4.1 控制和控制系统的认识（教案）-高中通用技术必修技术与设计2人教版

这么冷，这么黑，在宿舍我真的不想开关灯。不想开关灯的。大事情。就是开灯。1.0版本。手动开灯。宿舍开灯2.0版本。小爱同学把灯打开。宿舍开灯在电影院吗？宿舍开灯5.0版本。同学把灯关了。欢迎大家点赞投币。 无人驾驶汽车是一种智能汽车，也称之为轮式移动机器人，主要依靠车内的以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶。通过车载传感系统感知获得的道路、车辆位置和障碍物信息等周围环境信息，自动规划行车路线，控制车辆的转向和速度，从而使车辆能够安全可靠地在道路上行驶，到达预定目标。无人驾驶汽车涉及人工智能、传感技术、地图技术以及计算机科学等诸多前沿科技的综合技术，在国防和国民经济领域具有广阔的应用前景。 大家好，我是且坐听风。这个视频我们来学习使用光敏电阻做一个路灯控制的一个电路。光敏电阻是受光照条件影响，它的电阻会发生变化的一个器件。光敏电阻如果光照强的时候，它的电阻是比较小的。如果它的光照比较弱，也是到晚上的时候，它的电阻是较大的。利用它的这个特性，我们就可以实现一个路灯控制的一个电路模型。电路很简单，利用一个10K欧的电阻和一个我们的光敏电阻进行分压。这里就是一个分压电路，通过这里的分压电路之后，控制我们这里三管。如果这里的电压大于0.7伏，也就是它分到电压高于0.7伏了，那么这个三极管处于导通状态，那么这个灯就能点亮，否则我们这个灯就不亮。此处221作为我们LD灯的限流电阻，9013是一个NPN型的三极管。下面我们就把这个电路搭建起来。然后限流电阻接上去。LED灯是长正短负。然后我们来积极的话，通过这里进行控制他们的上面这个电阻和下面这个电阻接的地方。这中间进行去连到我们三极管的积极，然后将我们的电阻的可调这个端接到我们的电源去，然后将两个接地接在一起，这边是接三极管，然后这边接到我们二。这个时候这个电路就基本上就搭建完成了。下面一步就是我们去把我们的电源接进去，这个是一个正极的，我选择的是正5伏的电源，正5伏的电源就可以进行演示了。然后另外一边我们接到这里那个负极我们接到这里去。好，我们先上电看一下这个效果。我们可以看到现在亮的时候，就是天亮的时候，有光线的时候，我们这个LD灯是不亮的。那么当我们的这个模拟，我们天黑把它罩住的时候，我们就可以发现这个灯就点亮了。这就是我们的一个路灯控制的一个效果。白天的时候这个灯不亮，晚上的时候这个灯就能点亮。这就是我们利用光敏电阻制作的一个路灯控制电路的模型。喜欢电子控制技术的朋友可以关注我，学习更多的电控知识。这个视频就讲解这么多，谢谢大家。 课题 4.1 控制和控制系统的认识 课时 1课时 教材版本 人教版通用技术必修技术与设计2 教学目标 技术意识： 1.知道控制在生产和生活中的应用，感受控制技术的普遍性，提升技术层面的认识。 工程思维： 1.能通过分析控制系统实例，了解不同控制方法的特点，会辨析手动控制、自动控制、智能控制。 物化能力： 1.能对简单控制实例如台灯模型、路灯模型等进行组装，增强物化能力。 教学重难点 重点：理解控制和控制系统的含义 难点：了解控制的方法 学情分析 控制是生活中较为常见的技术现象，在此之前学生没有从技术理论层面分析和理解。本节将通过案例分析、技术体验让学生掌握手动控制、自动控制、智能控制的相关概念。 课前准备 教学硬件环境：多媒体教室 教学资源：PPT课件、视频素材 教学环节 教学过程 一、 课堂导入 创设情境 教师活动： 请学生观看视频,提问：从视频中你观察到了什么？请说说你的感想。 预设：观察到宿舍开关灯的方式多种多样，有手动开灯、有智能语言开灯、充电感应开灯、人体感应开灯灯，方式不一样，效果（效率）不一样。 师：从开灯的方式我们可以发现，事物可能朝着我们期望的方向发展，也可能是非期望方向发展，为了使事物朝着我们期望的方向发展，就需要使用一些手段，这个过程就是控制。 学生活动： 观看视频，思考并回答问题。 设计意图： 通过学生熟悉的开关灯的多种方式来导入新课，激发学习热情，并让学生初步感受到控制现象的存在。 二、 基于案例 新知讲解 （一）控制和控制系统的含义 教师活动： 讲授控制的含义：人们按照自己的意愿，通过改变条件，促使事物向着期望的目标发展，就形成了控制。 讲授控制系统的含义：一个控制过程的实现，往往要经过若干个环节，这些环节构成一个系统，称为控制系统。 