高中通用技术控制系统的设计与实施5教案苏教版必修2

由天下分享时间：2024/9/28 21:31:00 加入收藏我要投稿点赞

教材：（凤凰国标教材）普通高中课程标准实验教科书通用技术（必修2）文档内容：控制系统的设计与实施

章节：第四单元控制与设计第四节控制系统的设计与实施课时：第2～3课时

一、教学目标 1.知识与技能

理解控制系统设计的一般思路。 2.过程与方法

（1）能根据控制系统设计分析方法确定控制系统各部件并画出方框图，形成初步的设计方案；（2）能根据设计方案初步选择控制系统所用元器件；

（3）能综合运用设计的一般原则等知识指导实施与评价过程。 3.情感态度与价值观

形成运用设计的一般过程和设计的一般原则分析问题解决问题，培养具体问题具体分析的正确情感和态度。

二、教学重点

理解控制系统设计的一般思路；运用控制系统设计分析方法确定控制系统各部件，形成初步的设计方案。

三、教学难点

运用控制系统设计分析方法确定控制系统各部件，形成初步的设计方案；综合运用设计的一般原则等知识指导实施与评价过程。

四、教学方法

讲授、讨论、小组合作。

五、设计思想

在本节教学中，将采用教师引导启发和学生合作学习相结合的教学模式。以任务驱动的方式，引导学生运用所学知识进行控制系统的设计。

六、教学资源

电热箱控制系统设计所需部分元器件，评价表格等。

七、教学过程环节教师活动 1.引入消毒碗柜利用红外线高温消毒的特点，将洗净的碗、筷、杯、盘放入其中加热、烘干，达到预定的时间之后便自动断电。学生活动及预期效果认识消毒碗柜热消毒原理。设计思路进行对比，让学生对后面提出的电热箱设计有初步的认识。提出问题 1

2.提出问题设计项目：电热恒温箱设计要求：（1）箱内温度恒定在60度左右；（2）能自动控制；（3）安全、节能、低成本。 1.设计的总体思路设计的一般过程：发现问题与明确问题——制定设计方案——制作模型或原型——测试、评估、优化——编写使用说明书。 2.控制系统设计分析（1）控制系统的结构：呈现开环及闭环控制系统的框图,分析控制系统固有特性和内在规律。（2）确定控制系统各部件 A.确定控制对象：电热箱 B.确定执行器：加热器（执行器由被控量来选择，若被控量是温度，执行器可以是加热器（加热）或压缩机（制冷），若被控量是流量，执行器就是阀门。对于运动，通常采用电动机（直线运动）等。） C.确定控制器控制器的选择与控制量、被控量、执行器都有关系控制量：热量根据焦尔定律： Q＝0.24I2Rt＝0.24(U2/R)t 控制手段： ①通过调压器改变电压来调整; ②通过可控硅或晶闸管改变电流调整; ③改变加热器电阻的方法调整温度；④可以通过开关时通时断控制时间来调整。 3、控制方式（1）干扰因素分析 A.电源电压的稳定性 B.电热箱箱体与环境的对流速度(密封性、环境温度) 提出具体设计项目，明确设计目标。设计分析重温设计的一般过程。明确控制系统设计的特殊性。把握控制系统设计分析的一般思路：确定执行器、控制器、检测装置（闭环）等。运用所学控制理论，理解控制系统各变量之间的内在规律，以此确定控制系统各部件。师生交互。强调设计的一般过程是进行设计应遵循的科学步骤。将控制系统设计方法转化为执行器、控制器、检测装置（闭环）等的选择。使问题简化、具体、明了。助于学生的理解。掌握控制系统的内在规律。 2

（2）控制方式的选择：闭环控制系统（选择原则：被控量是否存在量上的误差）（3）检测装置的确定由被控量来选择，温度传感器 1. 绘制控制系统框图动手操作。比较、权通过动手动脑，将分组确定这一控制系统的设计方案，衡，内化知识，提升能力。知识内化，提高学生物画出方框图。化能力。 2. 电热箱元器件的选择为制作、安装、运展示多种元器件，由学生选择。组成行、评论等准备。控制系统，画出电路图，并连接实物。如果有多种设计方案，需要进行比较与权衡。设计项目的实施实施包括：箱体的制作、安装与调试、运行和评价等步骤。讨论： 1.系统实施和评价的依据是什么？（设计的一般原则。具体内容：美观、创新、实用、经济、道德、技术规范、持续发展。） 2.在本恒温箱实施过程中，你认为主要要考虑设哪些因素？ 3.一同学在箱体的正面安装一电源指灯以指示电源的通断，安装温度计以指示箱内的温度。这考虑人机关系的哪方面关系？（信息交互——以人为本思想方法） 4.一同学为了减少电热箱与环境的对流速度，在实施过程中制作了内外两层箱体。他是基于什么问题考虑？分组：根据设计方案，进行组装、调试，填写评价表。进一步明确设计的一般过程和本控制系统实施的任务。思考、发散、运用知识解决教师提出的问题。采用问题的方法以点带面，引导学生以设计的一般原则指导设计、实施、评价等整个过程，以期抛砖引玉。形成技术思想方法，如以人为本、系统的分析方法等并以此运用于设计和实施中。方案构思系统实施总结评价 1.控制系统的设计遵循设计的一般过程，梳理本课所学知识但有其特殊性。点，进一步明确控制系统2.控制系统的设计思路是：明确控制目的的设计思路。 ——了解被控对象的基本特性——分析被控量和控制量——确定执行器和控制器——确定控制类型——选择元器件——制作、安装、调试、优化、评价。 3.设计的一般原则是指导控制系统设计、实施的准则。 4.设计过程应综合运用技术的思想方法，总结、提升，加深理解，促进学生知识内化。 3

力求有所创新。

八、教学反思

本课从家用消毒柜的案例引入简易温度（闭环）自动控制系统的设计思路，设计过程、设计原则运用合理，课堂语言的节奏控制良好。采用自备电子元件，组织学生分组试验，引导学生分析了闭环自动控制系统的设计思路，设计分析和设计原则，动手设计、组装和调试。

本次课采用两节课连上，教师讲课时间不多，让学生有更多动手实践的时间。