4.1 开环控制与闭环控制说课稿-2023-2024学年高中通用技术粤科版（2019）必修技术与设计2

开环控制与闭环控制说课稿 长沙市望城二中蒋小红 一、说教材 (一)教材分析与处理 说课内容选自广东版通用技术必修2第四章控制与设计。本章由四节组成， 在内容的编排上，分为4个层次，即了解（第一节了解控制）→探究（第二节控 制系统的组成和描述)→设计（第三节简单控制系统的设计）→提高（第四节控 制中的干扰)。 我将第一节中的“控制”、“手动控制和自动控制”设计为本章的第一课时， 而将这节的“开环控制和闭环控制”部分与第二节“控制系统的组成”部分进行 有机整合，作为本章第二课时即今天的说课内容，节约了本章的课时量，同时也 为第三节简单控制系统的设计奠定了一定基础。 (二)教学目标 1、知识与技能： (1)理解开环控制与闭环控制： (2)了解控制系统的组成及各部分的作用。 2、过程与方法： 通过提出解决城市高层住宅的二次供水问题作为挑战任务，引导学生掌握 4C学习方法（联系Connect、建构Construct、反思Contemplate、延续 Continue)。 3、情感、态度与价值观： 学以致用，增强学生自主探究、勇于创新和实践的意识，深刻体会通用技术课 程价值所在 (三)教学重点： 开环与闭环控制系统的应用。 (四)教学难点： 1、开环与闭环控制系统的区分： 2、控制器、控制量、被控对象和被控量等概念。 二、说学情 “开环控制与闭环控制”对于学生来说是全新的内容，以前从未接触过。而 在传统的教学方法中，教师照书念词，照图解说，空对空地问，空地空地答，即 使有PPT课件、FLASH动画，学生对众多的技术术语感觉还是一头雾水，常常 强迫性被动性地来接受新知识。 三、说教学策略 为了改变上述局面，教学器材借助乐高机器人套件和必修2套件，教学过程 采用以建构主义学习理论为基础的4C教学模式，它具体包括联系(Connect)、 建构(Construct)、反思(Contemplate)、延续(Continue)四个环节。 四、说教学过程 (一)联系环节：通过展示城市高层住宅图及高层住宅二次供水原理示意图 将学生已有知识和经验与高层住宅供水问题相联系，用任务驱动法促使学生学 习。来自农村的很多学生会由此联想到自己家中的水塔抽水时常常外流的苦恼， 从而唤起他们强烈的求知欲。 (二)建构环节：引导学生在已有的简单电路知识上观察与探讨已搭建的水 位控制系统模型并进行优化改进。首先展示原方案让学生观察并演示原模型。 【原方案】：器材一XT控制器、微型抽吸水泵、电池组、电磁继电器、水罐等： 控制方式一一简单开关控制或NXT定时控制。（图一） 数据连接线 图 图二 图三 然后让学生【讨论】：刚才演示的水位控制系统会出现什么问题？如何进行改进？ 请提出改进方案1的设计思路。由观察学生明显发现原方案水会溢出从而知道控 制精度和自动化程度不高，顺其自然想找出一些解决办法。最后再与学生一起小 结改进方案1。 【方案1】：器材一NXT控制器、微型抽吸水泵、电池组、电磁继电器、水罐、 数据连接线1条等（图二）： 控制方式一一设定水位控制，即在NXT与水罐之间增加一条数据连 接线作为水位传感器，并在XT中输入简单程序来实现控制。（图三） (三)反思环节：由浅入深、循序渐进引导学生对建构出来的原模型和改进后的 模型进行思考，引出新知识。 首先展示两种方案的控制过程图，然后提出4个有梯度的思考题引出新的知 识。【思考】：(1)原方案与方案1的输入和输出分别是什么？试从输入和输出的 角度分析方案1与原方案的主要区别是什么？（从输入和输出的角度理解开环与 闭环控制)(2)方案1中什么使得输出量的改变对系统控制的过程产生直接影 响？（水位传感器一一引出反馈环节），由第1、2两个问题，学生能想到分别从 输入、输出及反馈环节的角度来区分开环与闭环控制，并且知道原方案的开关控 制与定时控制是开环控制，方案1的设定水位控制是闭环控制。为了强调开环也 可能存在反馈环节但不影响控制作用，趁热打铁，提出【思考】：(3)有反馈环 节的控制系统一定是闭环控制系统吗？请举例说明。由【思考】：(4)上述两种 方案中的控制系统有什么相同点？（都有命令的发出者，都有被控对象，都有命 令的执行者…一一引出控制系统的组成)，学生会自然而然去接受控制器、控 制量、被控对象、被控量等概念。先用生活化语言引出再转化成概念化语言，同 时强调控制量与被控量的区分。 最后分别用【试一试】和【马上行动】两个活动来加深对这些概念的理解。 特别是在【马上行动】中，许多学生对机器人很感兴趣，迫不及待地问我什么时 候让他们自己来设计与制作机器人控制系统，显然已激起他们设计与制作欲望， 为下节奠定了基础。 (四)延续环节：引导学生进一步优化改进模型。首先让学生【讨论】：改进 方案1是否还存在什么问题？若存在问题，如何进行改