第2节 设计和制作控制系统 （表格式教学设计）科学新教材浙教版八年级下册

该初中科学教学设计聚焦自动控制系统组成及电子元器件功能，通过展示生活电器控制电路板导入，衔接学生已有电路知识，搭建从感性认识到系统原理的学习支架。 以“工程实践”为主线，设计发光二极管测试、电池检测仪器制作等探究活动，培养科学思维与探究实践能力，学生在动手操作中深化元件特性理解，教师可依托实例突破重难点，提升教学效率。

第2节 设计和制作控制系统（教学设计） 年级 八年级 授课时间 课题 5.2 设计和制作控制系统 学情 分析 本节内容选自浙教版八下第五章第2节。学生已经具备了基础的电路知识，能够识别简单电路的组成部分，理解电流电压电阻等基本概念，对串联并联电路的工作原理有一定的认识，这为本节课学习自动控制系统打下了初步的知识基础。同时，学生在之前的科学学习中接触过一些简单的控制装置，如声光控开关温控风扇等，对自动控制的现象并不陌生，但大多停留在感性认识层面，对自动控制系统的组成和工作原理缺乏系统的理解，对传感器和电子元器件的功能认识较为零散，尚未建立信息收集处理执行的完整逻辑链条。 此外，学生思维正处于从具象向抽象过渡的阶段，对具体的电路现象和动手操作兴趣浓厚，具有较强的探究欲望，但在分析复杂电路的工作过程时，容易出现逻辑混乱，难以将传感器收集的信息处理系统的判断和执行系统的动作建立清晰的关联，也容易忽略元器件特性对电路工作的影响。 在动手实践方面，学生虽然有过简单电路连接的经验，但对光敏电阻二极管等特殊电子元器件的特性不够熟悉，操作过程中可能会出现接线错误元件损坏等问题，影响实验的顺利进行。 同时，部分学生对抽象的自动控制原理理解存在困难，需要借助具体的实例和实验现象来辅助理解，而动手制作控制电路的活动既能激发学生的学习兴趣，也能帮助学生将抽象的理论知识与具体的实践操作相结合，深化对自动控制系统的认识，培养学生的科学探究能力和工程思维。 教学 目标 科学观念：认识常用电子元器件，知晓其结构特点与电路中的基本作用。 科学思维：结合实验现象分析二极管特性，推理电路通断的工作规律。 态度责任：动手实践制作控制电路，体会工程价值，树立探究技术的兴趣。 教学 重难点 重点：掌握自动控制系统的基本组成及传感器的功能。 难点：理解自动控制系统中信息处理与执行的工作逻辑。 教学 准备 课件、课本、视频、活动器材等 教学过程 教师活动 学生活动 新 课 导 入 生活中有各种控制电路。各种家用电器（空调、电视机、电热水壶、油烟机、热水器等）上都有用于自动控制的控制电路板，或叫主板。观察电路板，我们发现其电路系统比较复杂。 那么这些电路板是由哪些元器件组成的？各种元器件在电路中起什么作用呢？ 观察生活电器电路板，引发探究电路组成与元件作用的兴趣。 新知讲授 一、自动控制的电子元器件 1、常见的电子元器件 探索活动 如图所示的空调控制电路板中，你能认出哪些元器件？列出清单，并标注元器件在电路板中的位置。 2、元器件在控制系统中的分工 （1）传感器：收集控制对象的各种信息。 （2）控制电路板：处理信息并发出操作指令。 （3）执行系统：按中央控制器的指令完成。 工程实践：设计与制作充电器的工作指示灯 一、目标 1.学会测试和辨认发光二极管正、负极的方法。 2.根据发光二极管的性质，设计工作状态的指示电路。 3.根据设计的电路，连接充电器的工作指示灯电路。 二、器材 干电池两节，红、绿发光二极管各一个，小灯泡，开关，导线和鳄鱼夹若干。 三、过程 1.测试发光二极管的性能。 发光二极管的两根引脚中，较长的为正极，较短的为负极。当电流从发光二极管的正极流向负极时，发光二极管发光，表明它处于导通状态。 