师：控制现象在我们的生活中是普遍存在的，请尝试寻找生活中的控制 预设：骑自行车、遥控器切换电视频道、水泵抽水、刷地铁卡过闸机、感应水龙头出水、遥控器调节空调温度...... 课后，也请同学们观察周围环境，发现需要实施控制的问题，并拍照记录。比如可以观察教室、宿舍、家中等等场所有哪些需要控制的问题。 师：那么，要理解控制现象，就需要明确控制的对象是什么，控制要达到什么样的目的，采取了怎样的控制手段。 接下来，就请分析常见的控制事例，完成以下表格。 对比不同控制事例的控制手断，你能发现它们的区别吗？ 比如，开关灯与感应水龙头的开关，它们的控制手动一样吗？ 预设：不一样，一个有人按开关一个不用人控制。 学生活动： 认真听讲，认识控制的含义。 思考并回答问题。 从控制对象、控制目的、控制手段来分析常见的控制事例，完成表格。 分析案例并尝试回答问题。 设计意图： 通过对常见控制现象的举例与分析，帮助学生理解控制的含义。 （二）控制的方法 教师活动： 师：像让灯亮起来需要人开关这种方式就是手动控制，而像感应水龙头这种根据传感器检测自动出水的方式就是自动控制。这就是控制的不同方法。按照是否有人参与，我们可以把控制分为手动控制、自动控制、智能控制。 再比如：以前洗衣服用的手洗，这种需要人直接或全程参与的方式是手动控制，再到洗衣机出现，我们只需要按照放好衣物和洗涤剂，让洗衣机按照设定好的程序完成洗衣过程，不需要人的干预的，就是自动控制。而到现在的智能时代，又有了能够根据衣物质量和材质确定放多少水喝洗涤剂的智能洗衣机，这种类似人一样有智能的控制方式，就是智能控制。智能控制是自动控制的升级。 接下来，通过3个具体案例，学习几种控制方式的特点。 案例1：画画 想一想：为什么有些人画得细节满满，有些人却是几笔涂鸦？画画的水平与什么有关？ 总结：手动控制的控制效果与控制者的技能高低、心理状态、生理状态、外部环境等因素有较大的关系。 案例2：指南车 先观看视频，了解指南车的原理 思考：指南车属于哪种控制？ 预设：机械自动控制，因为不需要人的干预，只需设定好木人的指向、车轮距离，齿轮的大小、转速等，就可以自动指示方向。 师：这属于自动控制的一种，自动控制的方式还有：力（机械）控制、热（温度）控制、电控制、磁控制、光控制、声控制等等。 案例3：无人驾驶汽车 观看视频，并讨论无人驾驶汽车如何体现智能控制的特点。 体现智能控制的特点：像人类一样进行决策。根据传感器采集到的道路、车辆、障碍物等信息，规划行驶路线，控制车速和转向，使车辆安全行驶。当汽车遇到紧急情况，迅速做出决定是否刹车、转向、变速。 立即行动：分析以下控制现象是自动控制还是手动控制 师：从这些例子中，我们可以看到“控制”在生活中的应用很是普遍。 学生活动： 跟随教师的思路学习控制的方法。 学习控制的例子。 观看视频、分享、讨论问题，描述不同控制的特点。 判断控制现象的控制方式，完成表格。 设计意图： 通过案例分析，让学生了解不同控制方法的特点，正确辨析控制类型。 （三）控制的应用 教师活动： 其实控制的应用自古有之，到了近代更是得到了迅速发展。在社会生活和生产的各个领域，控制都得到了广泛的应用。 下面我们将从生活、生产、国防这几个方面来感受控制的广泛应用。 1.控制在生活中的应用 在智能时代，控制现象更加自动化、智能化，就比如智能家居。 现在，开门锁不再只限于钥匙、指纹解锁，还可以通过人脸识别来解锁。开关灯，也可以使用智能语言助手，与灯光进行互动。还可以远程控制各种家电，手机一键发送信息，家电接收到信息，就可以进行工作，一回到家就可享受适宜的温度、美味的饭菜。 等等。 问：除了智能家居、你还知道哪些控制的应用例子呢？ 总结：控制应用在生活中，可以满足人们的生活需要，提高人们的生活质量。 2.控制在生产中的应用 那么，控制在生产中，又会有怎样的作用呢？ 例：工厂智能化生产 现在很多工厂采用机器人来进行自动生产，且在销售环节也会基于大数据、信息技术等智能化手段来进行个性化的商品供应。这样可以大大提高效率、降低成本。 总结：控制应用在生产中，可以提高产品质量，降低生产成本，提升劳动生产率。 3.控制在国防领域的应用 控制应用在国防领域，可以增强国防力量。 例：无人机在发生火灾时能用于救援，也可以用来运输物资等等。 再如火箭发射、飞船对接，更是需要精细的控制，这是国家综合竞争力的体现。 讨论与交流：以下场景中反映了控制在生产生活中的哪些应用？