《技术与设计2》第四章第二节理解控制系统教学设计

高中通用技术（必修 技术与设计2） 任务一 理解控制系统 一、教学内容 本节课通过搭建雨水收集池水位报警装置活动，使学生理解控制系统的概念。强调任何控制都要通过若干个环节来实现，这些环节所涉及的装置构成了一个系统，该系统被称为控制系统。通过对典型案例的分析，指出任何控制系统都有一个输入与一个输出，输入与输出一一对应，控制系统的目的就是要将系统的输入转化为系统的输出。 二、学科核心素养要求 技术意识：通过技术体验活动，理解控制系统的含义，熟悉简单开环控制系统的基本组成和工作过程；理解控制器、执行器的作用，辨析开环控制系统的特征。 三、教学重点、难点 1. 重点：理解控制系统的含义。 2. 难点：从系统的目的性视角，来理清控制系统的输入与输出。 四、教学准备 1. 材料：警示灯、蜂鸣器、电极水位传感器、继电器、托盘、干簧管等。 2. 工具：电烙铁、焊锡丝、松香等。 五、教学过程 1. 情境导入 陈晨设计了雨水收集系统，但是每逢雨季，雨水收集池的水位就会随着雨水的不断注入而升高，当水位升到一定高度时，雨水就从溢水口排放出去，造成了雨水资源的浪费。 当雨水收集池水位达到溢出高度时，如何报警提示家人及时用掉一些水。 新课学习 （1）控制系统的概念 学生活动1：搭建雨水收集池水位报警装置。 分小组活动，根据教材中的制作过程，完成雨水收集池水位报警装置的搭建。 学生活动2：测试水位报警装置。 分小组活动，填写下表： 表1 活动统计表1 测试动作 警示灯及蜂鸣器状态 向水池中注入水，使水位达到报警高度 将水池中的水放出一部分，使水位低于报警高度 问题：如果把电极水位传感器改为干簧管传感器，该装置需要如何改动？已经有报警装置，为什么还要留溢流孔？ 总结：上述报警控制装置中，通过水位传感器将水位信号传送到控制器；当水位达到报警值时，控制器输出信号到报警器，发出声光报警，这样一个系统称为控制系统。 3．控制系统及其输入与输出 学生活动3：用方框图表示雨水收集池水位报警控制系统。 图1 雨水收集池水位报警控制系统方框图 问题：该控制系统由哪些部分组成？该控制系统的控制目的及控制对象分析是什么？ 总结：任何控制都要通过若干个环节来实现，这些环节所涉及的装置构成了一个系统，称为控制系统。任何控制系统都有一个输入与一个输出，输入与输出一一对应。 学生活动4：分析下列控制系统，完成下列表格。 表2 活动统计表2 控制系统 输 入 输 出 红外水龙头 人手反射的红外信号 水龙头的通、断 自动开关的窗户 室外的雨水信号 窗户的开、关 空调房间温度控制 设定的温度 实际温度 问题：控制装置的控制目的、控制手段和控制对象是人为界定的吗？ 4. 课堂小结 （1）控制系统的概念。 （2）控制系统的输入与输出。 六、教学总结 本节课由单元情境到任务情境过渡非常自然、清晰。由任务情境导入，将任务落实为一个个具体的教学活动。通过活动体验探究控制系统的基本概念，通过常见案例的分析，理解控制系统的输入与输出，充分体现了建构主义的教学理念。 七、教学反思 “任务情境—活动—问题”是本课的主线，也是项目式教学的基本流程。项目式教学的基本特征：以学生为中心、深度学习。要做到这两点，活动的设置尤为关键。活动作为任务的分解与落实，必须具有一定的挑战性。 ... ...