控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施[001]

1、1 1 / / 1010控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施教材：（江蘇教育出版社）普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書通用技術(shù)（必修2 2）章節(jié)：第四單元控制與設(shè)計第四節(jié)：控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施一、內(nèi)容主題：體感照明控制系統(tǒng)設(shè)計與實施二、問題情境：夜晚，從臥室走到衛(wèi)生間上廁所，光線不足的情況下，要找到墻面上的開關(guān)打開燈，有點困難。有什么辦法可以解決這個問題呢？能否設(shè)計一個夜晚當(dāng)有人走過的時候，燈就可以自動開啟的照明控制系呢？矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴賃軔。三、教學(xué)目標(biāo)1.1. 從生活中遇到的問題中提煉技術(shù)問題，培養(yǎng)敏銳的觀察能力，結(jié)合所學(xué)知 識，嘗試提出解決方案。形成初步的控制系統(tǒng)設(shè)計的方案。（技術(shù)意識）2.2. 結(jié)合技術(shù)圖

2、樣、系統(tǒng)、控制與設(shè)計等理論知識對設(shè)計方案進(jìn)行分析，增進(jìn) 控制與設(shè)計”理論的實際應(yīng)用，形成一定的實際問題解決能力。（工程思維）3.3. 通過發(fā)現(xiàn)問題與解決問題，總結(jié)回顧并促成對新問題的挖掘，繼續(xù)提岀更優(yōu)化的解決方案。由簡單照明控制系統(tǒng)分析、創(chuàng)新設(shè)計岀體感照明控制系統(tǒng)。（創(chuàng) 新設(shè)計）4.4. 通過體感照明通過 體感照明控制系統(tǒng)設(shè)計 ”的紙質(zhì)草圖繪制（電路圖、 系統(tǒng)控制方框圖的繪制，利用圖樣來分析控制系統(tǒng)）實體安裝、技術(shù)試驗裝等過 程，能根據(jù)開環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計方法，制作一個控制裝置；學(xué)會調(diào)試運行，提出 改進(jìn)方案。完成該控制系統(tǒng)的設(shè)計實施任務(wù)。（圖樣表達(dá)、物化能力）四、教學(xué)重點和難點2 2 / / 1

3、010第五屆全國基礎(chǔ)教育課程教學(xué)改革研討會高中通用技術(shù)課例重點：1 1、利用方框圖來分析控制系統(tǒng)。2 2、針對實際問題進(jìn)行設(shè)計的實踐中，領(lǐng)會控制系統(tǒng)設(shè)計的一般方法。難點：1 1、分析主要的干擾因素，構(gòu)思設(shè)計方案。2 2、設(shè)計一個控制系統(tǒng)應(yīng)明確的具體問題、設(shè)計的基本要求，控制設(shè)計的 思想方法。五、設(shè)計思想（含學(xué)情分析）學(xué)生已經(jīng)對控制中的開環(huán)控制有一定的理解，為了增進(jìn)學(xué)生對控制系統(tǒng)的具體設(shè)計實施及應(yīng)用，通過設(shè)計制作體感照明控制系統(tǒng)設(shè)計與實施 ”的實踐,來進(jìn)一步對所學(xué)知識應(yīng)用于實踐的生活中去，達(dá)到理論與實踐的結(jié)合，運用所學(xué) 知識，發(fā)現(xiàn)并解決來自生活中真實世界的實際問題。六、教學(xué)策略結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容

4、和目標(biāo) ，采用 情景導(dǎo)入一案例分析一學(xué)生探究一總結(jié)歸納-拓展延伸”的模式展開。七、教學(xué)階段與技術(shù)實踐活動過程（一）教學(xué)準(zhǔn)備及課時安排1.1. 教學(xué)準(zhǔn)備導(dǎo)線、開關(guān)、燈座、小燈泡、電池組、紅外傳感器、光敏電阻、繼電器等。2.2. 課時安排：1 1 課時（二）教學(xué)過程1.1. 發(fā)現(xiàn)真實世界的問題問題情境：夜晚，從臥室走到衛(wèi)生間上廁所，光線不足的情況下要找到墻面上的開關(guān)打開燈，有點困難。有什么辦法可以解決這個問題呢？能不能設(shè)計一個夜晚當(dāng)有人走過的時候，燈就可以自動開啟的照明控制系統(tǒng)呢？2.2. 明確情境問題，完成設(shè)計分析與方案設(shè)計：（1 1）方案設(shè)計：針對性提岀的目標(biāo)，并明確當(dāng)前所受到的限制；通過小組