请续写小宇在中午、晚上的生活场景，体现控制的应用。 给出续写的示例，给学生提供参考。 续写示例：小宇在中午的生活场景 中午，小宇回到家中，还未进门，通过手机上的智能家居 APP，提前打开了空调和电饭煲。一进家门，凉爽的气息扑面而来，电饭煲里的米饭也已经煮好。小宇走到智能冰箱前，冰箱的显示屏自动亮起，显示出里面储存的食材信息，小宇根据这些信息，挑选食材准备做一顿简单的午餐。在做饭过程中，智能炉灶根据放入锅中的食材量自动调节火力大小。 学生活动: 了解控制在生活中的应用实例，并联系自身经历、生活实际尝试列举一些例子。 讨论、交流，续写小宇在中午、完善的生活场景。 设计意图： 通过呈现、列举控制在不同领域的应用案例，让学生进一步感受控制的普遍存在及重要性。 三、 任务驱动 探究交流 任务一：制作台灯模型 教师活动： 发布实践要求：制作台灯模型，要求灯的亮灭状态可以通过开关控制，灯的亮度可调。 播放视频，演示制作过程。 任务二：制作路灯模型 发布要求：制作路灯模型，要求该模型可根据周围的亮度自动实现亮灭。 播放视频，演示制作过程。 学生活动： 明确要求，观看演示视频。 进行模型制作。 设计意图： 通过实践活动，让学生加深对控制的认识，能理解手动控制和自动控制的区别，并在实践过程中提升物化能力。 教师和学生对于任务驱动的结果进行讨论评价。 设计意图： 在对作品评价交流的过程中，了解学生的作品完成情况，并为他们提供作品优化的建议，同时在交流分享中理解本节所学的知识、检验学习成果。 四、 课堂小结 设计意图：以思维导图的形式总结本节课的内容，能帮助学生理顺本节课的知识点。 五、 练习提升 1.下列选项中不属于控制的是( ) A.人工降雨 B.回收太空垃圾 C.增加空调房湿度 D.山体滑坡 答案：D 2.“皮影戏”"是我国的传统的民间艺术，演员只要在屏幕和灯光之间抖动拴在“小兔”身上的细线，屏幕上就能出现生动活泼的小兔形象，这是一种控制现象，其控制对象是( ) A.细线 B.小兔 C.屏幕 D.灯光 答案：B 3.控制系统中属于自动控制系统的是( ) A.按钮开关控制 B.普通自来水龙头 C.花房恒温度控制 D.汽车驾驶 答案：C 板书设计 控制和控制系统的认识 一、控制和控制系统的含义 二、控制的方法 1.手动控制 2.自动控制 3.智能控制 三、控制的应用 1.生活应用 2.生产应用 教学反思 优点：案例的选取贴近学生的生活，能有效激发学习兴趣，学生能够积极参与到教学中。 不足：教学活动的设计可以更为多样化，并选取一些更具有挑战性的案例，这样能让学生更具有探究的热情。同时，实践活动的展开还应当注意一些细节问题，例如组装硬件前应当引导学生回忆电路的相关知识，让操作过程顺利进行。 改进措施：在平时多积累一些控制相关的案例，并考虑与实际问题的解决相联系，这样才能让学生感受控制的作用，同时用多样的方式展开教学，更好地落实教学目标。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$你敢相信古人驾车竟也用导航？古代不都是马车吗？哪来的导航？嘿嘿，就是它。指南车。指南车又叫司南车，传说是皇帝所做。相传皇帝领兵与蚩尤大战时，蚩尤招来大雾，将士兵们迷得晕头转向。皇帝反手造出指南车，指明方向，一举停下汽油，成功登位。指南车我知道了，是不是把指南针挂在车上。指南针和指南车除了名字相似，基本没啥关系。它指引方向靠的不是磁力，而是机械作用。指南车中有差速齿轮，可以测量车轮之间的速度。当车转向时，车轮转动，由于两侧车轮行驶距离不同，带动的齿轮齿数也不同，会形成差速。差速通过齿轮系统转换，会带动小人反方向转动。简单来说，车右转，小人就会左转进行补偿，车左转，小人就会右转进行补偿。所以无论车怎么转动，小人指示的方向总是不变，出行前只要调整好小无指向，接下来的行程中它都会保持不变，为人们指明方向。在古代，指南车和记里鼓车常常同时出现。一个当导航仪，一个当行程表，直接把行程安排的明明白白。关注董家榏，让你更懂得意。 这是一个简单的开关电路，按下开关灯闪烁，松开开关灯灭，我们一起来制作一下吧。这些是所需要的材料。最关键的东西，点触开关。接下来把它插到面包板上。要注意把它插稳插紧。就像这样。然后再把二极管插入面包板。注意区分二极管的正负极。长正短负。用红色杜邦线连接面包板的正极。再连接到开关上。用黑色的杜邦线连接面包板和2极管的负极。将电池的正负极连接到面包板上。然后开关电路就制作好了。快去尝试一下吧。