第五节-控制系统方案的初步设计教案.doc

第五节控制系统方案的初步设计

一、 教学内容分析：

在前面的学习中，学生已经了解了结构、流程、系统、控制与设计的关系。设计是技术的重要组成部分之一，而且《技术与设计2》大部分都是围绕着设计这个主题来展开的。

结构是设计的基础，流程是设计的方法，系统是设计的保障，控制是设计的关键。

本节是这单元的收尾部分，让学生了解控制系统设计的一般思路，只有这部分内容理解了，才能有效的进行下一个内容——控制系统的设计与实施案例。

二、 教学对象分析：

学生对一些产品有一定的使用经验，通过控制系统的分析与设计，使学生生活中的一些应用实例，上升到一定的理论认识，从控制与设计的角度重新的认识。

三、 教学目标：

1. 知识与技能：

(1)了解简单的被控对象的基本特性，能确定被控量、控制量，画出控制系统的方框图，并形成初步的控制系统设计的方案。

(2)能根据控制系统的设计方法，制作一个控制装置；或者根据简单闭环控制系统的方案进行模拟实施，学会调试运行提出改进方案。

2. 过程与方法：

通过案例式的探讨和实践改良的技术活动，提高分析能力，培养探究精神,学习权衡的思想。

3. 情感态度与价值观

（1）通过对控制系统的设计与实施的分析，体会产品设计中人性化的设计思想。

（2）培养认真严谨的态度，进而树立“以人为本”的设计理念。

（3）通过多种形式的教学活动，提高学生学习技术课的兴趣。

四、教学重难点：

1.教学重点：

（1）控制系统设计的一般思路，了解简单的被控对象的基本特性，确定相关的量，会画系统框图。

（2）能根据控制系统的设计方法，制作一个控制装置并学会调试运行，提出改进方案。

2.教学难点

闭环系统的设计，被控量和控制量的确定，系统框图的绘制。

五、教学策略：

（1）通过一些前沿的无人驾驶汽车的例子视频材料来导入有关控制的设计方法，从而引入课题。

（2）寻找一些贴近学生生活实际和典型的案例，分析其控制的设计过程与方法。

六、教学资源准备：

将学生提前分好组，四个人一个小组。

以设计方框图与学生动手操作为主，制作避障车设备模型。

七、教法设计

（1）通过教师的引导和实例，探究控制系统设计与实施的含义。

（2）通过体验活动，结合学生生活经验，归纳总结控制系统设计与实施的方法。

（3）讲解设计的一般思路，要有所侧重，从众多的因素中选出重点。

（4）通过实践改造活动，让学生感受和领悟，创新的设计思想，并引导学生思考实现合理的设计与控制还要考虑的因素。

八、学法设计：

引导学生进行“问题式学习”，通过尝试——发现，探索——研究的过程来掌握本节课的知识，在老师的帮助下，把生活中的经验逐步与控制系统联系起来，通过动手实践、改造，亲身体会这种控制实施方法，体验成就感！

九、教学过程：

教学过程

教师活动

学生活动

设计意图

课程导入

我们知道，任何一种控制的实现，都要通过若干个环节，这些环节就构成了一个系统，称为控制系统。

（控制系统是指由控制主体、控制客体和控制媒体组成的具有自身目标和功能的管理系统。）

控制系统在日常生活中有着广泛的应用，你接触到的都有哪些呢？

同学们举例

让同学们感受到控制系统无处不在，并且方便着我们的生活。

观看无人驾驶汽车的视频，其中包括了很多控制系统设计的知识，注意观察。

观看视频

让同学们感受到技术给人们生活带来的方便。并发现其中涉及到控制系统方案的设计有哪些？

课程内容讲解案例（红外线小车）

刚才看到视频，人们的生活越来越方便，技术不断推动我们社会进步。我们选择无人驾驶汽车怎样检测身边事物，躲避事物为例，它的工作原理是怎样的呢？我们平时驾车，是通过人眼观察，而自动小车需要检测前方是否有障碍物并学会躲避，为了精准，我们选择用红外传感器来检测障碍物

学生们思考

引发学生们思考，思考无人驾驶车和普通汽车的区别，能够从问题入手，去思考如何解决问题、设计方案。

看ppt，红外线小车系统组成结构图。

学生理解红外线小车的系统工作原理

那么红外线小车，是怎么设计出来的呢？首先我们了解被控对象的性质，确定被控量和控制量，制定出来方案。带领学生梳理红外线小车的被控量与控制量。

理解系统方案设计的基本步骤与方法。

在我们基本确定了这些信息之后，可以画出红外线小车的系统框图。这是一个需要反馈的系统，也叫闭环系统。

理解并可以画出红外线小车的系统框图。

课程内容讲解系统设计案例（避障车系统）

学生思考并设计怎么运用触碰传感器来使小车躲避障碍物，学生通过动手实践，来拼装小车，并把传感器连接上，使小车通过触碰传感器来达到没有遇到障碍物小车一直直行，遇到障碍物，小车转向后直行

学生们思考，避障车系统和红外线小车的区别