4.1 执行部件（教学设计）通用技术苏教版2019选择性必修1

课题 4.1 执行部件 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： 能够识别电子控制系统中的执行部件，知道执行部件的主要作用。 物化能力： 通过制作“光控灯”系统，体验电子控制系统的控制过程和执行部件的功能，加深对电子元器件的认识. 教学重难点 重点： 1. 体会电子控制系统中执行部件的作用。 2. 锻炼学生电子技术动手实践能力。 难点：引导学生在实践过程中对电路进行功能分析。 学情分析 学生已经学习了传感器（信息的获取）和数字电路（信息的处理），对电子控制系统“输入-处理-输出”的三部分结构有清晰的认识。本章是系统的最后一块拼图——“输出与执行”。在本课程前期学习中，学生对电路的基本知识有初步了解。对生活中常见的执行机构（如电机、灯泡、喇叭）有丰富的感性认识，但不清楚其内部结构和工作原理。认知特点与潜在困难：学生对“电信号如何转化为机械动作”这一过程感到抽象和神秘。 容易混淆不同类型的执行部件（如继电器、电机）的适用场合。 课前准备 教学硬件环境：多媒体教室 教学资源：PPT课件、光控延时灯搭建所需元件、工具 教学环节 教学过程 一、 课堂导入 创设情境 引入：本学期，学校开展“校园灯光智造家”活动，号召全校同学为打造智能校园灯光系统建言献策。高二（2）班的张岩同学在观察与思考过后提出，可否利用太阳能为校园路灯供电，践行可持续发展理念。高二（8）班的李可同学在收集学校后勤人员的意见后，发现学校灯光控制系统不够智能，出校通道等角落的灯每逢天黑都需要人去点亮，一定程度上加重了后勤人员工作量。带着这些问题，他们开始行动起来…… 师：展示晚自习期间灯火通明的教学楼走廊图片和厕所里忘记关上的水龙头图片 提问：怎么才能实现教学楼走廊灯人走灯灭，厕所水龙头及时关水，实现节能环保？ 学生活动：思考问题，提出可行性意见。 师：自动控制比人工控制具有执行效率高、节省人力等特点，可利用自动控制实现环保目的，如设计自动感应灯控制系统和自动感应出水控制系统。 设计意图：通过图片直观展示浪费电和水等身边常见的非绿色环保现象，引起学生共鸣，为自动控制系统的提出铺垫。 二、 探究活动 新知讲解 任务一：探究执行部件的作用 【技术体验】——体验自动感应水龙头节水控制 教师活动：展示普通水龙头的结构组成图和感应水龙头的结构组成图，分析对比两者区别，并让学生思考感应水龙头自动控制系统的工作过程。 学生活动：根据必修二控制系统相关知识，分析感应水龙头自动控制系统的工作过程。 总结： 【案例分析】—— 全自动洗衣机 展示全自动洗衣机工作过程 【讨论】： 1.全自动洗衣机是怎样完成脱水工作过程和其他工作过程的？ 学生：洗衣机进入脱水程序，控制器先向放水电磁阀发出控制指令，打开放水阀门放水，随后控制器向继电器发出控制指令，继电器由“断开”转为“闭合，接通脱水电动机电路，控制脱水电动机工作，完成脱水。 2. 分析进水、洗涤、脱水过程的输入、控制和执行部件。 教师引导 教师总结执行器的组成： 1.三极管既是控制部分的电子电路，又是被控对象(扬声器或发光二极管）的执行部件(即驱动电路)。 2.输出部分中的继电器、电磁阀、压缩机等。（展示继电器、电磁阀和压缩机的图片） 任务二：制作简易光控延时灯电路 师：执行部件是电子控制系统中重要的组成部分。构成执行部件的元件有很多，也很复杂，有时控制器独立存在，有时控制器与执行器由同一部件担任。但不是所有电子控制系统中的执行部件都是复杂的，如利用三极管的开关特性也能制作一个简单的自动控制电路。 【技术体验】——制作简易光控延时灯电路 光控延时灯电路图 教师活动：介绍光控延时灯电路原理 教师：光敏电阻作为输入部分是亮度传感器，用于采集环境光线。