5、 討論，對設(shè)計進(jìn)行分析，得出設(shè)計方案。3 3 / / 1010第五屆全國基礎(chǔ)教育課程教學(xué)改革研討會高中通用技術(shù)課例（2 2）. .篩選方案：各個小組對所設(shè)計的方案進(jìn)行分享、交流、評價，最終確 定方案。3.3.分析：簡單照明系統(tǒng)如何改造后可以實現(xiàn)體感照明的功能呢？（1 1）. .一般照明系統(tǒng)電路圖：（2 2）. .體感照明控制系統(tǒng)設(shè)計分析：1體感照明系統(tǒng)： 設(shè)計要求、被控對象、控制目的分析。2簡單照明電路系統(tǒng)體感照明控制系統(tǒng)分析：共同點都是實現(xiàn)照明功能。體感.照明實現(xiàn)無需觸碰開關(guān)，根據(jù)夜晚、有人、為前提條件，自動開啟照明系統(tǒng)。需要在原有電路的 控制開關(guān)環(huán)節(jié)進(jìn)行改造。3體感燈開啟條件分析_夜晚；有

6、人；燈點亮t夜晚；無人 白天；有人或無人；燈熄滅分析：控制系統(tǒng)需要在具備感知光線的設(shè)備、監(jiān)測人體熱源的設(shè)備介入，才能實現(xiàn)（3 3）. .選擇開環(huán)控制方式完成控制任務(wù)：人體熱源信號有/ /無4 4 . .控制系統(tǒng)的組裝與試驗:第五屆全國基礎(chǔ)教育課程教學(xué)改革研討會高中通用技術(shù)課例（1 1 ）根據(jù)設(shè)計方案中的控制方式進(jìn)行實踐體驗。（2 2 ）通過安裝及試驗，嘗試分析控制系統(tǒng)的組成與工作過程。燈熄滅光敏裝置檢測4 4 / / 1010（3 3）控制系統(tǒng)的優(yōu)化改進(jìn)，應(yīng)用與其他方面（如：被控對象改為風(fēng)扇，即為體感風(fēng)扇系統(tǒng) 等等）5.5.小結(jié)：控制系統(tǒng)設(shè)計的一般思路設(shè)計要求、控制對象特性怎樣既達(dá)到目的、又經(jīng)

7、濟(jì)、易于實現(xiàn)5 5 / / 1010第五屆全國基礎(chǔ)教育課程教學(xué)改革研討會高中通用技術(shù)課例控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施學(xué)案問題情境：夜晚，從臥室走到衛(wèi)生間，光線不足的情況下，要找到墻面上的開關(guān)打開燈，有點困難。有什 么辦法可以解決這個問題呢？能不能設(shè)計一個夜晚當(dāng)有人走過的時候，燈就可以自動開啟的照明控制系統(tǒng)呢？聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈禍測。設(shè)計項目：設(shè)計要求：設(shè)計分析；方案構(gòu)思：一般照明系統(tǒng)電路圖： 繼電器：繼電器工作時，電磁鐵通電，把銜鐵吸下來使D D 和 E E 接觸，工作電路閉合。電磁鐵斷電時失去 磁性，彈簧把銜鐵拉起來，切斷工作電路。因此，繼電器就是利用電磁鐵控制工作電路通斷的 開關(guān)。殘騖樓諍錈瀨濟(jì)

8、溆塹籟婭驟。6 6 / / 1010第五屆全國基礎(chǔ)教育課程教學(xué)改革研討會高中通用技術(shù)課例發(fā)現(xiàn)問題一、課程目標(biāo)使學(xué)生經(jīng)歷一般的技術(shù)設(shè)計過程，掌握技術(shù)設(shè)計的基礎(chǔ)知識和技能，形成基本的技術(shù)思想 與經(jīng)驗以及情感態(tài)度和價值觀。能夠領(lǐng)悟基本的技術(shù)思想，發(fā)展創(chuàng)造性思維，養(yǎng)成用技術(shù) 解決實際問題的 良好習(xí)慣。釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐顧葒。二、核心素養(yǎng)指向(1 1 )技術(shù)意識：能以技術(shù)的眼光觀察世界從而發(fā)現(xiàn)問題，并能針對某一問題作岀理性分 析。(2 2)創(chuàng)新設(shè)計：能通過收集相關(guān)信息并運用人機(jī)關(guān)系及相關(guān)理論進(jìn)行綜合分析，提岀有創(chuàng) 新性的技術(shù)問題(3 3)物化能力：能根據(jù)方案進(jìn)行產(chǎn)品的測試，有一定的動手實踐能力。彈貿(mào)攝