反之，电流不能从负极流向正极，发光二极管不会发光。 （1）把两节干电池固定在一起，组成一个3V的电池组。 （2）把两根导线连接在发光二极管的两端。 （3）把发光二极管两极导线分别连接在电池两极，观察发光二极管；断开连接，换接发光二极管与电池组的接线柱，再观察发光二极管。 （4）用小灯泡代替发光二极管，重复上述步骤（3）。 2.设计任务。 如果电池装反了，多数电器就不能正常工作。用发光二极管设计一个检测电池安装是否正确的仪器。 （1）画出电路设计图。 （2）按你设计的电路，将器材连接起来，测试一下能否使用。 （3）写出你设计的仪器使用说明书。 ①闭合开关后，若发光二极管发光，说明电源a端（二极管长脚所接电源端）为正极，b端（二极管长脚所接电源端）为负极；若发光二极管不发光，则说明电源a端为负极，b端为正极。 ②不可长时间保持反向连接，以免损坏二极管。 3.电路制作与探究。 如图是一个带有电路状态指示的工作电路，两个发光二极管可指示电路的待机状态和工作状态。 （1）用提供的器材连接如图所示的电路。 （2）当开关断开时，记录看到的现象。 红灯和灯泡发光，绿灯熄灭。 （3）闭合开关，记录实验现象。 绿灯和灯泡发光，红灯熄灭。 （4）绿灯亮表示电路处于待机（填“待机”或“工作”）状态，红灯亮表示电路处于工作（填“待机”或“工作”）状态。 （5）从实验现象中你获得了哪些认识？ ①发光二极管具有单向导电性； ②电路的通断和电流路径由开关控制； ③短路会改变电路的工作状态。 四、问题讨论 实验中你遇到了哪些问题？产生这些问题的主要原因是什么？ 常见问题1：发光二极管不亮 ①正负极接反，发光二极管单向导电，反接时电路截止无法发光； ②接线接触不良，导线、二极管引脚、开关接线柱松动断路； ③电源电压过低，达不到发光二极管的导通压降要求。 常见问题2：开关断开/闭合时现象和预期相反 红、绿发光二极管的正负极都接反了，导通和截止的状态颠倒。 辨识电路板上各类元器件，巩固元件名称与对应功能认知。 测试发光二极管性能，直观感受元件单向导电的特性。 制作电池检测仪器，运用二极管特性完成简易电路设计。 搭建状态指示电路，观察现象分析电路通断与短路规律。 交流实验故障问题，总结实操失误原因与解决办法。 课 堂 小 结 一、常用电子元器件及作用 1.光敏电阻：光照变强，电阻变小 2.电容器：储存、释放电荷 3.变压器：升降电压 4.扬声器：电信号转声音 5.二极管：单向导电 6.发光二极管：单向导电、作指示灯 7.集成电路：信息运算、判断 二、控制系统三大模块 传感器（收集信息）→控制电路板（处理指令）→执行系统（完成操作） 三、设计和制作控制电路的要求： 1.根据控制系统的三个子系统认识生活、生产中常见控制电路的基本控制原理，例如停车场的自动管理系统。 2.电路设计要阅读元件的说明书，了解其参数，根据电路图连接电路。 板 书 设 计 作 业 设 计 （请老师按实际教学需求撰写） 教学反思 本节课围绕控制系统元器件与电路实验展开教学，整体课堂氛围较好，学生对实物元器件和动手实验兴趣浓厚。课堂上多数学生能够记住各类电子元器件的功能，理解控制系统的组成结构。但部分学生对发光二极管单向导电性理解不够透彻，实操时频繁出现接线错误。电路探究环节中，少数学生无法结合现象分析电路原理，逻辑思维有待加强。后续教学可增加元器件辨识小游戏，简化电路分析步骤，多留出实操时间，及时巡视指导学生接线问题，结合生活实例深化知识理解，逐步提升学生的实践与分析能力。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $