4.3 简单控制系统的设计 (第1课时)教学设计-2023-2024学年高中通用技术粤科版（2019）必修 技术与设计2

通用技术教学设计 年级 高二年级 教科书版本 及章节 广东教育出版社 广东科技出版社 必修二《技术与设计 2》第四章 课题 第三节 简单控制系统的设计(第 1 课时) 课型 新授课 执教人 1. 教学内容分析 本节是粤科版通用技术必修二《技术与设计 2》第四章控制及其设计第三节简单控制 系统的设计。本节课是本章的核心知识之一，内容包括控制系统设计概论、根据控制系 统的控制要求， 确定被控量、控制量， 根据《普通高中通用技术课程标准（2017 年版 2020 年修订）》要求， 学生应学会进行简单的控制系统的方案设计， 能根据方案设计要求搭建 一个简易的控制系统装置，并调试运行和综合评价，提出改进方案。 结合教材内容，本课的教学重点放在系统设计的步骤、简单控制系统的模型搭建和 系统测试上。 2. 学习者分析 通过第一节了解控制和第二节控制系统的组成与描述的学习，学生对控制系统的概 念和基础知识以及描述已经有了一定的认识和理解，但是还不具备使用控制系统的知识 解决实际问题的能力。本节课通过生活中常见的产品-感应水龙头控制系统的分析与实 践，让学生掌握简单控制系统的设计步骤和方法，学会制订控制系统的设计方案，运用 控制系统设计的知识解决实际问题，达到学以致用的目的。 3. 学习目标确定 技术意识：能够结合具体案例进行分析，养成撰写简单控制系统设计方案的意识和 能力。 工程思维：通过本组控制系统设计案例的分析，理解简单控制系统设计的基本流程， 领悟控制思想和方法在具体技术实践活动中的运用。能基于控制原理和系统分析方法将 案例中各部件之间的关系通过控制系统框图表达出来，形成实际的工程意识和思维。 创新设计：能根据案例情境要求和现有条件限制，提出一个或多个设计方案，进行 简单的技术实践活动。 图样表达：能阅读常见的技术图样，绘制简单的控制框图表达与交流控制系统的组 成和控制过程。 物化能力：能根据方案设计要求，选择合适的材料和工具，并将方案转化为模型或 原型，且根据实际需要对已有模型或原型进行改进和优化。逐渐形成物化过程中严谨细 致、精益求精的工作态度。 4. 学习重点难点 重点： （1）掌握简单控制系统设计的一般方法和步骤； （2）制订控制系统的设计方案； （3）开环控制系统、闭环控制系统的模型搭建和系统测试。 难点： （1）引导学生使用控制系统设计的知识解决生活实际问题； （2）模型中电路的理解和连接。 5. 学习评价设计 （1）过程性评价 学生自评：学生通过雷达图对本组作品进行自我评价赋分。 学生互评：学生在探究学习过程中，利用智慧教学平台，记录学习过程和阶段性成果； 其他同学可以在学习任务单和课堂上，对其他组的作品进行点赞、赋分或发表评论。 教师评价：整个学习过程中，通过利用智慧教学平台，实时对学生的作品进行点评，帮 助学生完成高质量的作品。 （2）总结性评价 学生自评：学生通过雷达图对本组作品进行自我评价赋分。 学生互评：其他小组展示作品后，对同学的作品进行点赞、赋分或点评。 （3）教师评价：对学生完成的学习成果进行有效点评；通过 UMU 平台对学生进行学业评 价，可以把考评结果从后台导出，查看学生学习效果。 6. 学习活动设计 教师活动 学生 活动 环节一：（发现问题） 发现问题： 从这组通用技术兴趣小组收集的图片资料中，你能发现什么问题？ 生：易于产生交叉感染！ 师：发现了这么重要的问题，我们应该如何解决呢？ 学生 积极 思考 踊跃 发言 设计意图说明： 激发学生关心生活和社会热点，激发其学习控制与设计的兴趣，回顾红外感应水龙头的 制作过程，为动手制作做铺垫。培养学生自主探究学习和小组合作学习的习惯。 环节二： （分析问题） 【项目活动 1】 金点子 PK 赛： 请组内讨论， 利用上节课学到的电子元器件， 设计一种方案， 实现无接触给手消 毒（分组汇报）。 学 生 活动： 学 生 思考， 展 开 激 烈 的 讨 论。 生 1：由红外感应水龙头得到启示，设计红外自动感应手部消毒设备…… 生 2：受脚踩垃圾箱或脚踩冲水马桶的启发，设计一种机械的以脚踩代替手按压 的方式实现手非接触地消毒…… 生 3：使用超声波传感器设计…… 生 4：使用压力传感器设计…… 生 5：使用夜语音识别传感器设计…… 等等。 2. 玩火箭对接游戏，确定控制方框图： 无接触手部消毒控制系统的控制方框图如下： 学 生 踊 跃 发言。 学 生 积 极 参与 通过西沃白板 5“拖动 ”的课堂活动，检查知识点“控制系统设计的基本流 程”的预习情况： 学 生 积 极 参与 学 生 积 极 参与 回到分析问题环节， 提问的方式找出控制目的、被控量和控制要求（即设计指标）