9、爾霽斃攬磚鹵廡詒爾。三、教學(xué)目標(biāo)(1)知道發(fā)現(xiàn)問題的重要性(2)經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問題的過程，經(jīng)歷對原始問題進(jìn)行分析繼而從多角度發(fā)現(xiàn)新問題的過程(3 3)初步掌握發(fā)現(xiàn)問題的一般方法(4) 培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題的意識四、重點難點(1 1)重點：發(fā)現(xiàn)問題的重要性，發(fā)現(xiàn)問題的方法(2 2)難點：從多角度對問題進(jìn)行分析，從而發(fā)現(xiàn)具體、細(xì)致的技術(shù)問題謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔點鉍。五、教學(xué)過程(1)導(dǎo)入、發(fā)現(xiàn)問題的重要性【視頻引入】介紹寧波中學(xué)校友屠呦呦的短片?！景咐治觥块喿x介紹屠呦呦發(fā)現(xiàn)青蒿素的文字材料，并思考后面的問題。屠呦呦校友的 故事：瘧疾被稱為世界三大死亡疾病之一，每年全球至少有100100 萬人死于瘧疾。上個世紀(jì)

10、6060 年代，瘧原蟲對奎寧類藥物產(chǎn)生了抗藥性，嚴(yán)重影響到治療效果。全世界100100 多個國家，2 2 億多瘧疾患者面臨無藥可治的局面，死亡率急劇增高。為了針對這種情況，在中央的指示 下，19671967 年 5 5 月 2323 日，聯(lián)合研發(fā)抗瘧新藥的“523523”目正式啟動。19691969 年，寧波中學(xué)校友屠呦呦加入了廈礴懇蹣駢時盡繼價騷巹癩。第五屆全國基礎(chǔ)教育課程教學(xué)改革研討會高中通用技術(shù)課例項目組，開始征服瘧疾的艱難旅程。實驗室內(nèi)，研究人員們夜以繼日，卻始終無法有重大突破。屠呦呦通過查閱古籍注意到了 青蒿，然后她們從青蒿中提取抗瘧成分，但實驗結(jié)果顯示，青蒿提取物對鼠瘧原蟲的抑制率

11、只有 12%12%到 40%40%。但她并未放棄，沉下心來，查閱典籍。當(dāng)她讀到東晉醫(yī)藥學(xué)家葛洪所著 的肘后備急方時，其中的一句話引起了她的注意一一青蒿一握，水一升漬，絞取汁，盡服之。屠呦呦回憶道：當(dāng)時我就想，這書里說的為什么和中藥常用的煎熬法不同？原來里面用的是青蒿汁。后來順著這個思路，改在較低溫度下提取?！?19711971 年 1010 月，在第 191191次試驗中，屠呦呦發(fā)現(xiàn)提取物對瘧原蟲實現(xiàn)了100%100%的抑制。青蒿中的什么成分殺死了瘧原蟲呢？煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚鍍齊。19721972 年，屠呦呦在抗瘧藥研究內(nèi)部會議上報告了她的研究成果。后來，屠呦呦和她的同事 們將其命名為青蒿素

12、。19731973 年，屠呦呦在評估青蒿素的衍生化合物時，發(fā)現(xiàn)了更加穩(wěn)定、有效的雙氫青蒿素。鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴縈詰。事實上，當(dāng)時多家曾經(jīng)參與“ 523523 任務(wù)的科研機(jī)構(gòu)都對青蒿素的發(fā)現(xiàn)、提取起到了重要作用。但是，推薦屠呦呦獲得諾貝爾獎的米勒說：諾貝爾獎更看重原始的發(fā)現(xiàn)。如果不是屠呦呦 19721972 年在會議上提岀有關(guān)青蒿素作用的報告，其他人可能就研究別的藥去了。當(dāng)然， 不可否認(rèn)的是，這個項目是很多人共同做岀來的，全靠中醫(yī)研究院一家單位也不能走到今 天?！被[叢媽羥為贍債蟶練淨(jìng)櫧撻。由于青蒿素的發(fā)現(xiàn)拯救了幾百萬人的生命，在20152015 年，寧波中學(xué)校友屠呦呦獲得了諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎。請

