1.2 电子控制系统的组成和工作过程（教学设计）通用技术苏教版2019选择性必修1

课题 1.2 电子控制系统的组成和工作过程 课时 1课时 教材版本 苏教版通用技术选择性必修1 年级 高二 教学目标 技术意识： 通过对机械锁和指纹锁控制系统的分析，能够说出电子控制系统的基本组成 工程思维： 能描述电子控制系统的基本组成及其之间的作用和联系 图样表达： 能用方框图分析常见的电子控制系统的工作过程 教学重难点 重点：电子控制系统的基本组成及其工作原理。 难点：利用方框图分析电子控制系统的工作过程。 学情分析 学生已学习《技术与设计2》第四单元控制与设计，了解控制系统的基本组成，初步掌握基础电子元器件，具备简单电路识读能力。但学生对电子信号的多级转换与系统抽象建模是认知断层的。教学需以“指纹锁”为锚点，通过“现象分析→信号追踪→模块抽象”三阶递进，实现从机械控制到电子控制的思维跃迁。 课前准备 教学硬件环境：多媒体教室 教学资源：PPT课件、指纹锁电子控制模块 教学环节 教学过程 一、 课堂导入 创设情境 教师活动： 提问：张萌想更换门锁提升安全性，这体现了对门锁性能的基本追求。然而，奶奶忘带钥匙的问题又浮出水面，这是现实生活中常见且棘手的情况。这就引发我们思考，能否有一种门锁既无需钥匙，又能保证高安全性呢？其实，这背后反映了控制系统发展的必然性，从传统到现代，不断满足人们日益多样化的需求。 预设：密码锁、指纹锁 学生活动： 思考并回答问题。 设计意图： 引出电子控制系统，激发学生的学习兴趣。 二、 探究活动 新知讲解 任务一：认识指纹锁电子控制系统的组成和工作过程 教师活动： 指纹锁作为电子控制系统的典型代表，研究它有助于我们深入理解电子控制技术。了解其组成和工作过程，不仅能让我们明白如何实现无钥匙开锁且保障高安全性，还能为后续完成电子控制系统模型的制作奠定基础。 学生活动：对比机械锁和指纹锁控制系统 师：机械锁作为传统锁具，历史悠久。而指纹锁作为新兴产物，代表着科技的进步。对比两者控制系统，能让我们更清晰地认识指纹锁电子控制系统的特点。提示：它们在结构组成上，在信息收集、分析判断、执行命令方面有何异同之处。 预设：差异在于结构组成，机械锁和指纹锁各有独特的构造。而共同点是二者遵循相似的控制逻辑。 请学生根据两者相似的控制逻辑和已有的控制系统基础，概括控制系统运行的内在规律，即控制系统的三大基本组成。 总结：电子控制系统一般分为输入、控制处理和输出三个基本组成部分。输入部分是系统获取信息的入口，通常由各种传感器组成，好比系统的“眼睛”和“耳朵”，负责收集外界的各种信号。控制处理部分是系统的“大脑”，一般由具有控制功能的电子电路或处理器组成，能够对输入的信息进行分析、判断，并发出相应的指令。输出部分则是系统执行指令的“手脚”，一般由电磁继电器、伺服电机等多种执行机构组成，根据控制处理部分发出的指令，完成具体的动作，实现对外部设备的控制。 学生活动：用方框图简单画出电子控制系统的工作过程 要求：理解抽象的控制原理后借助图表，从整体把握系统如何接收、处理和输出信息，并以图表形式画出。 总结（板书形式） 马上行动：分析下列电子控制系统的基本组成部分，并说出它们的简要工作过程。 师：电子控制系统内部电路由大量电子元器件组成，结构复杂。借助方框图分析控制问题，即便不了解系统内部结构细节，也能有效分析。 接着引出案例分析。 案例分析：自动售货机的工作过程 总结：自动售货机由输入、控制（处理）和输出三个基本部分构成。输入环节，传感器接收货品种类和支付信号。控制（处理）部分，单片机接收信号后，输出出货和找零控制信号。输出环节，出货传送装置送出货品，找零装置完成找零。 设计意图：通过此例，可更清晰理解电子控制系统的工作过程，将复杂的问题简单化。 师：在前面的学习中，我们了解了电子控制系统的基本组成，包括输入、控制处理和输出部分。接下来将进一步深入，通过实际操作和分析，让我们更清晰地理解电子控制系统是如何运作的。 