1.3 开环电子控制系统和闭环电子控制系统（教学设计）通用技术苏教版2019选择性必修1

课题 1.3 开环电子控制系统和闭环电子控制系统 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： 通过对电子控制系统的分析，理解反馈在电子控制系统中的作用。 工程思维： 能辨析开环控制系统和闭环控制系统。 图样表达： 能分析常见的电子控制系统的类型，并用方框图准确表达。 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，理解系统的基本特性和开闭环控制的概念，并具备点单电路知识。学生认知的难点在于：一是易混淆有无反馈的表象，造成开环与闭环本质区别的认知混乱；二是反馈的抽象性，学生难以理解输出量返回到输入端的动态过程。课堂教学需要关注教学重难点以及学生认知障碍的成因，适当调整课堂教学进度。 课前准备 教学硬件环境：多媒体教室 教学资源：PPT课件、自动控制路灯搭建材料 教学环节 教学过程 一、 课堂导入 创设情境 教师活动： 提问：张萌初步学习了电子控制系统的理论知识，了解了电子控制系统按控制信号的传输方式分为开环控制系统和闭环控制系统两类，那么指纹锁电子控制系统属于哪一类呢？ 预设：开环电子控制系统 学生活动：思考并回答问题。 设计意图：回顾控制系统的知识，并引出电子控制系统的分类，激发学生的学习兴趣。 二、 探究活动 新知讲解 任务一：辨析开环电子控制系统及其应用 教师活动： 控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。在电子控制系统中，根据信息有无反馈，可把电子控制系统分为开环电子控制系统和闭环电子控制系统。学生活动：根据已有知识，尝试画出指纹锁电子控制系统的组成方框图 师：电子控制系统的输出结果不对系统的控制产生影响，被控量的变化不会引起控制量的改变，即没有反馈。 请学生根据开环电子控制系统的组成方框图和已有的控制系统基础，分析声控灯电子控制系统的组成。 学生活动：用方框图画出声控灯电子控制系统的工作过程 总结：从分析声控电路的工作过程可知，它的输出量（灯泡的亮度）的变化对系统的控制状态并不产生影响，即不存在反馈。所以，声控电路是一个开环电子控制系统。 总结（板书形式） 马上行动：分析下列电子控制系统中的被控量、控制器和它们工作过程的共同点。 路灯自动控制系统 自动门控制系统 师：注意这些不同电子控制系统的组成部分及共同工作特点，重点辨析开环电子控制系统的输出和开环控制系统的输出是不一样的。前者输出为电子控制系统基本组成部分的输出，后者为被控对象的输出。 技术体验：搭建自动控制路灯模型 分析自动控制路灯电路图的工作原理，介绍面包板的电源区和电子元器件区的相通规律，引导学生完成电路搭建 师：模拟夜晚时，用纸遮住光敏电阻Rg，外界光照射不到光敏电阻时，Rg阻值很大，三极管导通，代表路灯的发光二极管就会自动发光。 设计意图：通过此例，加深学生对开环电子控制系统的理解。 任务二：体验闭环电子控制系统及其应用 1.闭环电子控制系统的含义 师： 闭环电子控制系统能对输出结果进行检测，并将检测信号反馈到控制（处理）部分，从而对系统的控制产生影响。 2. 闭环电子控制系统的组成 3. 分析家用电冰箱电子控制系统的组成和工作过程 总结：闭环电子控制系统的优点 师：闭环电子控制系统具有检测和反馈的功能，可以克服干扰因素的影响，提高控制的精度，而且能实现控制的自动化。 学生活动：根据开环电子控制系统和闭环电子控制系统的区别，判断以下电子控制系统的种类。 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 观看视频：自动驾驶的控制层级 设计意图：无人驾驶汽车中属于最新科技，了解前沿科技，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.根据开环电子控制系统和闭环电子控制系统的区别进行判断、分析。下列关于各电子控制系统的说法中正确的是 （　　） A.扩音机是开环电子控制系统，电子表是闭环电子控制系统 B.电取暖是开环电子控制系统，电热水器是闭环电子控制系统 C.程序控制洗衣机是闭环电子控制系统，智能洗衣机是开环电子控制系统 D.可调节亮度的台灯是闭环电子控制系统，空调是闭环电子控制系统 答案：B 解析：电子表、程序控制洗衣机和可调节亮度的台灯的系统不存在反馈，是开环电子控制系统；智能洗衣机的系统存在反馈，是闭环电子控制系统。 2.某款家用电饭锅的保温控制是用双金属片开关来控温的，该开关主要由铜片和铝片组成，低温时贴在一起。双金属片开关一般安装在锅的底部，利用铜和铝的热膨胀系数与热弯曲程度不同，达到断开或连接的目的。当温度高于103 ℃时，断开，低于70 ℃时，合上，从而达到保温目的。该保温控制系统属于（　　） A.机械控制的开环控制系统 B.机械控制的闭环控制系统 C.电子控制的闭环控制系统 D.电子控制的开环控制系统 答案：B 解析：由题意可知是用双金属片开关来控温的，不属于电子控制系统，但有反馈，属于闭环控制系统。 3.小明想为盲人设计一款可安全使用的水杯，当水量接近水杯口约1 cm时，水杯自动报警，这样可以防止开水溢出水杯造成危险。设计时他将扬声器作为被控对象，下列构思不可行的是 （　　） A.该控制系统的控制手段可采用自动控制 B.可用水位传感器作为检测装置实现闭环控制 C.输出量一定是扬声器发出的警报声 D.执行器可选用电子开关 答案：B 解析：可用水位传感器作为检测装置实现开环控制；因为被控对象是扬声器，输出量一定是扬声器发出的警报声；执行器可选用电子开关。 4.关于家用电冰箱温度电子控制系统中反馈作用的说法，正确的是（　　） A.将温度信号转变为电信号 B.检测温度信号 C.对温度信号进行分析、判断和处理 D.将检测到的冷冻和冷藏温度返回到输入端来调整温度的控制 答案：D 解析：该家用电冰箱温度电子控制系统中反馈的作用是，将检测到的冷冻和冷藏温度返回到输入端来调整温度的控制。 5.喷漆室的空调送风控制系统原理是当力传感器检测到风机出风口处的压力低于设定值时，PLC运算控制器控制风机电机的转速，使风机出口处的压力升高到设定值。该控制系统的方框图是 （　　） 答案：D 解析：由题意可知该控制系统能控制出风口的压力保持在一定范围，故该控制系统具有反馈，属于闭环控制系统，控制部分为风机电机，输出部分为风机出风口的空气，D项的方框图符合要求。 板书设计 教学反思 1.生活化案例能极大激发学生的学习兴趣如声控灯等教学案例。 2.在今后的教学中，有条件的话可以引入AR建模工具，扫描电路板自动生成信号流动画，使反馈机制具体化。 3.可增设辩论活动，在课堂教学中渗透技术伦理。 1 / 8 学科网（北京）股份有限公司 光敏传感器采集光照信号 光控控制电路 继电器 灯泡 光照信息 声音传感器采集声音信号 声控控制电路 继电器 灯泡 声音信息 红外传感器采集红外信号 控制电路 电机 自动门 红外信息 $$