13、思考：1 1、 很多人對青蒿素的發(fā)現(xiàn)起到了重要作用，為什么唯獨屠呦呦獲得了諾貝爾獎？2 2、 在案例中出現(xiàn)了、發(fā)現(xiàn)了、提出了哪些問題(每一組將問題寫在卡紙上并貼到黑板 上)?【教師提問】很多人對青蒿素的發(fā)現(xiàn)起到了重要作用，為什么唯獨屠呦呦獲得了諾貝爾獎？【學(xué)生回答】”【教師評析】屠呦呦發(fā)現(xiàn)的問題，挽救了幾百萬人的生命，由此可見發(fā)現(xiàn)問題的重要性。(2)問題的種類【教師評析】上述問題中，有社會方面的，有科學(xué)方面的，也有能采用技術(shù)的方式解決的 技術(shù)問題。在技術(shù)課程中我們主要討論技術(shù)方面的問題。預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴買闥?！景鍟尸F(xiàn)】科學(xué)問題、社會問題、技術(shù)問題（3 3）問題的來源7 7 / / 101

14、0【教師提問】上面的技術(shù)問題是從何而來的？【學(xué)生回答】”【教師評析】我們可以從來源將問題分為三類：生活中必然遇到的、另從給的、自己主動 發(fā)現(xiàn)的?！景鍟尸F(xiàn)】生活中必然遇到的、別人給的、自己主動發(fā)現(xiàn)的【教師評析】第一第二種問 題是已知的和明確的，第三種問題才是全新的，滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦鋇絨。所以這種問題更有價值，屠呦呦因為第一個發(fā)現(xiàn)了這一種問題獲得了諾貝爾8 8 / / 1010第五屆全國基礎(chǔ)教育課程教學(xué)改革研討會高中通用技術(shù)課例獎。愛因斯坦也曾說 提岀一個問題往往比解決一個問題更重要”。（4 4）發(fā)現(xiàn)問題的途徑和方法【教師提問】屠呦呦的發(fā)現(xiàn)每年都能挽救上百萬人的生命，是全人類的大問題，我們當(dāng)

15、然沒 有這個能力，不過我們可以從發(fā)現(xiàn)身邊的小問題做起。那么有沒有什么方法來發(fā)現(xiàn)我們身邊 的技術(shù)問題呢？鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡縫勵。【學(xué)生回答】” 1 1 觀察日常生活【教師評析】日常生活是我們存在的背景和基礎(chǔ)，它往往蘊含著豐富的問題資源。通過觀察 日常生活，就能發(fā)現(xiàn)技術(shù)問題。擁締鳳襪備訊顎輪爛薔報贏?！窘處熖釂枴孔鳛閷W(xué)生，教室是我們學(xué)習(xí)生活的主要場所，回顧你在教室里的情景，你曾經(jīng) 發(fā)現(xiàn)過什么技術(shù)問題？【學(xué)生回答】”健康、舒適、安全學(xué)生活動一：觀察教室發(fā)現(xiàn)問題【學(xué)生活動】分組體驗、觀察、討論、記 錄并提交發(fā)現(xiàn)的問題。贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷鯛漢。任務(wù)觀察教室找問題問題 1 1問題 2 2問題 3 3【

16、教師評析】有目的、有計劃的觀察有助于發(fā)現(xiàn)更多的技術(shù)問題?？梢钥吹剑行┙M提岀的是屬于很具體的技術(shù)問題，但是也有一些是生活問題，技術(shù)性不 強(qiáng)，例如擦窗戶不方便”這個問題。壇搏鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚躋馱?！窘處熖釂枴课覀兛梢园堰@個問題稱為原始問題”，每一個問題的產(chǎn)生都有原因，那么你認(rèn)為導(dǎo)致擦窗戶不方便的原因是什么？蠟變黲癟報倀鉉錨鈰贅籜葦?！緦W(xué)生回答】窗戶的式樣、沒有有效的清潔工具等【教師評析】通過對原始問題的追因，有 助于從不同角度深入地理解問題。買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄屆嬌。多角度的分析問題產(chǎn)生的原因有助于發(fā)現(xiàn)更多的技術(shù)問題?！窘處熖釂枴空垙拇皯羰綐?、或者沒有有效的清潔工具來提出針對擦窗戶不方便的技術(shù)問 題?！緦W(xué)生回答】什么樣的窗戶能很方便擦到玻璃的兩面、什么樣的清潔工具能擦到窗戶外面玻 璃?！窘處熢u析】問題來源于生活，但是需要對問題抽絲剝繭的追因才能發(fā)現(xiàn)更多的技術(shù)問題。除了觀察生活來發(fā)現(xiàn)問題外，還有什么方