任务二：探究电子控制系统的工作过程 技术体验：组装与测试指纹锁电子控制系统模型 介绍指纹锁的工作原理，指纹锁模型的组装。 之后请学生进行实践，教师注意引导。 师：本次技术体验旨在让大家通过组装指纹锁电子控制系统模型，深入理解电子控制系统的组成和工作过程。接下来大家要结合指纹锁的开锁过程，仔细分析其输入、控制、输出及被控对象分别是什么？ 得出结论：输入是指纹采集模块获取的指纹信息，控制部分是处理指纹信息的组件，输出则是控制电磁锁开启的信号，被控对象就是电磁锁。 讨论：将指纹锁与机械锁对比，你认为指纹锁有哪些优势？ 预设：安全、方便等等 深入思考：既然指纹锁有这么多优势，那么电子锁能完全替代传统机械锁吗？ 师：智能电子锁与传统机械锁相比虽然有很多优点，但如果电子锁没电或出现故障就不能再使用。智能锁不仅不能完全替代传统机械锁，而且每个智能锁都要配有机械锁开启装置防备智能部分出现故障。 设计意图：拒绝“电子锁必然先进”的片面认知，培养学生辩证思考的能力。 三、 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。 四、 拓展延伸 阅读资料，请学生了解多传感器融合系统 设计意图：讨论多传感器融合系统的基本原理及其在无人驾驶汽车中的应用，拓展学生的技术视野，激发学习技术的强烈愿望。 五、 课堂练习 1.下列不属于电子控制系统组成部分的是 （　　） A.输入 B.控制（处理） C.被控对象 D.输出 答案：C 解析：电子控制系统一般由输入、控制（处理）、输出三个部分组成。 2.下列关于电子控制系统描述不正确的是 （　　） A.电子控制系统是以电子技术为核心的控制系统 B.电子控制系统是通过控制器实现控制的 C.工作过程主要包括输入、控制（处理）、输出 D.控制处理部分能对非电信号进行比较、分析和处理，并发出指令 答案：D 解析：控制处理部分是对电信号进行比较、分析和处理，而不是非电信号。 3.下列关于电子锁和机械锁的说法中不正确的是 （　　） A.电子锁比机械锁更安全 B.电子锁比机械锁更智能 C.电子锁比机械锁更便捷 D.电子锁可以完全替代机械锁 答案：D 解析：电子锁如果没电或出现故障就不能使用，电子锁不能完全取代传统机械锁，每个智能锁都要配有机械锁开启装置，防备智能部分出现故障。 4.如图所示是自动售货机，它能根据投入的钱币（或进行无线支付）以及所选的商品自动出货。下列说法中正确的是 （　　） A.该自动售货机控制系统不属于电子控制系统 B.该自动售货机控制系统由输入、控制和输出三个部分组成 C.该自动售货机只有一个输入信息 D.该自动售货机只有一个输出信息 答案：B 解析：A项，该自动售货机属于电子控制系统；C项，输入信息有两个，为货品的选择和付费多少；D项，输出信息也有两个，为出货和找零多少。 5.如图所示是一款指纹识别锁，该指纹锁的电子控制系统的工作过程为：①建立指纹数据库；②指纹传感器接收用户输入的指纹；③指纹锁芯片对输入的指纹信息进行判断处理；④系统将判断结果输出给门锁，如果符合条件则开门，不符合条件则无法开门。下列关于该指纹锁电子控制系统说法中不正确的是 （　　） A.该系统的输入信息为指纹信息 B.该系统由输入、控制和输出三个部分组成 C.该系统的控制（处理）部分为电子电路 D.该系统的被控对象为指纹 答案：D 解析：选项A，输入信息为指纹信息，符合工作流程。选项B，该系统由输入、控制和输出三部分组成，这是电子控制系统的常见架构。选项C，控制处理部分由电子电路实现，能对指纹信息判断处理。而选项D错误，被控对象应是门锁，而非指纹。指纹只是输入信息，系统通过对其处理来控制门锁的开关，并非控制指纹本身。 板书设计 教学反思 1.学生对电子控制系统的信息传递理解存在障碍，需强化动态可视化演示。 2.在今后的教学中，可以设置更多的互动环节来丰富教学活动，进一步激发学生的学习兴趣。 3.过度聚焦技术原理而忽视社会影响，可增加辩证讨论与跨学科责任教育。 1 / 8 学科网（北京）股份有限公司 $$