高中通用技術(shù) 分析開環(huán)系統(tǒng)工作過程-教學(xué)設(shè)計(jì)

1、高中通用技術(shù)（必修 技術(shù)與設(shè)計(jì)2）任務(wù)二 分析開環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程深圳市龍華區(qū)龍華中學(xué) 李木河一、教學(xué)內(nèi)容開環(huán)控制系統(tǒng)是控制系統(tǒng)類型之一，在實(shí)際應(yīng)用中也很常見。本節(jié)課通過搭建定時(shí)澆水控制系統(tǒng)模型的技術(shù)體驗(yàn)活動(dòng)，使學(xué)生熟悉開環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程，理解其中控制器、執(zhí)行器等的作用。通過若干典型案例的分析，讓學(xué)生學(xué)會(huì)用方框圖表達(dá)簡(jiǎn)單開環(huán)控制系統(tǒng)工作過程，并能根據(jù)開環(huán)控制系統(tǒng)的特征辨析常見的開環(huán)控制系統(tǒng)。二、學(xué)科核心素養(yǎng)要求1. 技術(shù)意識(shí)：熟悉簡(jiǎn)單開環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作過程，理解其中控制器、執(zhí)行器等的作用，辨析開環(huán)控制系統(tǒng)的特征。2. 圖樣表達(dá)：會(huì)用方框圖表達(dá)簡(jiǎn)單開環(huán)控制系統(tǒng)工作過程。三、教學(xué)重

2、點(diǎn)、難點(diǎn)1. 重點(diǎn)：熟悉簡(jiǎn)單開環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作過程。2. 難點(diǎn)：學(xué)會(huì)用方框圖表達(dá)簡(jiǎn)單開環(huán)控制系統(tǒng)工作過程。四、教學(xué)準(zhǔn)備1. 材料：電子定時(shí)器、電源、水泵、吸水管、水桶、滴箭等。2. 工具：電烙鐵、焊錫絲、松香等。五、教學(xué)過程1. 情境導(dǎo)入家中的植物，有的喜歡潮濕，有的喜歡干燥。對(duì)于蘆薈這類喜歡干燥的植物，若采用在花盆下放置接水盤的方式，易導(dǎo)致其根部腐爛。因此，當(dāng)家人外出時(shí)，就需要根據(jù)植物的需水量定時(shí)給植物澆水。蘆薈不能長(zhǎng)時(shí)間浸在水中，需改用定時(shí)澆水的方式，如何實(shí)現(xiàn)呢？新課學(xué)習(xí)（1）開環(huán)控制系統(tǒng)學(xué)生活動(dòng)：搭建定時(shí)澆水控制系統(tǒng)模型。分小組活動(dòng)，根據(jù)教材中的制作過程，完成定時(shí)澆水控制系統(tǒng)模

3、型的搭建。問題：定時(shí)器、水泵、吸水管、回流管分別起什么作用？是否滴水？什么時(shí)間滴水由什么決定？學(xué)生活動(dòng)：對(duì)定時(shí)澆水控制系統(tǒng)模型進(jìn)行調(diào)試。（1）通電，檢查各滴箭是否正常滴水。（2）調(diào)節(jié)出水量：調(diào)節(jié)好每個(gè)滴箭的滴水量。（3）設(shè)置電子定時(shí)器參數(shù)：澆水時(shí)長(zhǎng)和間隔。問題：每次滴水量的多少受哪些因素的影響？在搭建陽臺(tái)植物定時(shí)澆水控制系統(tǒng)時(shí)，澆灌6盆植物與澆灌10盆植物，其回流管的流量是否一樣？若要遠(yuǎn)程控制該澆水系統(tǒng)，應(yīng)該如何對(duì)該控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)？總結(jié)：用定時(shí)器設(shè)定好澆水時(shí)間及時(shí)長(zhǎng)，到了設(shè)定時(shí)間就自動(dòng)接通水泵，開始往水管里抽水，通過調(diào)節(jié)定時(shí)器時(shí)長(zhǎng)，控制滴到植物土壤中的水量。學(xué)生活動(dòng)：用方框圖表示該控制系統(tǒng)。

4、圖1 定時(shí)澆水控制系統(tǒng)模型方框圖問題：控制系統(tǒng)有哪些組成部分？它們之間的相互關(guān)系是什么？控制系統(tǒng)的控制目的是什么？系統(tǒng)的輸入量和輸出量分別是什么？系統(tǒng)的輸出量對(duì)控制過程有沒有影響？生活中類似的控制還有哪些？總結(jié)：控制系統(tǒng)的輸出量不對(duì)系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響，這種控制系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。其工作過程可用方框圖表示如下：圖2 開環(huán)控制系統(tǒng)方框圖輸入量：控制系統(tǒng)的給定量，如設(shè)定時(shí)間。輸出量（被控量）：控制系統(tǒng)所要控制的量，也是控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)，如澆灌的水量。被控對(duì)象：控制系統(tǒng)中所要求控制的裝置或生產(chǎn)過程。執(zhí)行器：直接對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制的裝置或元件，如閥門。控制器：對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理并發(fā)出控制命令的裝

5、置或元件，如控制電路。控制量：執(zhí)行器的輸出信號(hào)，如流過水管的水量。開環(huán)控制系統(tǒng)組成及工作過程學(xué)生活動(dòng)：希羅自動(dòng)門。問題：請(qǐng)根據(jù)希羅自動(dòng)門的開、關(guān)工作過程，將對(duì)應(yīng)方框圖中的內(nèi)容以及輸入信號(hào)、輸出信號(hào)填寫完整。表1 活動(dòng)記錄方框圖1學(xué)生活動(dòng)：紅外自動(dòng)門。問題：如果把紅外線裝置是否檢測(cè)到人體熱輻射發(fā)出的信號(hào)看作輸入量，門的開啟或關(guān)閉看作輸出量，請(qǐng)根據(jù)自動(dòng)門的開、關(guān)工作過程，將對(duì)應(yīng)方框圖中的內(nèi)容以及輸入信號(hào)、輸出信號(hào)填寫完整。表2 活動(dòng)記錄方框圖2學(xué)生活動(dòng)：列舉你所了解的開環(huán)控制系統(tǒng)的例子，說明其控制工作過程，并畫出方框圖。例如：音樂噴泉的控制、公共汽車車門的開關(guān)控制等。問題：在開環(huán)控制系統(tǒng)中，如何理解檢測(cè)裝置輸出信號(hào)的作用？課堂小結(jié)（1）開環(huán)控制系統(tǒng)的概念。（2）控制系統(tǒng)的工作組成及工作過程（能用方框圖表示）。六、教學(xué)總結(jié)由任務(wù)情境導(dǎo)入，通過活動(dòng)體驗(yàn)探究開環(huán)控制系統(tǒng)的基本概念，并通過若干典型案例的分析，理解開環(huán)控制系統(tǒng)