夜晚，R阻值大，输入到数字集成电路CD4011的是高电平，VD₁导通，给电容C快速充电，此时VT饱和导通，VD₂亮。如果此时有闪电，R阻值会变小，VD₁截止，电容C开始通过R₁放电，还能继续维持VT导通，VD₂继续亮，只要设定的延时时间比闪电的时间长，就能克服闪电对电路的影响。白天，R阻值小，输入到数字集成电路CD4011的是低电平，VD₁截止，电容放电放到低电平时，VT截止，VD₂灭。 学生活动：根据步骤完成电路搭建并测试 （1）分析简易光控路灯工作原理，理解电路图； （2）根据电路图，分别将各元器件按照相应位置焊接到电路板上； （3）将电源连接到电路板上； （4）用手遮住光敏电阻，观察发光二极管是否点亮； （5）手移开后，大约3～4 s的时间，观察发光二极管是否自动熄灭。 思考并讨论： 1.该电路中控制灯的执行器是哪个元器件？ 2.分析电路，说明二极管VD1的作用？ 答：利用二极管的单向导电性，若没有VD1，C放电时将直接从与非门的低电位处形成放电回路，放电瞬间结束，没有延时作用。 3. 如果想要天更暗的时候亮灯，Rp如何调节？ 答：保证A点电位不变，故RL变大，则需调大Rp 三、 课堂小结 1.在电子控制系统中，传感器相当于人的感官，控制(处理)部分相当于人的大脑，执行部件相当于人的手脚。 2.执行部件是接收并执行控制(处理)部分发出的命令，完成控制的部件。 3.执行部件可以由多种元件来组成，常见的执行器有继电器，压缩机，电机，电子开关等。 设计意图：以思维导图的形式总结本节课能帮助学生理顺本节课的知识点。 四、 拓展延伸 提问：目前你了解的哪些电器具有自动控制功能？其执行部件由什么元件组成？ 设计意图：以身边常见的电器为例，帮助学生进一步了解电子控制的执行部件。 五、 课堂练习 1.下列关于控制系统中执行部件的说法中不正确的是 （　　） A.执行部件是接收并执行控制(处理)部分发出的命令，完成控制的部件 B.所有电子控制系统中执行部件都是复杂的 C.以人为例，执行部件相当于人的手脚 D.执行部件可以由多种元件组成 答案：B 解析：本题考查电子系统中的执行部件。不是所有电子控制系统中的执行部件都是复杂的，如可用三极管的开关特性制作简单控制电路。 2.下列说法中正确的是 （　　） A.电冰箱温度系统中的执行器是继电器 B.室内照明系统中的亮度传感器是执行部件 C.智能电饭煲中的执行部件只有继电器 D.电子门铃模拟装置中三极管仅作为控制部分 答案：A 解析：室内照明系统中的亮度传感器是输入和检测装置；智能电饭煲中的执行部件有继电器、电热器等；电子门铃模拟装置中三极管既是控制部分的电子电路，又是被控对象的执行部件。 3.有一种自动恒温干衣机可在烘干衣服时保持机内温度恒定，以避免衣服被烧坏。其温度控制系统方框图如图所示，该控制系统的执行部件是（　） A.控制电路　　 B.温度传感器　　 C.干衣机　　 D.电热丝 答案：D 解析：干衣机的温度控制系统中，被控对象是干衣机，执行器是电热丝，控制器是控制电路，反馈环节（检测装置）是温度传感器，输入量是给定温度，输出量是实际温度。 4.如图所示为某路口的红绿灯控制系统方框图，下列属于执行部件的是（　） A.设定时间 B.控制电路 C.开关装置 D.红绿灯 答案：C 解析：由方框图可知，设定时间属于输入量，控制电路属于控制（处理）部分，开关装置属于执行部件，红绿灯属于被控对象。 板书设计 教学反思 1. 师生以思维导图形式共同总结，梳理执行部件的种类、原理、特点和应用。 2. 通过大量实物演示、对比实验，将抽象的原理具体化，培养学生根据控制需求合理选用执行部件的工程思维。 3. 基于学生在电子控制系统中的知识位置，将教学重点从“是什么”转向“如何工作”和“用在哪里”。 1 / 8 学科网（北京）股份有限公司 $