4.4 控制系统的设计与实施 说课教学设计-2023-2024学年高中通用技术苏教版（2019）必修《技术与设计2》

《控制系统的设计与实施》说课稿 尊敬的各位评委、老师，大家好！ 我说课的内容是苏教版《技术与设计 2》第四章第四节《控制系统的设计与 实施》。本次说课包括七部分：说教材、说学情、说学科核心素养、说教学重难 点、说教法、说教学过程和说板书 一、说教材 在前面的学习中，学生已经了解了结构、流程、系统、控制与设计的关系。 设计是技术的重要组成部分之一，而且《技术与设计 2》大部分都是围绕设计这 个主题展开的。 本节课主体内容是开环控制系统--定时浇水控制系统的制作， 把它作为学生 动手操作实践对象， 同时对闭环控制系统采用书本案例和两个典型案例的分析的 来做略讲。 二、说学情 学生通过前一阶段的学习已了解了开环控制系统和闭环控制系统， 对其工作 原理也有了较好的认识。不少学生也通过对日常生活的观察而产生了自己设计一 个的想法。所以本次课就向学生主要展示开环控制系统的设计与实施， 让学生了 解到一个控制系统实施起来需要知道什么、了解什么、掌握什么。 三、说学科核心素养： 技术意识：通过本节课的学习，使得学生在技术活动的过程中：能够从系统 目的入手，准确切入，在明确控制目的的同时对整个控制系统有全局意识。 工程思维：能够通过控制系统设计的过程，通盘考虑影响系统的各个干扰因 素，并养成日常思考的习惯。 创新设计：能够发现用户的多方面需求以及需求之间的关联性，多角度分析 需要解决的技术问题；能够根据设计对象和现有条件制定解决技术问题的一种或 多种方案。 图样表达：能准确判断系统方框图的各个组成部分。 让学生在技术意识、工程思维、创新设计、图样表达等方面得到充分锻炼。 四、说教学重难点： 1.重点：定时浇水系统的实施 2.难点：定时浇水系统的设计 五、说教法 本节课采用视频引入和学生动手实际操作的方式使得内容显得生动形象， 再 通过举例与案例的讨论、分析、学生合作探究等形式， 避免抽象的谈问题， 增强 学生的设计思考能力。 考虑到学生的知识与经验以及教具的局限性， 所以本节课在内容上侧重“开 环控制系统”的设计与实施，对“闭环控制系统”进行了弱化。 六、说教学过程 【说导入】观影《松下智能家居控制系统》 设计意图：通过观影来感受智能家居给家庭生活带来的影响，同时提醒学生注 意观察出现的控制系统。 【说新课】 【一】探究控制系统的设计要素。 系统设计的一般思路 控制的目的？ 被控对象是？ 被控对象的特性？ 控制量和被控量？ 外界的主要干扰因素？ 怎样的方案既达到目的、又经济、易于实现？ 设备和元件？ 设计意图：将控制系统设计的要素转化为系统设计的一般思路，使得学生对控 制系统设计有所体会。 【二】技术体验：搭建定时浇水控制系统 【动手行动】学生根据书本图例，利用提供的材料，设计定时浇水系统 设计意图：锻炼学生系统设计能力和动手能力，依托书本图例，设计出行之有 效的定时浇水系统。 【学生活动】 回答以下问题： 1、控制目的： 定时浇水 2、被控对象： 出水管 3、执行器： 水泵 4、控制量： 水 5、主要干扰因素：水流速度、大小 设计意图：在学生对自身设计的定时浇水系统运行后，以问题的形式让学生对 系统的各个要素加深理解。 【学生活动】思考： 1.回流管的作用？ 2.三盆花和五盆花的出水量一样吗？ 3.是否有其他方法减少出水量？ 设计意图：让学生进一步的对定时浇水系统有更深的探索，独立思考出如何改 进自己设计的定时浇水系统。 【典型示例 1】声光控灯 设计意图：通过典型事例题，加深对开环控制系统的设计认识，同时提问学生， 要求学生准确回答，既增强学生应对能力，又对知识进行了再次巩固，同时与 学生的互动讲解又能激发学生的积极性。 【三】技术体验 2——设计制作雨水收集池水位报警和水位控制系统 1、闭环控制系统的设计 简单的闭环控制系统，基本要求： 第一，一个闭环控制系统要正常工作，首先必须是稳定的。 第二， 控制系统的控制精度必须符合要求， 即系统的输出量与给定值之差应控制 在允许的范围之内。 第三，闭环控制系统应有较好的抗干扰性能。 设计意图：先把闭环控制系统的设计要求略做阐述，几项控制要求之间往往会 产生矛盾，需要结合具体问题全面解决或有所侧重地解决。 2.设计分析——雨水池水位控制系统 情景引入：当雨水收集池的水位升到溢水口时，发出声音报警；当雨水收集池的 水位到达溢水口时，把水抽到高处的冲厕蓄水箱；当雨水收集池的水位降到水池 高度的 1/4 时，停止抽水。 主要过程：报警系统与水位控制系统 1.报警控制系统方框图： 2 ．水位控制系统方框图： 设计意图：通过情景引入和书本案例，让学生进一步对系统方框图的各个组成部分有清晰 的认识。 【学生活动】 1.一般情况下，要实现高水位开始抽水、低水位停止抽水，要用两个传感器。你 是否能