(shí)面，提高他們的綜合分析能力。課堂小結(jié)作業(yè)布置課堂小結(jié)本節(jié)課我們深入探討了閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程，并通過兩個(gè)實(shí)踐活動(dòng)——搭建土壤濕度控制系統(tǒng)和抽水控制系統(tǒng)模型，感受了閉環(huán)控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的運(yùn)作原理。在土壤濕度控制系統(tǒng)中，我們了解到閉環(huán)控制系統(tǒng)通過濕度傳感器檢測土壤濕度，并將這一信息反饋給控制器，控制器根據(jù)設(shè)定值與檢測值的比較結(jié)果，控制電磁閥的開關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)植物澆水量的自動(dòng)調(diào)節(jié)。在抽水控制系統(tǒng)模型中，我們體驗(yàn)了電極式水位傳感器如何檢測水位并通過控制器控制潛水泵的啟動(dòng)與停止，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抽水的功能。這兩個(gè)活動(dòng)使我們深刻認(rèn)識(shí)到反饋在閉環(huán)控制系統(tǒng)中的重要作用。反饋不僅使得系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整輸出以匹配輸入，還能有效克服干擾因素的影響，確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。通過閉環(huán)控制系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，我們還能更好地理解黑箱方法的概念和應(yīng)用，認(rèn)識(shí)到在科學(xué)研究和日常生活中，可以通過研究系統(tǒng)的輸入和輸出來推斷系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能。作業(yè)布置案例分析：請(qǐng)同學(xué)們搜索或設(shè)想一個(gè)生活中運(yùn)用閉環(huán)控制系統(tǒng)的例子（除了今天課堂實(shí)踐的案例），分析其閉環(huán)控制的工作原理和流程，并寫出書面報(bào)告。實(shí)踐操作：在條件允許的情況下，請(qǐng)同學(xué)們嘗試設(shè)計(jì)并制作一個(gè)簡單的閉環(huán)控制系統(tǒng)（例如自動(dòng)燈光調(diào)節(jié)系統(tǒng)，當(dāng)光線不足時(shí)自動(dòng)開燈，光線足夠時(shí)自動(dòng)熄燈），記錄下設(shè)計(jì)思路、制作過程和測試結(jié)果，形成一份完整的實(shí)踐報(bào)告。理論思考：分析開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)各自的優(yōu)缺點(diǎn)。討論黑箱方法在日常生活和科學(xué)研究中的應(yīng)用，并舉例說明。思考如何在實(shí)際應(yīng)用中克服控制系統(tǒng)中的干擾因素。以上作業(yè)旨在鞏固同學(xué)們對(duì)閉環(huán)控制系統(tǒng)工作原理的理解，提升實(shí)踐操作能力，并培養(yǎng)分析和解決問題的能力。請(qǐng)同學(xué)們認(rèn)真完成，并于下次課前提交。板書設(shè)計(jì)板書設(shè)計(jì)：一、標(biāo)題閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程二、任務(wù)一閉環(huán)控制系統(tǒng)解析輸入：設(shè)定的土壤濕度輸出：土壤濕度檢測裝置：濕度傳感器控制器：根據(jù)濕度信號(hào)控制電磁閥執(zhí)行器：電磁閥（控制水流量）反饋：土壤濕度信號(hào)返回到輸入端技術(shù)體驗(yàn)搭建土壤濕度控制系統(tǒng)體驗(yàn)?zāi)康模焊惺荛]環(huán)控制系統(tǒng)工作過程核心問題：電磁閥的開啟與關(guān)閉取決于濕度傳感器的信號(hào)方框圖繪制閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖（圖4-26、圖4-27）解釋方框圖中各部分的作用三、任務(wù)二反饋在控制系統(tǒng)中的作用定義：輸出量通過檢測裝置返回到輸入端并與輸入量進(jìn)行比較的過程作用：調(diào)整系統(tǒng)行為，使系統(tǒng)沿預(yù)期目標(biāo)運(yùn)行技術(shù)體驗(yàn)搭建抽水控制系統(tǒng)模型體驗(yàn)?zāi)康模焊惺芊答佋诳刂葡到y(tǒng)中的作用核心部件：電極式水位傳感器（檢測反饋裝置）干擾因素定義：除輸入量外，引起被控量變化的因素處理：閉環(huán)控制系統(tǒng)能克服干擾，使被控量穩(wěn)定開環(huán)與閉環(huán)比較開環(huán)：不能自動(dòng)糾正偏差，需人工干預(yù)閉環(huán)：能自動(dòng)糾正偏差，控制精度高四、黑箱方定義：通過輸入與輸出關(guān)系推測系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其功能應(yīng)用實(shí)例：中醫(yī)看病、買西瓜、腦電波研究五、課堂小結(jié)閉環(huán)控制系統(tǒng)通過反饋實(shí)現(xiàn)對(duì)被控量的精確控制反饋是閉環(huán)控制系統(tǒng)的核心，起著自動(dòng)調(diào)整、糾偏的作用黑箱方法提供了一種不打開系統(tǒng)也能研究其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能的方法六、作業(yè)布置繪制一個(gè)簡易的閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖，并描述其工作原理。結(jié)合生活實(shí)例，解釋一個(gè)使用黑箱方法的場景，并簡要說明其原理和應(yīng)用。思考并描述一個(gè)你認(rèn)為可以運(yùn)用閉環(huán)控制系統(tǒng)改進(jìn)的日常生活或工作場景。教學(xué)反思一、教學(xué)內(nèi)容與目標(biāo)的達(dá)成在本次教學(xué)中，我圍繞“閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程”和“反饋在控制系統(tǒng)中的作用”兩個(gè)核心任務(wù)進(jìn)行了教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施。通過搭建土壤濕度控制系統(tǒng)和抽水控制系統(tǒng)模型兩個(gè)技術(shù)體驗(yàn)活動(dòng)，學(xué)生成功感受到了閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程，并深入理解了反饋在控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵作用。1.閉環(huán)控制系統(tǒng)工作過程通過搭建土壤濕度控制系統(tǒng)，學(xué)生了解了閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成和工作原理。通過實(shí)際操作和觀察，學(xué)生能夠明確系統(tǒng)如何通過傳感器檢測土壤濕度、與給定值比較，并根據(jù)偏差控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)（電磁閥）的工作，從而達(dá)到預(yù)期的控制效果。整個(gè)過程中，學(xué)生不僅學(xué)習(xí)了理論知識(shí)，還通過實(shí)踐加深了對(duì)閉環(huán)控制系統(tǒng)工作過程的理解。2.反饋在控制系統(tǒng)中的作用