控制系统的设计与实施.DOC

1、 控制系统的设计与实施教材：（江苏教育出版社）普通高中课程标准实验教科书 通用技术（必修 2）章节： 第四单元 控制与设计 第四节： 控制系统的设计与实施一、内容主题：体感照明控制系统设计与实施二、问题情境：夜晚，从卧室走到卫生间上厕所，光线不足的情况下，要找到墙面上的开关打开灯，有点困难。有什么办法可以解决这个问题呢 ？能否设计一个夜晚当有人走过的时候，灯就可以自动开启的照明控制系呢？三、教学目标1.从生活中遇到的问题中提炼技术问题，培养敏锐的观察能力，结合所学知识，尝试提出解决方案。形成初步的控制系统设计的方案。（技术意识）2.结合技术图 样、系统 、控制与设计等理论知识对设计方案进行分析

2、，增进“控制与设计”理论的实际应用，形成一定的实际问题解决能力。（工程思维）3.通过发现问题与解决问题，总结回顾并促成对新问题的挖掘，继续提出更优化的解决方案。由简单照明控制系统分析、创新设计出体感照明控制系统。（创新设计）4.通过体感照明通过“体感照明控制系统设计”的纸质草图绘制（电路图、系统控制方框图的绘制，利用图样来分析控制系统）实体安装、技术试验装等过程，能根据开环控制系统的设计方法，制作一个控制装置；学会调试运行，提出改进方案。完成该控制系统的设计实施任务。（图样表达、物化能力）来源:学科网 ZXXK四、教学重点和难点第五届全国基础教育课程教学改革研讨会高中通用 技术课例重点：1、利

3、用方框图来分析控制系统。2、针对实际问题进行设计的实践中，领会控制系统设计的一般方法。难点：1、分析主要的干扰因素，构思设计方案。2、设计一个控制系统应明确的具体问题、设计的基本要求，控制设计的思想方法。五、设计思想（含学情分析）学生已经对控制中的开环控制有一定的理解，为了增进学生对控制系统的具体设计实施及应用，通过设计制作“体感照明控制系统设计与实施”的实践，来进一步对所学知识应用于实践的生活中去，达到理论与实践的结合，运用所学知识，发现并解决来自生活中真实世界的实际问题。六、教学策略结合具体的教学内容和目标,采用“情景导入案例分析学生探究总结归纳拓展延伸”的模式展开。七、教学阶段与技术实践

4、活动过程(一)教学准备及课时安排1.教学准备导线、开关、灯座、小灯泡、电池组、红外传感器、光敏电阻、继电器等。2.课时安排：1 课时（二）教学过程1.发现真实世界的问题问题情境:夜晚，从卧室走到卫生间上厕所，光线不足的情况下要找到墙面上的开关打开灯，有点困难。有什么办法可以解决这个问题呢 ？能不能设计一个夜晚当有人走过的时候，灯就可以自动开启的照明控制系统呢?2.明确情境问题，完成设计分析与方案设计：（1）.方案设计：针对性提出的目标，并明确当前所受到的限制；通过小组讨论，对设计进行分析，得出设计方案。第五届全国基础教育课程教学改革研讨会高中通用技术课例（2）.筛选方案：各个小组对所设计的方案

5、进行分享、交流、评价，最终确定方案。3.分析：简单照明系统如何改造后可以实现体感照明的功能呢？（1）.一般照明系统电路图：（2）.体感照明控制系统设计分析： 体感照明系统： 设计要求、被控对象、控制目的分析。 简单照明电路系统 体感照明控制系统分析：共同点都是实现照明功能。体感 照明实现无需触碰开关，根据夜晚、有人 、为前提条件，自动开启照明系统。需要在原有电路的控制“开关”环节进行改造。 体感灯开启条件分析：夜晚；有人； 灯点亮夜晚；无人 灯熄灭白天；有人或无人； 灯熄灭分析：控制系统 需要在具备感知光线的设备、监测人体热源的设备介入，才能实现。（3）.选择开环控制方式完成控制任务：来源:学

6、,科,网来源:学科网 ZXXK 来源:学_科_网 Z_X_X_K光敏装置检测 日 /夜控制电路 继电器 灯灯 亮/灭人体热源信号 有/无4 .控制系统的组装与试验：第五届全国基础教育课程教学改革研讨会高中通用技术课例（1）根据设计方案中的控制方式进行实践体验。（2）通过安装及试验，尝试分析控制系统的组成与工作过程。（3）控制系统的优化改进，应用与其他方面（如：被控对象改为风扇，即为体感风扇系统等等）5.小结： 控制系统设计的一般思路设计要求 、控制对象特性怎样既达到目的、又经济、易于实现.第五届全国基础教育课程教学改革研讨会高中通用技术课例控制系统的设计与实施 学案问题情境：夜晚，从卧室走到卫

7、生间，光线不足的情况下，要找到墙面上的开关打开灯，有点困难。有什么办法可以解决这个问题呢 ？能不能设计一个夜晚当有人走过的时候，灯就可以自动开启的照明控制系统呢？1 设计项目：2 设计要求：3 设计分析；方案构思：一般照明系统电路图：继电器：继电器工作时，电磁铁通电，把衔铁吸下来使 D 和 E 接触，工作电路闭合。电磁铁断电时失去磁性，弹簧把衔铁拉起来，切断工作电路。因此，继电器就是利用电磁铁控制工作电路通断的开关。第五届全国基础教育课程教学改革研讨会高中通用技术课例发现问题一、课程目标使学生经历一般的技术设计过程，掌握技术设计的基础知识和技能，形成基本的技术思想与经验以及情感态度和价值观。能

8、够领悟基本的技术思想，发展创造性思维，养成用技术解决实际问题的 良好习惯。二、核心素养指向（1）技术意识：能以技术的眼光观察世界从而发现问题，并能针对某一问题作出理性分析。（2）创新设计：能通过收集相关信息并运用人机关系及相关理论进行综合分析，提出有创新性的技术问题（3）物化能力：能根据方案进行产品的测试，有一定的动手实践能力。三、教学目标（1） 知道发现问题的重要性（2） 经历发现问题的过程，经历对原始问题进行分析继而从多角度发现新问题的过程（3） 初步掌握发现问题的一般方法（4） 培养发现问题的意识四、重点难点（1） 重点：发现问题的重要性，发现问题的方法（2） 难点：从多角度对问题进行分

9、析，从而发现具体、细致的技术问题五、教学过程（1）导入、发现问题的重要性【视频引入】介绍宁波中学校友 屠呦呦的短片。【案例分析】阅读介绍屠呦呦发现青蒿素的文字材料，并思考后面的问题。屠呦呦校友的故事:疟疾被称为世界三大死亡疾病之一，每年全球至少有 100 万人死于疟疾。上个世纪 60 年代，疟原虫对奎宁类药物产生了抗药性，严重影响到治疗效果。全世界 100 多个国家，2 亿多疟疾患者面临无药可治的局面，死亡率急剧增高。为了针对这种情况，在中央的指示下，1967 年 5 月 23 日，联合研发抗疟新药的“523”项目正式启动。1969 年，宁波中学校友屠呦呦加入了第五届全国基础教育课程教学改革研

10、讨会高中通用技术课例项目组，开始征服疟疾的艰难旅程。实验室内，研究人员们夜以继日，却始终无法有重大突破。屠呦呦通过查阅古籍注意到了青蒿，然后她们从青蒿中提取抗疟成分,但实验结果显示，青蒿提取物对鼠疟原虫的抑制率只有 12%到 40%。但她并未放弃，沉下心来，查阅典籍。当她读到东晋医药学家葛洪所著的肘后备急方时，其中的一句话引起了她的注意青蒿一握，水一升渍，绞取汁，尽服之。屠呦呦回忆道：“当时我就想，这书里说的为什么和中药常用的煎熬法不同？原来里面用的是青蒿汁。后来顺着这个思路，改在较低温度下提取。” 1971 年 10 月，在第 191 次试验中，屠呦呦发现提取物对疟原虫实现了 100%的抑制

11、。青蒿中的什么成分杀死了疟原虫呢？1972 年，屠呦呦在抗疟药研究内部会议上报告了她的研究成果。后来，屠呦呦和她的同事们将其命名为青蒿素。1973 年，屠呦呦在评估青蒿素的衍生化合物时，发现了更加稳定、有效的双氢青蒿素。事实上，当时多家曾经参与“523”任务的科研机构都对青蒿素的发现、提取起到了重要作用。但是，推荐屠呦呦获得诺贝尔奖的米勒说：“诺贝尔奖更看重原始的发现。如果不 是屠呦呦 1972 年在会议上提出有关青蒿素作用的报告，其他人可能就研究别的药去了。当然，不可否认的是，这个项目是很多人共同做出来的，全靠中医研究院一家单位也不能走到今天。”由于青蒿素的发现拯救了几百万人的生命，在 20

12、15 年，宁波中学校友屠呦呦获得了诺贝尔生理医学奖。请思考:1、很多人对青蒿素的发现起到了重要作用，为什么唯独屠呦呦获得了诺贝尔奖？2、在案例中出现了、发现了、提出了哪些问题（每一组将问题写在卡纸上并贴到黑板上）？【教师提问】很多人对青蒿素的发现起到了重要作用，为什么唯独屠呦呦获得了诺贝尔奖？【学生回答】【教师评析】屠呦呦发现的问题，挽救了几百万人的生命，由此可见发现问题的重要性。（2）问题的种类【教师评析】上述问题中，有社会方面的，有科学方面的，也有能采用技术的方式解决的技术问题。在技术课程中我们主要讨论技术方面的问题。【板书呈现】科学问题、社会问题、技术问题（3）问题的来源【教师提问】上面

13、的技术问题是从何而来的？【学生回答】【教师评析】我们可以从来源将问题分为三类：生活中必然遇到的、别人给的、自己主动发现的。【板书呈现】生活中必然遇到的、别人给的、自己主动发现的【教师评析】第一第二种问题是已知的和明确的，第三种问题才是全新的，所以这种问题更有价值，屠呦呦因为第一个发现了这一种问题获得了诺贝尔第五届全国基础教育课程教学改革研讨会高中通用技术课例奖。爱因斯坦也曾说“提出一个问题往往比解决一个问题更重要”。（4）发现问题的途径和方法【教师提问】屠呦呦的发现每年都能挽救上百万人的生命，是全人类的大问题，我们当然没有这个能力，不过我们可以从发现身边的小问题做起。那么有没有什么方法来发现我

14、们身边的技术问题呢？【学生回答】1、观察日常生活【教师评析】日常生活是我们存在的背景和基础，它往往蕴含着丰富的问题资源。通过观察日常生活，就能发现技术问题。【教师提问】作为学生，教室是我们学习生活的主要场所，回顾你在教室里的情景，你曾经发现过什么技术问题？【学生回答】【任务呈现】现在以 4 人为小组，观察教 室并发现问题，讨论后提出几个技术问题。挑选一个技术问题写在卡纸上，贴到黑板上。提示: 我们在教室里进行活动时，不可避免的会接触很多物品，试着从人机关系的的角度来发现。【板书呈现】人机关系要实现的目标：高效、健康、舒适、安全学生活动一：观察教室发现问题【学生活动】分组体验、观察、讨论、记录并

15、提交发现的问题。任务 观察教室找问题问题 1问题 2问题 3【教师评析】有目的、有计划的观察有助于发现更多的技术问题。可以看到，有些组提出的是属于很具体的技术问题，但是也有一些是生活问题，技术性不强，例如“擦窗户不方便”这个问题。【教师提问】我们可以把这个问题称为“原始问题”，每一个问题的产生都有原因，那么你认为导致擦窗户不方便的原因是什么？【学生回答】窗户的式样、没有有效的清洁工具等【教师评析】通过对原始问题的追因，有助于从不同角度深入地理解问题。多角度的分析问题产生的原因有助于发现更多的技术问题。【教师提问】请从窗户式样、或者没有有效的清洁工具来提出针对擦窗户不方便的技术问题。【学生回答】

16、什么样的窗户能很方便擦到玻璃的两面、什么样的清洁工具能擦到窗户外面玻璃。【教师评析】问题来源于生活，但是需要对问题抽丝剥茧的追因才能发现更多的技术问题。除了观察生活来发现问题外，还有什么方法呢？可以参考屠呦呦发现问题的例子。【学生回答】2、收集与分析信息【教师评析】查阅文献发现问题，这属于收集和分析信息。报纸是社会的缩影，里面蕴含着丰富的问题资源。你曾经在看报中发现过什么技术问题么？第五届全国基础教育课程教学改革研讨会高中通用技术课例【学生回答】【任务呈现】每一小组快速翻阅一份报纸，收集并分析报纸中出现的技术问题，如果是原始问题则通过归因提出几个技术问题，挑一个写在卡纸上并贴到黑板上。提示：在

17、哪个版块中最容易发现问题？快速浏览题目能否确定内容中是否可能出现问题？学生活动二、看报纸找问题【学生活动】分组体验、讨论、记录并提交发现的问题。任务 看报纸找问题问题 1问题 2问题 3【教师评析】如果学生发现的是原始问题，需要引导学生对其进行归因并发现具体的技术问题。信息的来源很多，除了报纸，或者文献中已有的信息，我们也可以主动的去获取信息，例如通过问卷调查法、集体询问法、家庭走访法等等。在移动互联网发达的今天，通过电脑、手机就能收集海量信息。【教师提问】除了上面两种发现问题的方法外，还有其他的方法么？可以参考屠呦呦的例子。【学生回答】3、技术研究和技术试验【教师评价】在具体的解决问题过程中

18、，会进行技术研究，在针对某个具体产品时会进行技术试验，所以这也是发现问题的方法。【教师提问】我儿子写字时经常会不自觉得低头，每天晚上我都需要坐在他旁边不断提醒。请说 说你在这个情景中发现的问题？【学生回答】【教师评析】写字姿势不正确，这个原始问题的原因有很多，例如小孩子自控力差不自觉的就低头，所以就能发现一个具体的技术问题，如何在低头的时候提醒他？【任务呈现】我想到了制作一个坐姿提醒器来解决这个问题。现在大家手里的就是我制作的坐姿提醒器，请大家先阅读说明书，然后设计一个简单的技术试验来发现这个作品存在的技术问题。从找到的问题中挑一个写在卡纸上贴于黑板。提示：针对具体作品，我们不仅可以从人机关系去考虑，也可以从设计的一般原则去判断它是否有问题。【板书呈现】设计的一般原则：创新、实用、经济、美观、道德、技术规范、可持续发展。学生活动三、技术试验找问题【学生活动】分组试验、讨论、记录并提交发现的问题。任务 测试坐姿提醒器找问题问题 1问题 2问题 3【教师评析】感谢大家的问题，我会根据这些问题去改进这个作品。